Cromosomas parásitos: 100 años para resolver el enigma

Hace 110 años, un destacado científico norteamericano, Edmund Beecher Wilson (Figura 1), descubrió en ciertas especies de insectos que algunos especímenes además de la dotación cromosómica normal de la especie a la que pertenecían presentaban adicionalmente unos cromosomas “raros” o“extraños”. A dichos cromosomas los llamó cromosomas accesorios, puesto que no podía asociarlos a ninguna característica de los insectos cuando estaban presentes, y tampoco existían problemas aparentes para los insectos cuando estaban ausentes.

:E. B. Wilson, "descubridor" de los cromosomas parásitos hace 110 años / The Embryo Project Encyclopedia-Arizona State University

E. B. Wilson, descubridor de los cromosomas parásitos hace 110 años / Imagen: The Embryo Project Encyclopedia-Arizona State University

Desde entonces se ha detectado la presencia de tal tipo de cromosomas en más de 2.000 especies eucarióticas (desde hongos y plantas a mamíferos), planteándose incluso la posibilidad de que existan en nuestra propia especie. Pero también desde entonces, estos cromosomas se han “resistido” a los análisis para aclarar su origen y función, si es que tienen alguna. De hecho, en todo este tiempo se ha considerado que podrían ser como cromosomas parásitos, supernumerarios, o cromosomas B (de ahora en adelante) -por oposición a los normales, As. La aplicación de nuevas técnicas de genética y biología molecular está comenzado a resolver estos enigmas, abriéndose sobre todo la posibilidad de que no sean tan “parásitos” como pensabamos.

Origen

Sobre la base de que los cromosomas B suelen ser más pequeños que los de la dotación normal (Figura 2), desde su descubrimiento se consideró que, o bien podían ser fragmentos de algún cromosoma normal de la propia especie, o fragmentos de algún cromosoma de otra especie diferente y originados tras procesos de hibridación interespecíficos. En la actualidad, aunque existen algunos casos (insectos como la avispa parasitoide Nasonia o peces como los mollys, Poecilia) en los que los datos indican que los cromosomas B de una especie proceden de otra diferente, en la mayoría de los casos tendrían un origen intraespecífico. El problema en todo caso es determinar de qué cromosoma o cromosomas concretos proceden.

 En el ciervo siberiano se ha citado la presencia de cromosomas B.A la derecha célula de un espécimen con 8 Bs /Wikipedia

En el ciervo siberiano se ha citado la presencia de cromosomas B.A la derecha célula de un espécimen con 8 cromosomas B /Imagen: Wikipedia

Este enigma comenzó a resolverse cuando la rama de la genética que estudia los cromosomas, la citogenética, empezó a aplicar técnicas moleculares (sobre todo técnicas de hibridación in situ del ADN) en los cromosomas que permitían determinar si ciertas secuencias de ADN del complemento cromosómico normal se hallan también presentes en los cromosomas B. Se observó así en varios casos que los cromosomas B eran portadores de secuencias de ADN repetido (principalmente), o de ADN ribosómico excepcionalmente presentes en algún cromosoma concreto de la dotación cromosómica normal. Se demostraba así que el origen de los B podría estar asociado a un determinado cromosoma del cariotipo normal de las especies en las que existen (1). Pero no se podía saber nada del resto de las secuencias que forman parte de los B y si intervenían otros cromosomas diferentes.

Modelo del origen de los cromosomas B / Imagen:

Modelo del origen de los cromosomas B / Imagen: Houben, A. et al. 2014.

El análisis definitivo del conjunto de las secuencias genéticas que componen los cromosomas B se ha conseguido cuando se han comenzado a aplicar las nuevas técnicas de secuenciación del ADN. Así, en varios casos de animales y vegetales se ha comprobado que en los cromosomas B además de ADN repetitivo, en principio no funcional, existen secuencias génicas funcionales, provenientes no de uno solo sino de varios cromosomas de la dotación normal de la especie. Con todo ello, se demuestra que los cromosomas B se originan y evolucionan por procesos complejos que implican a varios cromosomas del complemento normal (2) (Figura 3).

Función

En la actualidad, mediante la transcriptómica y la proteómica, se está comprobando cómo dentro de los cromosomas B hay genes funcionales que se transcriben en ARN e incluso se traducen en proteínas que se adicionan en unos casos, mientras que en otros regulan a las que proceden de los genes de los cromosomas normales. Al final, los organismos con los cromosomas B presentan algunas características moleculares adicionales -y a veces diferentes y favorables- con respecto a los que no los tienen (3).

