Resultados del aprendizaje
- Identificar los errores comunes que pueden crear un cariotipo anormal
- Identificar los síndromes que resultan de un cambio significativo en el número de cromosomas
De todos los trastornos cromosómicos, las anormalidades en el número de cromosomas son las más obviamente identificables a partir de un cariograma. Los trastornos del número cromosómico incluyen la duplicación o la pérdida de cromosomas enteros, así como cambios en el número de conjuntos completos de cromosomas. Están causados por la no disyunción, que se produce cuando pares de cromosomas homólogos o cromátidas hermanas no se separan durante la meiosis. Una sinapsis desalineada o incompleta, o una disfunción del aparato del huso que facilita la migración de los cromosomas, puede causar la no disyunción. El riesgo de que se produzca la no disyunción aumenta con la edad de los padres.
La no disyunción puede producirse durante la meiosis I o II, con resultados diferentes (Figura 1). Si los cromosomas homólogos no se separan durante la meiosis I, el resultado son dos gametos que carecen de ese cromosoma en particular y dos gametos con dos copias del cromosoma. Si las cromátidas hermanas no se separan durante la meiosis II, el resultado es un gameto que carece de ese cromosoma, dos gametos normales con una copia del cromosoma y un gameto con dos copias del cromosoma.
Pregunta de práctica
Figura 1. La no disyunción se produce cuando los cromosomas homólogos o las cromátidas hermanas no se separan durante la meiosis, dando lugar a un número anormal de cromosomas. La no disyunción puede ocurrir durante la meiosis I o la meiosis II.
¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la no disyunción es verdadera?
- La no disyunción sólo da lugar a gametos con n+1 o n-1 cromosomas.
- La no disyunción que se produce durante la meiosis II da lugar a un 50 por ciento de gametos normales.
- La no disyunción durante la meiosis I da lugar a un 50 por ciento de gametos normales.
- La no disyunción siempre da lugar a cuatro tipos diferentes de gametos.
Aneuploidía
Figura 2. La incidencia de tener un feto con trisomía 21 aumenta drásticamente con la edad materna.
Un individuo con el número adecuado de cromosomas para su especie se denomina euploide; en los humanos, la euploidía corresponde a 22 pares de autosomas y un par de cromosomas sexuales. Un individuo con un error en el número de cromosomas se describe como aneuploide, término que incluye la monosomía (pérdida de un cromosoma) o la trisomía (ganancia de un cromosoma extraño). Los cigotos humanos monosómicos a los que les falta una copia de un autosoma invariablemente no se desarrollan hasta el nacimiento porque carecen de genes esenciales. Esto subraya la importancia de la «dosis de genes» en los seres humanos. La mayoría de las trisomías autosómicas tampoco se desarrollan hasta el nacimiento; sin embargo, las duplicaciones de algunos de los cromosomas más pequeños (13, 15, 18, 21 o 22) pueden dar lugar a una descendencia que sobrevive desde varias semanas hasta muchos años. Los individuos trisómicos sufren un tipo diferente de desequilibrio genético: un exceso en la dosis de genes. Los individuos con un cromosoma extra pueden sintetizar una abundancia de los productos génicos codificados por ese cromosoma. Esta dosis extra (150 por ciento) de genes específicos puede dar lugar a una serie de problemas funcionales y a menudo impide el desarrollo. La trisomía más común entre los nacimientos viables es la del cromosoma 21, que corresponde al síndrome de Down. Los individuos con este trastorno hereditario se caracterizan por su baja estatura y sus dedos atrofiados, sus rasgos faciales, que incluyen un cráneo ancho y una lengua grande, y sus importantes retrasos en el desarrollo. La incidencia del síndrome de Down está correlacionada con la edad materna; las mujeres de más edad tienen más probabilidades de quedarse embarazadas de fetos portadores del genotipo de la trisomía 21 (Figura 2).
Poliploidía
Figura 3. Como ocurre con muchas plantas poliploides, este lirio de día naranja triploide (Hemerocallis fulva) es especialmente grande y robusto, y produce flores con el triple de pétalos que sus homólogas diploides. (crédito: Steve Karg)
Un individuo con más del número correcto de juegos de cromosomas (dos para las especies diploides) se llama poliploide. Por ejemplo, la fecundación de un óvulo diploide anormal con un esperma haploide normal daría lugar a un cigoto triploide. Los animales poliploides son extremadamente raros, con sólo unos pocos ejemplos entre los gusanos planos, crustáceos, anfibios, peces y lagartos. Los animales poliploides son estériles porque la meiosis no puede proceder con normalidad y, en su lugar, produce células hijas mayoritariamente aneuploides que no pueden dar lugar a cigotos viables. En raras ocasiones, los animales poliploides pueden reproducirse asexualmente por haplodiploidía, en la que un óvulo no fecundado se divide mitóticamente para producir descendencia. Por el contrario, la poliploidía es muy común en el reino vegetal, y las plantas poliploides tienden a ser más grandes y robustas que las euploides de su especie (Figura 3).
