martes, 30 de mayo de 2017

16 NO DISYUNCIÓN DURANTE LA MEIOSIS

El problema con la evolución no es que sea falsa, sino que no posee dirección, para este sistema natural el individuo es solo una víctima más de depredadores, competidores y parásitos, por lo que bien es posible sacrificar poblaciones enteras a favor del único individuo que estadísticamente se saca la lotería. El proceso de la meiosis evolucionó para estimular la evolución, incrementando la tasa de variabilidad, pero como bien sabemos, mucha de esa variabilidad genera individuos con índices menores de aptitud reproductiva. La meiosis tiene una variaciones comunes o errores que conlleva a enfermedades genéticas muy debilitantes. Normalmente una tribu de cazadores recolectores intentaría proteger a estos individuos pero tarde o temprano, los depredadores se encargaría de ejecutar la “selección natural”.

La medicina humana, a medida que ha ido avanzando busca fundamentalmente oponerse a las fuerzas de la selección natural, lo cual no es malo, los humanos nos caracterizamos por oponernos a lo natural de cierta forma, de allí el éxito de nuestra especie, y de allí nuestro afán por proteger a individuos, que de otro modo solo serían pasto de los depredadores.

En las plantas por el contrario, la no disyunción cromosómica no es vista como problemática, pues afecta a pocos individuos, y después de todo son plantas, sin embargo un fenómeno extremo de no disyunción se ha convertido en el motor evolutivo de las plantas con flor, la poliploidía.

Referencias básicas: (Alberts et al., 2015; Belk & Maier, 2013; Campbell & Farrell, 2009, 2012; Cox et al., 2012; Hoefnagels, 2015; Karp, 2013; Mackean & Hayward, 2014; Mader & Windelspecht, 2018, 2015; Mader, 2010; Mason et al., 2014; Murray et al., 2012; Pollard et al., 2017; Reece et al., 2014; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2014; Starr et al., 2013; Weaver, 2012)

16.1 Aneuploidia

Resulta evidente que la meiosis es un proceso complejo, y que errores en el proceso pueden darse a pesar de todos los mecanismos de control y salvaguardas impuestas en el proceso. Los procesos de error en la meiosis generalmente se originan de una mala disyunción de los cromosomas durante la anafase I o la anafase II, y su consecuencia primordial es la formación de células con números de cromosomas anormales para la fecundación. En los seres humanos esta condición es sorprendentemente común, tanto con gametos con cromosomas faltantes o con cromosomas sobrantes. Si uno de estos gametos llega a fusionarse con un gameto normal, el cigoto con un número anormal de cromosomas presenta alteraciones en el modo en que expresa sus proteínas, en otras palabras es un tipo de mutación.

Dependiendo del modelo biológico, los cambios en el número de cromosomas pueden ser mortales, tolerables o hasta normales. En las plantas por ejemplo, la no disyunción total de los cromosomas puede dar lugar a la poliploidia, con individuos con la totalidad de su material genético duplicado, siendo este un mecanismo de especiación y diversificación muy rápido. En los animales como el ser humano, los cambios en el número de cromosomas de la especie generalmente implican anormalidades en el desarrollo muy limitantes en la normal interacción con la sociedad y el medioambiente. Los cigotos que se desarrollan con células que poseen una cantidad anormal de cromosomas se denominan aneuploides.

Referencias básicas: (Alberts et al., 2015; Belk & Maier, 2013; Campbell & Farrell, 2009, 2012; Cox et al., 2012; Hoefnagels, 2015; Karp, 2013; Mackean & Hayward, 2014; Mader & Windelspecht, 2018, 2015; Mader, 2010; Mason et al., 2014; Murray et al., 2012; Pollard et al., 2017; Reece et al., 2014; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2014; Starr et al., 2013; Weaver, 2012)

