Descifran el cromosoma Y, la última pieza del puzle del genoma humano

Durante años, el cromosoma Y ha sido una fuente inagotable de fascinación. ¿Su peculiaridad? Contiene genes que determinan la masculinidad y producen esperma, pero descifrarlo es todo un reto por su compleja estructura. Es pequeño y muy extraño: contiene pocos genes y está lleno de "ADN basura", lo que hace que su secuenciación sea dificilísima.

Sin embargo, las nuevas técnicas de secuenciación de "lectura larga" han proporcionado por fin una secuencia fiable de un extremo a otro de la Y. La última pieza del puzle que faltaba para completar el genoma humano. Este titánico trabajo ha sido fruto del esfuerzo del Consorcio T2T, un equipo de más de cien científicos que han publicado sus avances en la revista Nature.

Los hallazgos proporcionan una base sólida para explorar cómo funcionan los genes del sexo y el esperma, cómo evolucionó el cromosoma Y, cuál es su papel real en el desarrollo humano, la fertilidad o en enfermedades como el cáncer. Además, estamos un paso más cerca de saber si, como se predijo, el cromosoma sexual masculino desaparecerá en unos pocos millones de años.

¿El cromosoma Y desaparece?

Sabemos, desde hace hace unos 60 años, que dos pares de cromosomas específicos determinan el sexo al nacer en los seres humanos y otros mamíferos. Las hembras tienen un par de cromosomas X, mientras que los machos tienen un solo cromosoma X y un cromosoma Y, mucho más pequeño.

¿El problema? El cromosoma Y es muy diferente de todos los demás. Es menor en tamaño y contiene muy pocos genes: sólo 27, frente a los 1.000 que componen el X. Además, el Y también tiene muchas secuencias de ADN que no parecen contribuir a los rasgos físicos. Este "ADN basura" se compone de secuencias muy repetitivas que proceden de trozos de virus antiguos, genes muertos y secuencias muy simples de unas pocas bases repetidas una y otra vez.

Para más inri, esta última clase de ADN ocupa grandes porciones de su composición. De ahí viene la teoría de que el cromosoma Y esté desapareciendo. Y es que ha perdido unos 10 genes activos por cada millón de años, lo que ha reducido su número original a sólo 27.

En total, el cromosoma Y ha perdido el 97% de su antiguo complemento de genes. Ha habido un gran debate sobre si esta degradación continúa, pues a este ritmo todo el Y humano desaparecería en unos pocos millones de años. De hecho, esto ya ha ocurrido en algunos roedores.

Cromosoma Y, el más difícil de descifrar

El primer proto-mapa del genoma humano se completó en el año 1999. Desde entonces y, aunque aún quedan pequeñas lagunas, los científicos han logrado secuenciar todos los cromosomas ordinarios, incluido el X.

Para ello se ha estado utilizando la secuenciación de lectura corta, que consiste en trocear el ADN en pequeños fragmentos de un centenar de bases y volver a ensamblarlos como un rompecabezas. Es como si tratásemos de recomponer un libro a base de tiras con algunas de sus frases.

Sin embargo, las nuevas tecnologías de secuenciación (como los algoritmos bioinformáticos) han permitido de manera reciente secuenciar bases a lo largo de moléculas individuales de ADN. Esto produce lecturas largas de miles de bases. Así, son más fáciles de distinguir y ensamblar, esquivando las confusas repeticiones del cromosoma Y.

De esta forma, lo que por fin se ha conseguido es secuenciar por completo el cromosoma Y, de extremo a extremo o de T2T (telómero a telómero). Antes ya se conocían partes del mismo, "lo que completa el conjunto de cromosomas humanos de extremo a extremo", subraya un comunicado del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI).

Cabe destacar que, incluso con la tecnología de lectura larga, el ensamblaje de los fragmentos de ADN fue complicado y confuso, así que los investigadores tuvieron que hacer varios intentos en regiones especialmente repetitivas.

¿Qué hay de nuevo en la Y?

Lo nuevo ahora es que los científicos han logrado dos cosas inéditas. La primera, el primer ensamblaje completo del cromosoma Y de un solo individuo de ascendencia europea. La segunda, ensamblar cromosomas Y de 43 varones no emparentados, de los cuales casi la mitad proceden de linajes africanos. En conjunto, estos dos artículos ofrecen una visión intrigante de los cromosomas Y humanos y revelan su naturaleza altamente variable entre individuos.

Los nuevos datos rellenan las lagunas que existían sobre el 50% de este cromosoma, descubriendo así importantes características e implicaciones como, por ejemplo, la fertilidad, ya que es un componente clave en la producción de esperma. También proporcionan una base importante para futuros estudios sobre cómo pueden estar contribuyendo a ciertos trastornos y enfermedades.

"Cuando se encuentran variaciones que no se han visto antes, la esperanza es siempre que esas variantes genómicas sean importantes para entender la salud humana", detalla Adam Phillippy, líder del consorcio e investigador del NHGRI, quien considera que esto puede ayudar a diseñar mejores diagnósticos futuros.

La secuenciación larga del cromosoma Y ha descubierto algunos genes nuevos, aunque se trata de copias adicionales de genes que ya se sabía que existían. Aun así, con ello, la secuenciación definitiva del cromosoma Y añade 30 millones de bases nuevas a la referencia del genoma humano, según sus responsables. Estas bases revelan la existencia de otros 41 genes que activan proteínas y aportan información crucial para quienes estudian cuestiones relacionadas con la reproducción o la evolución.

Ahora, también se sabe que el límite de la región pseudoautosómica (que se comparte con el X) se ha desplazado un poco más hacia la punta del cromosoma Y. Además, también se conoce mejor la estructura del centrómero (una región del cromosoma que separa las copias cuando la célula se divide) y tenemos una lectura completa de la compleja mezcla de secuencias repetitivas en el extremo fluorescente del Y.

Pero quizá el resultado más importante sea la utilidad que tendrán estos descubrimientos para los científicos de todo el mundo. Algunos grupos examinarán ahora los detalles de los genes Y y buscarán secuencias que puedan controlar cómo se expresan el SRY (un gen que es el principal responsable del desarrollo de las características sexuales masculinas) y los genes espermáticos.

Otros examinarán de cerca las secuencias repetidas para determinar cómo se originaron y por qué se amplificaron. Muchos grupos analizarán también los cromosomas Y de hombres de distintos rincones del mundo para detectar signos de degeneración o evolución reciente de funciones.