La no disyunción de los cromosomas sexuales en los seres humanos
Los seres humanos muestran dramáticos efectos deletéreos con trisomías y monosomías autosómicas. Por lo tanto, puede parecer contradictorio que las hembras y los machos humanos puedan funcionar con normalidad, a pesar de llevar números diferentes del cromosoma X. Más que una ganancia o pérdida de autosomas, las variaciones en el número de cromosomas sexuales se asocian a efectos relativamente leves. En parte, esto se debe a un proceso molecular denominado inactivación del X. Al principio del desarrollo, cuando los embriones de mamíferos femeninos están formados por unos pocos miles de células (en comparación con los billones de los recién nacidos), un cromosoma X de cada célula se inactiva al condensarse fuertemente en una estructura quiescente (inactiva) llamada cuerpo de Barr. La probabilidad de que un cromosoma X (derivado de la madre o del padre) se inactive en cada célula es aleatoria, pero una vez que se produce la inactivación, todas las células derivadas de esa tendrán el mismo cromosoma X inactivo o cuerpo de Barr. Mediante este proceso, las hembras compensan su doble dosis genética de cromosoma X.
Figura 4. En los gatos, el gen del color del pelaje está localizado en el cromosoma X. En el desarrollo embrionario de las gatas, uno de los dos cromosomas X se inactiva aleatoriamente en cada célula, lo que da lugar a un patrón de carey si la gata tiene dos alelos diferentes para el color del pelaje. Los gatos machos, que sólo tienen un cromosoma X, nunca muestran un color de pelaje de carey. (crédito: Michael Bodega)
En los llamados gatos «carey», la inactivación embrionaria del cromosoma X se observa como una variegación del color (Figura 4). Las hembras que son heterocigotas para un gen del color del pelaje ligado al cromosoma X expresarán uno de los dos colores de pelaje diferentes en distintas regiones de su cuerpo, que corresponden al cromosoma X inactivado en la célula embrionaria progenitora de esa región.
Un individuo portador de un número anormal de cromosomas X inactivará todos los cromosomas X menos uno en cada una de sus células. Sin embargo, incluso los cromosomas X inactivados siguen expresando algunos genes, y los cromosomas X deben reactivarse para la correcta maduración de los ovarios femeninos. Por ello, las anomalías del cromosoma X suelen estar asociadas a defectos mentales y físicos leves, así como a la esterilidad. Si el cromosoma X está ausente por completo, el individuo no se desarrollará en el útero.
Se han caracterizado varios errores en el número de cromosomas sexuales. Los individuos con tres cromosomas X, llamados triplo-X, son fenotípicamente femeninos pero expresan retrasos en el desarrollo y una fertilidad reducida. El genotipo XXY, que corresponde a un tipo de síndrome de Klinefelter, corresponde a individuos fenotípicamente masculinos con testículos pequeños, senos agrandados y vello corporal reducido. Existen tipos más complejos del síndrome de Klinefelter en los que el individuo tiene hasta cinco cromosomas X. En todos los tipos, todos los cromosomas X, excepto uno, se inactivan para compensar el exceso de dosis genética. Esto puede verse como varios cuerpos de Barr en cada núcleo celular. El síndrome de Turner, caracterizado por un genotipo X0 (es decir, con un solo cromosoma sexual), corresponde a un individuo fenotípicamente femenino con baja estatura, piel palmeada en la región del cuello, deficiencias auditivas y cardíacas, y esterilidad.
Duplicaciones y deleciones
Además de la pérdida o ganancia de un cromosoma completo, puede duplicarse o perderse un segmento cromosómico. Las duplicaciones y deleciones suelen producir una descendencia que sobrevive pero que presenta anomalías físicas y mentales. Los segmentos cromosómicos duplicados pueden fusionarse con los cromosomas existentes o quedar libres en el núcleo. Cri-du-chat (del francés «grito del gato») es un síndrome asociado a anomalías del sistema nervioso y a rasgos físicos identificables que resultan de una deleción de la mayor parte de 5p (el brazo pequeño del cromosoma 5) (Figura 5). Los bebés con este genotipo emiten un grito agudo característico en el que se basa el nombre del trastorno.
Figura 5. Este individuo con síndrome cri-du-chat se muestra a los dos, cuatro, nueve y 12 años de edad. (crédito: Paola Cerruti Mainardi)
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