16.2 Trisomía y monosomía

Las consecuencias dela aneuploidía dependen de cual o cuales cromosomas son afectados en su cantidad normal.  En las células de la línea somática humana normal la cantidad de cromosomas es igual a 46 = 2n durante la G1, durante G2 en adelante la cantidad de material genético es el doble, pero los cromosomas que se condensan en la profase es la misma. Los cromosomas en 2n o en 2(2n) vienen en parejas, sea simples “como son disueltos al final de la mitosis” o sea en forma de X “cuando se condensan durante la profase” respectivamente. Cuando se adiciona un cromosoma extra a una pareja se dice que la célula presenta una trisomía. Una persona que posee tres cromosomas 21 se la define como poseedora de una trisomía del cromosoma 21. Cuando falta un cromosoma para completar una pareja (2n-1) se produce una monosomía.

Referencias básicas: (Alberts et al., 2015; Belk & Maier, 2013; Campbell & Farrell, 2009, 2012; Cox et al., 2012; Hoefnagels, 2015; Karp, 2013; Mackean & Hayward, 2014; Mader & Windelspecht, 2018, 2015; Mader, 2010; Mason et al., 2014; Murray et al., 2012; Pollard et al., 2017; Reece et al., 2014; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2014; Starr et al., 2013; Weaver, 2012)

16.3 Consecuencias de la aneuploidia

La carencia de un cromosoma extra es siempre letal durante alguna de las etapas del desarrollo embrionario. Por lo tanto, los cigotos con cromosomas faltantes nunca dan lugar a un feto que logra nace vivo. Aunque no se deberían esperar alteraciones debido a la posesión de cromosomas extra, la posesión de trisomías de hecho no presentan destinos mucho menores que el de las monosomías. De los 22 autosomas en los seres humanos,  solo las personas con trisomías del cromosoma 21 pueden sobrevivir más allá de las primeras semanas o meses de vida. La mayoría de las demás trisomías son letales durante el desarrollo embrionario, mientras que las trisomías de los cromosomas 13 y 18 pueden nacer pero presentan anormalidades tan severas que sucumben prontamente después del nacimiento. Cerca del 25% de los abortos espontáneos son causados por trisomías. Se piensa que muchas as cigotos son formados con trisomías tan severas, que se abortan muy temprano durante el desarrollo embrionarios “antes de la primer semana de desarrollo” y por lo tanto no son detectados clínicamente.

Referencias básicas: (Alberts et al., 2015; Belk & Maier, 2013; Campbell & Farrell, 2009, 2012; Cox et al., 2012; Hoefnagels, 2015; Karp, 2013; Mackean & Hayward, 2014; Mader & Windelspecht, 2018, 2015; Mader, 2010; Mason et al., 2014; Murray et al., 2012; Pollard et al., 2017; Reece et al., 2014; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2014; Starr et al., 2013; Weaver, 2012)

16.4 Proporción y causas de la aneuploidia

Por cada cigoto trisómico formado en la fertilización, existen probablemente un número igual de cigotos monosómicos, los cuales se desarrollan aun peor. Se estima que aproximadamente el 20-25% de los ovocitos humanos son aneuploides, lo cual es una proporción muchísimo más alta que cualquier otra especie que ha sido estudiada hasta el momento. Los óvulos de ratón de laboratorio exhiben tasas de aneuploidia entre el 1-2%. La exposición de los ratones a compuestos homólogos al estrógeno “bisfenol A” empleado en la fabricación de plásticos de policarbonato pueden incrementar la tasa de no disyunción meiótica en los ratones. Esa ha sido la primera demostración cara de la relación entre compuestos sintéticos en el ambiente y la aneuploidía meiótica. El hecho de que este u otras sustancias ambientales sean la causa de la alta tasa de aneuplodia humana permanece como foco de debate. Sea cual sea la causa, un detalle se vuelve evidente, y es que los óvulos humanos son los que presentan una tasa más alta de aneuploidia en comparación con los espermatozoides.

