Hace unos 60 años, dos investigadores, Joe Hin Tjio y Albert Levan, descubrieron que el número de cromosomas (cariotipo) de los humanos era de 46 cromosomas, es decir, 23 pares y no 48 como se pensaba anteriormente (1). La clave de este descubrimiento fue la introducción de una serie de mejoras en las técnicas de cultivo aplicadas a los fibroblastos humanos, especialmente en lo que se refiere al tratamiento con colchicina, que interrumpe la división celular en una fase adecuada para la observación de los cromosomas. Se trata de la llamada metafase, durante la cual los cromosomas se contraen para poder ser observados adecuadamente a través del microscopio. Curiosamente, estas mismas mejoras se utilizaron en los años siguientes para determinar que nuestros antepasados más cercanos (los grandes simios, como los chimpancés, bonobos, gorilas u orangutanes) poseían 48 cromosomas. ¿Cómo y cuándo se produjo este cambio en el número de cromosomas? Y, sobre todo, ¿qué papel desempeñó esta diferencia en el origen de nuestra especie? Los últimos avances en las técnicas de análisis genético están suponiendo un gran progreso en la resolución de estas dos cuestiones.
Fusión de cromosomas: la razón de la diferencia
A principios de los años sesenta, las técnicas citogenéticas aún no estaban preparadas para los estudios comparativos de cromosomas en general y en primates, en particular. Las técnicas que se perfeccionaron posteriormente para obtener patrones de bandas de colores e interbandas en los cromosomas revelaron que nuestro segundo cromosoma más grande es el resultado de una fusión de dos cromosomas pertenecientes a nuestros antepasados evolutivos más cercanos.
Sin embargo, no fue hasta después de los años 70 cuando llegaron las técnicas moleculares que permitían el análisis directo del ADN de los cromosomas, antes de lo cual no era posible la caracterización en profundidad del reordenamiento cromosómico que nos distingue de los grandes simios. Así, se vio que más o menos en el centro de nuestro cromosoma 2 había secuencias de ADN teloméricas y subteloméricas (normalmente presentes sólo en un extremo de los cromosomas, pero no en zonas internas) (2). Esto dejaba claro que la fusión de los dos cromosomas había sido completa, es decir, de un extremo a otro. En la actualidad, la disponibilidad del genoma humano y del genoma de los grandes simios ha revelado cómo el contenido genético de nuestro cromosoma 2 corresponde a la suma de los dos cromosomas de nuestros antepasados simios.
Sin embargo, también se ha encontrado que la zona de fusión que originó nuestro cromosoma 2 carece de algunas regiones y secuencias que corresponden a zonas subteloméricas presentes en los dos cromosomas fusionados en nuestra especie. Es decir, la fusión debió implicar la pérdida y reordenación de parte del material genético de los dos cromosomas originalmente separados en los ancestros que tenemos en común con los grandes simios.
Denisovanos, neandertales y grandes simios: ¿cuándo nos separamos?
Los análisis que se están realizando actualmente en genomas de especies extintas que están directamente emparentadas con nosotros, como los denisovanos y los neandertales, revelan que estas especies ya presentaban la fusión cromosómica que originó el cromosoma largo 2 característico de los humanos (3). Por lo tanto, esta reordenación de cromosomas se remonta muy atrás en el tiempo: las estimaciones realizadas con diversos métodos lo sitúan entre 0,75 y 4,5 millones de años atrás.
El hecho de que denisovanos y neandertales tuvieran el mismo número de cromosomas que nosotros podría explicar por qué los descendientes de cruces interespecíficos con nuestra especie eran viables y posiblemente fértiles. Esto también explicaría por qué siguen existiendo rastros de sus características genéticas en nuestro genoma, como demuestra el análisis genómico comparativo de las tres especies. Sin embargo, los hipotéticos descendientes del cruce entre las tres especies de homínidos mencionadas (46 cromosomas) y sus ancestros los grandes simios (48 cromosomas) habrían tenido problemas de incompatibilidad cromosómica y probablemente no habrían sido viables. De hecho, no se han encontrado rastros de características genéticas específicas de los grandes simios en nuestro genoma. Por lo tanto, la fusión cromosómica puede haber actuado como un mecanismo eficiente de aislamiento reproductivo que nos aisló de los ancestros de los grandes simios.
Por último, existe la posibilidad de que la fusión cromosómica que originó nuestro cromosoma 2 haya estado asociada a la aparición de nuestras características distintivas. Así, varios genes de nuestro cromosoma 2 que se encuentran cerca de la zona de fusión cromosómica se expresan con mayor intensidad en nuestra especie que en la de los grandes simios. Estos genes se expresan, sobre todo, en tejidos y órganos muy significativos, como el cerebro y las gónadas (4). En segundo lugar, la pérdida de ciertas secuencias de ADN que tuvo lugar como resultado de la fusión puede haber tenido efectos «positivos» en nuestros ancestros.
Para esclarecer finalmente qué ocurrió en el reordenamiento cromosómico tan característico de nuestra especie, en los próximos años habrá que intentar obtener el ADN de especies extintas más antiguas que el Homo Erectus o el Homo Heidelbergensis, determinando así si la fusión está asociada a todos los linajes «humanos»; o bien realizar un análisis comparativo en profundidad de la zona de fusión de nuestro cromosoma 2 y de las zonas subteloméricas de los dos grandes cromosomas de los simios implicados en la fusión, lo que aún no ha sido posible.
Manuel Ruiz Rejón
Universidad de Granada, Universidad Autónoma de Madrid
- J. Tjio y A. Levan. 1956. El número cromosómico del Hombre. Hereditas, 42( 1-2): 1-6.
- W. Ijdo et al.1991. Origen del cromosoma 2 humano: una fusión ancestral telómero-telómero. PNAS, 88: 9051-9056.
- Meyer et al. 2012 Una secuencia del genoma de alta cobertura de un individuo denisovano arcaico. Science, 338:222-226.; K. H. Miga. 2016. Chromosome-specific Centromere sequences provide an estímate of the Ancestral Chromosome 2 Fusion event in Hominin Genome.Journ. of Heredity. 1-8. Doi:10.1093/jhered/esw039.
- Portal GTEx, http://www.gtexportal.org/home.
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