Por ejemplo, se acaba de descubrir en el centeno que la presencia de los cromosomas B determina la sobreexpresión de la actividad de los genes que defienden a las plantas frente a los choques térmicos, lo que puede ser un mecanismo de adaptación frente al calor que actuaría sobre todo en la línea germinal y en definitiva, en la formación del grano.

¿Existen también en la especie humana?

En nuestra especie también se ha observado que algunas personas portan en sus células además de las 23 parejas de cromosomas estándar, otros cromosomas del tipo B, aunque en este caso se les llama sSMC-del inglés small Supernumerary Marker  Chromosomes.(Fig. 4) En algunos casos estos pequeños cromosomas se pueden identificar como fragmentos claramente originados a partir de algún cromosoma concreto. En otros, sin embargo, no está claro de qué cromosomas proceden. Además, en la mayoría de los casos tales cromosomas no tienen ningún efecto detectable aunque en otros sí, en concreto algún síntoma clínico. Pero casi en ningún caso se ha encontrado que se transmitan de generación en generación como sucede con los cromosomas B, originándose más bien de novo en los gametos que han dado lugar a esas personas y seguramente no se transmitirán a la siguiente generación.

Cariotipo de una persona con los 46 cromosomas estándar de nuestra especie más un pequeño fragmento procedente del cromosoma 7: Al-Achkar, W et al. en Mol Medicine Reports, 2013: 1545-1548.

Cariotipo de una persona con los 46 cromosomas estándar de nuestra especie más un pequeño fragmento procedente del cromosoma 7/ Imagen: Al-Achkar, W et al. 

Sin embargo, excepcionalmente sí se han encontrado unos pocos casos  de personas con sSMC no claramente asimilables con ningún cromosoma concreto, que no están asociados con ninguna anomalía manifiesta, y éstos sí que los han heredado de sus progenitores y posiblemente los pueden transmitir a sus descendientes .Estos sSMC sí pueden constituir los verdaderos cromosomas B de nuestra especie cuya presencia en la población general habría que determinar y estudiar en el futuro (4).

Será interesante determinar si, como se está poniendo de manifiesto en los B de otras especies, estos presuntos B pueden contribuir de alguna forma a las características moleculares humanas. Y, de todas formas, hay que estar atentos a la incidencia de estos pequeños cromosomas sSMCy a sus efectos en la especie humana.

Conclusión

Por todo lo dicho, quizás habría que cambiar la idea que hasta ahora hemos tenido de los cromosomas B cómo parásitos no funcionales que sólo se aprovechan de los otros cromosomas para replicarse y transmitirse de generación en generación sin contribuir en nada a las células y a los organismos que los portan, y en todo caso, -como cualquier parásito- causándoles problemas cuando se acumulan en número alto.

Se trataría más bien de cromosomas originados por procesos evolutivos complejos a partir de secuencias de cromosomas preexistentes, pero que después evolucionan de forma independiente, y que pueden contribuir al funcionamiento y a las características de las células y los organismos, por lo menos a nivel molecular.

Finalmente, la última posibilidad es que ciertos B con genes funcionales se integren al cariotipo normal, es decir que pasen de B a A. Esto es lo que se defiende, por ejemplo, que ha pasado con el cromosoma sexual Y de la mosca del vinagre: en origen se trataba de un cromosoma B, pero después captó los genes de la fertilidad masculina y se integró en el genoma normal de la especie.

Manuel Ruíz Rejón

Bibliografía

  1. Ruiz Rejón, M, Ruiz Rejón, C., Oliver, J.L.  Evolución de los cromosomas B. Investigación y Ciencia.133: 92-101.; 1987 Cabrero, J., Camacho, J.P.M. Los cromosomas parásitos. Investigación y Ciencia. Julio 2009: 40-48
  2. Houben, A. et al. 2014. Evolution and biology of supernumerary B chromosomes. Cell. Mol. Life Sci. 71:467-478.
  3. Valente, G.T. et al.2016. B-chromosomes: from cytogenetics to systems biology. Chromosoma. doi: 10.1007/s00412-016-0613-6.
  4. Liehr, Th. et al.2008. Small supernumerary marker chromosomes sSMC in humans: are there B chromosomes hidden among them. Mol. Cytogenet.4; 1:12.; http://ssmc-tl.com/sSMC.html