Referencias básicas: (Alberts et al., 2015; Belk & Maier, 2013; Campbell & Farrell, 2009, 2012; Cox et al., 2012; Hoefnagels, 2015; Karp, 2013; Mackean & Hayward, 2014; Mader & Windelspecht, 2018, 2015; Mader, 2010; Mason et al., 2014; Murray et al., 2012; Pollard et al., 2017; Reece et al., 2014; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2014; Starr et al., 2013; Weaver, 2012)

16.5 Aneuploidia y síndrome de Down

A pesar de que el cromosoma 21 es el más pequeño de los autosomas humanos y que contiene menos de 400 genes, la presencia de una copia extra a la pareja normal conlleva al desarrollo del síndrome de Down.


Las personas con el síndrome de Down exhiben niveles variables de problemas en el desarrollo cognitivo, alteración en la estructura corporal, problemas circulatorios, incremento en la susceptibilidad a las enfermedades infecciosas, un incremento alto en la probabilidad de desarrollo de leucemia y un desarrollo temprano de Alzheimer Todos estos problemas médicos se piensa que son resultado de un nivel anormal de expresión de genes localizados en el cromosoma 21. Para que los efectos sean  de este modo es probable que estos genes sean regulatorios inversamente proporcionales que impiden la expresión normal de otros genes en cromosomas independientes al 21.

Referencias básicas: (Alberts et al., 2015; Belk & Maier, 2013; Campbell & Farrell, 2009, 2012; Cox et al., 2012; Hoefnagels, 2015; Karp, 2013; Mackean & Hayward, 2014; Mader & Windelspecht, 2018, 2015; Mader, 2010; Mason et al., 2014; Murray et al., 2012; Pollard et al., 2017; Reece et al., 2014; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2014; Starr et al., 2013; Weaver, 2012)

16.6 Síndrome de Turner

La aneuploidia en cromosomas normales puede generar dos enfermedades, la primera que estudiaremos es el síndrome de Turner. Un cigoto con un solo cromosoma X y sin otro cromosoma sexual (denotado como X0) desarrolla una niña con síndrome de Turner, en el cual el desarrollo genital se detiene en el estado juvenil.


Los ovarios no se desarrollan y la estructura del cuerpo es visiblemente anormal, afentando principalmente el sistema cardíaco.

Referencias básicas: (Alberts et al., 2015; Belk & Maier, 2013; Campbell & Farrell, 2009, 2012; Cox et al., 2012; Hoefnagels, 2015; Karp, 2013; Mackean & Hayward, 2014; Mader & Windelspecht, 2018, 2015; Mader, 2010; Mason et al., 2014; Murray et al., 2012; Pollard et al., 2017; Reece et al., 2014; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2014; Starr et al., 2013; Weaver, 2012)

16.7 Síndrome de Klinefelter y síndrome de Xyy

Debido a que el cromosoma Y es determinante para generar machos, una persona con al menos un cromosoma Y se desarrolla como niño.

Un niño con un cromosoma X extra (XXY) desarrolla el síndrome de Klinefelter, el cual se caracteriza con problemas severos en el desarrollo cognitivo, genitales no desarrollados, y la presencia de caracteres sexuales secundarios femeninos como el busto. Un cigoto con una copia extra del cromosoma Y (XYY) desarrolla un niño con estado físico aparentemente normal, pero más alto de lo normal. Existe un gran debate sobre si los niños XYY tienden a desarrollarse como super-machos con niveles incrementados de comportamiento violento y antisocial.

Referencias básicas: (Alberts et al., 2015; Belk & Maier, 2013; Campbell & Farrell, 2009, 2012; Cox et al., 2012; Hoefnagels, 2015; Karp, 2013; Mackean & Hayward, 2014; Mader & Windelspecht, 2018, 2015; Mader, 2010; Mason et al., 2014; Murray et al., 2012; Pollard et al., 2017; Reece et al., 2014; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2014; Starr et al., 2013; Weaver, 2012)

16.8 Probabilidades de la aneuploidia

La probabilidad de tener hijos aneuploides, por ejemplo con síndrome de Down se incrementa de manera dramática con la edad de la mujer: 0,05%  para madres de 19 años hasta un 3,00% para mujeres con más de 45 años. La mayoría de los estudios demuestran que no existe tal correlación con la edad del padre. Los estimados basados en comparaciones de secuencias de ADN entre los hijos y sus padres indican que el 95% de las trisomías del cromosoma 21 pueden ser rastreadas a una disyunción que no ocurrió en el ovocito femenino.

