Susumo Ohno tuvo tres grandes amores. El primero fueron los caballos. Fue un amor infantil que lo acompañó toda su vida. Y este amor lo llevaría -cabalgando- a sus siguientes dos amores. El segundo amor fue su esposa Midori Aoyama. Juntos cuidaron y criaron caballos -y a tres hijos-.

Estudiando a los caballos -aún en su adolescencia-, Susumo se dio cuenta de que “cuando un caballo no es bueno, no hay mucho más que hacer”. Una visión un tanto determinista pero que, según Ohno, inició su interés en la genética. Esta se convertiría en su tercer amor.

En la década de los 50, Ohno emigró a los Estados Unidos -desde Japón- con la oportunidad de iniciar un nuevo laboratorio en el Centro Médico Ciudad de la Esperanza, en California. En una época donde los experimentos empezaban a ser cada vez más complicados y requerían equipo cada vez más especializado, Ohno pasaba sus días mirando simplemente fotografías de los cromosomas.

Cuando Ohno observaba los cromosomas humanos en sus fotografías, notaba -como muchos otros antes que él- que se acomodan en pares. Los humanos tenemos 22 pares de cromosomas autosómicos, y un par de cromosomas sexuales. Mientras en las mujeres los cromosomas sexuales son un par de cromosomas X, prácticamente idénticos el uno del otro, en los hombres, la pareja está formada por un cromosoma X y un cromosoma Y. Lo cual la convierte en una pareja bastante dispareja, ya que, en comparación con el X, el Y es un cromosoma diminuto.

Aquí es donde Ohno notaba un serio problema. Que el Y sea chiquito quiere decir que tiene pocos genes. Y si tiene pocos genes, entonces faltan genes en el hombre. Y si el X es muy grande, entonces sobran genes en la mujer. Debería de existir -aventuró Ohno- un mecanismo de compensación que iguale -o aproxime- la cantidad de genes en ambos sexos.

“Lo que Ohno propuso -me cuenta Diego Cortez (www.ccg.unam.mx/diego-cortez-quezada)- es que, para los hombres, nuestro único X debería de expresar sus genes al doble. Las mujeres también harían lo mismo, duplicarían la actividad de uno solo de sus X, pero también desactivarían todos los genes del otro cromosoma X”. Y esto no sólo debe de suceder en humanos, sino en todos los animales con cromosomas sexuales. Al menos, según la predicción de Susumo Ohno.

¿Y por qué no sólo inactivar los genes de uno de los cromosomas X de las hembras? ¿No se recuperaría la misma dosis de genes? Según los cálculos de Ohno, no. Los cromosomas sexuales se derivaron de un par de cromosomas no sexuales hace millones de años. Era un par “parejo”, es decir, tenía el mismo tamaño y por lo tanto el mismo número de genes. Al duplicar la activación de los genes de un solo cromosoma X, alcanzamos ese nivel de actividad de genes ancestral.

“Lo que nos hemos dado cuenta es que, en los mamíferos placentarios, no se cumple lo que propone Ohno -continúa Diego- en estos mamíferos, nosotros incluidos, no se elevó un X al doble, sino que, siguiendo una estrategia más simple, sólo se inactivó un X en las hembras. Entonces, nos quedamos con la mitad de la dosis ancestral”.

En marsupiales, monotremas, y aves, que también poseen cromosomas sexuales, la compensación de la que hablaba Ohno tampoco se cumple completamente. Más que desactivar por completo o activar al doble alguno de los cromosomas sexuales, la compensación se hace gen por gen. Algunos se activan, otros quedan igual, otros se desactivan. ¿Había fallado Ohno en su predicción?

“Las lagartijas -que es el organismo de interés para Diego y sus colegas- también tienen cromosomas sexuales X y Y. El Y está muy degenerado, es decir sólo tiene siete genes, mientras el X tiene cerca de 350” me explica Diego. “Cuando empezamos a analizar la expresión de genes en los cromosomas de machos y hembras, descubrimos que la compensación era perfecta”.

Diego, investigador del CCG-UNAM, y sus colegas de la Universidad de Lausana en Suiza, del Centro de Biología Molecular de Heidelberg en Alemania, y otros institutos; realizaron un análisis evolutivo de cuál era el nivel de expresión ancestral de los genes de los cromosomas sexuales para distintas especies.

“El humano, como el ratón, no están actualmente en el nivel ancestral -me dice Diego mientras mira una gráfica en su computadora-. En el tlacuache, que fue el marsupial que analizamos, como en el ornitorrinco o el pollo, la compensación tampoco llega por completo al nivel ancestral. Depende del gen y depende del tejido donde se está expresando. Pero en el caso de las lagartijas la compensación es total y llega perfectamente al nivel ancestral”.

“Por eso decimos que la lagartija es el primer vertebrado que respeta absolutamente la predicción de Ohno” dice Diego con una sonrisa.

Pero ¿cómo funciona la compensación en estas lagartijas? Lo que Diego y sus colegas encontraron -y publicaron el 13 de noviembre del 2017 en la revista Genome Research– mientras analizaban células individuales de lagartijas, fue que en las hembras ninguno de los cromosomas se desactiva, sino que cada uno mantenía su actividad normal, es decir la ancestral. En el caso de los machos, su cromosoma X tiene el doble de actividad. Lo anterior sucede porque una proteína pega una señal a lo largo de todo el cromosoma X de los machos para indicarle a todas las células que deben de encender los genes de este cromosoma al doble.

El ADN no se encuentra como una simple doble hélice dentro de las células de los animales, se enrosca en otras proteínas llamadas histonas. Estas histonas pueden modificarse químicamente a manera de señalización para la célula. Prende este gen, apaga el otro, a éste déjalo así. La señal para activar es una acetilación, y el cromosoma X de las lagartijas macho está cubierto de estas marcas.

“Este mecanismo no es nuevo -admite Diego- ya se había descrito antes en Drosophila (la mosca de la fruta)”. Lo cual es un sorprendente ejemplo de evolución convergente: Dos organismos muy lejanos encuentran la misma solución para un mismo reto.

Susumo Ohno murió el 13 de enero del 2000. Aunque recibió grandes reconocimientos por su labor en los Estados Unidos, Europa y también por parte del emperador de Japón, seguramente uno de sus favoritos sería el saber que sus predicciones en cuanto a los cromosomas sexuales fueron cumplidas por una lagartija.

Redacción: Agustín B. Ávila C.

Fuentes:

  • Ernest Beutler. (2002). Susumo Ohno 1928-2000. Biographical memoirs (The National Academy of Sciences), Volume: 81.
  • Marin, R., Cortez, D., Lamanna, F., Pradeepa, M. M., Leushkin, E., Julien, P., … Kaessmann, H. (2017). Convergent origination of a Drosophila-like dosage compensation mechanism in a reptile lineage. Genome Research, 27(12), 1974-1987. doi:10.1101/gr.223727.117

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