Referencias básicas: (Alberts et al., 2015; Belk & Maier, 2013; Campbell & Farrell, 2009, 2012; Cox et al., 2012; Hoefnagels, 2015; Karp, 2013; Mackean & Hayward, 2014; Mader & Windelspecht, 2018, 2015; Mader, 2010; Mason et al., 2014; Murray et al., 2012; Pollard et al., 2017; Reece et al., 2014; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2014; Starr et al., 2013; Weaver, 2012)

16.9 Tipos de no disyunción meiótica

La aneuploidia es causada por la no disyunción de los cromosomas durante cualquier anafase de la meiosis. El asunto es que los efectos causados son diferentes dependiendo de cuando ocurre la no disyunción. Una disyunción primaria se da en la anafase I y transmite dos cromosomas homólogos a una célula hija, y deja a la otra sin el respectivo cromosoma. En un estudio de 433 casos de trisomía del cromosoma 21 resultaron en una no disyunción maternal, donde 373 errores ocurrieron en la anafase de la meiosis I y 60 fueron originados en la meiosis II. Varias hipótesis concuerdan en que las causas más aparentes se deben a la prologada permanencia de los ovocitos femeninos en la profase de la meiosis I, la cual puede causar una estabilización excesiva de los quiasmas o de la cohesina de los cromosomas.

Referencias básicas: (Alberts et al., 2015; Belk & Maier, 2013; Campbell & Farrell, 2009, 2012; Cox et al., 2012; Hoefnagels, 2015; Karp, 2013; Mackean & Hayward, 2014; Mader & Windelspecht, 2018, 2015; Mader, 2010; Mason et al., 2014; Murray et al., 2012; Pollard et al., 2017; Reece et al., 2014; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2014; Starr et al., 2013; Weaver, 2012)

16.10 La poliploidía

La poliploidia es un evento en que todos los cromosomas son afectados por la no disyunción en la meiosis. Cabría esperarse que tal mutación fuera incompatible con la vida pero en las plantas y otros seres vivos con una estructura genética menos rígida puedan conllevar a una especiación instantánea. Varios estudios genéticos sugieren que más del 70% de las plantas con flor evolucionaron gracias a la duplicación por poliploidia. La razón para esto es que la poliploidia requiere de la autofecundación para ser llevada a cabo con éxito, si un gameto diploide fecunda a uno normal el cigoto resultante no prospera generalmente; pero si el gameto poliploide se combina con otro poliploide el cigoto resultante posee un número apareado de cromosomas.

Las flores son estructuras sexuales que tienen el potencial de producir gametos masculinos y femeninos de forma simultánea, en otras palabras tienden fácilmente a la autofertilización, esta eventialidad anatómica y fisiológica facilita el proceso de la poliploidia ya que esta se da más fácilmente por autofecundación. Este tipo de poliploidia se denomina autopoliploidia. Existen otros tipos pero de este tema se hablará con más profundidad cuando se abarque el tema de la genética post-mendeliana y la genética molecular en temas y artículos futuros.

Referencias básicas: (Alberts et al., 2015; Belk & Maier, 2013; Campbell & Farrell, 2009, 2012; Cox et al., 2012; Hoefnagels, 2015; Karp, 2013; Mackean & Hayward, 2014; Mader & Windelspecht, 2018, 2015; Mader, 2010; Mason et al., 2014; Murray et al., 2012; Pollard et al., 2017; Reece et al., 2014; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2014; Starr et al., 2013; Weaver, 2012)

No hay comentarios:

Publicar un comentario