Aberraciones cromosómicas

ABERRACIONES CROMOSÓMICAS
La mutación cromosómica se traduce en cambios del material hereditario, como consecuencia de la
reordenación de parte de los cromosomas, existiendo conjuntos anormales en el complemento normal del
individuo. Esta mutación cromosómica es una fuente importante de variabilidad en los individuos de ciertas
poblaciones, tanto en estructura como en número de cromosomas, de forma que además van asociados a otros
cambios fenotípicos, que pueden ser vistos si se observan al microscopio. Todas las mutaciones hacen que las
células funcionen anómalamente, tanto en cuanto, este funcionamiento suele ser incorrecto, pues un elevado
porcentaje de mutaciones son dañinas para el organismo. Lo más normal es que tengamos un número anormal
de genes o un número anormal de cromosomas.
También podemos encontrar una disposición anormal de los genes, lo que implica reordenaciones. También
puede producirse la rotura de un fragmento de un cromosoma, lo que provocará la eliminación de la expresión
del gen que se haya perdido. Si la rotura se produce en el interior de la secuencia de un gen, este gen se hará
afuncional, pero si la rotura implica la secuencia de inicio de la transcripción, entonces no se transcribirá el
gen.
TIPOS DE CAMBIO: MUTACIONES CROMOSÓMICAS
Podemos encontrar cambios numéricos y cambios estructurales. En los primeros, observamos cambio en el
número de cromosomas, ya sea sin cambiar prácticamente la dotación cromosómica (fusiones y fisiones), o
bien provocando gran cambio del material hereditario, con aneuploidías, monoploidías y poliploidías. En el
segundo caso, tenemos cambio en la disposición de los genes y cambio en el número de genes o cantidad del
material genético; incluyen las delecciones y las duplicaciones, aunque también podemos considerar las
translocaciones y las inversiones. En las delecciones podemos perder dos genes, los cuales dejarán de ser
expresados.
Las inversiones son rotaciones de 180º de un segmento cromosómico que se separa, volviéndose a unir luego
al mismo cromosoma. Suelen ser mutaciones viables que no implican anormalidad fenotípica alguna. Puede
ocurrir que una de las roturas de la inversión, se produzca en un gen esencial, de forma que el sitio de ruptura,
actuará como una mutación génica letal ligada a la inversión, ello provoca que no pueda darse en
homocigosis; pueden ser de dos tipos; pericéntricas cuando implican la inversión del centrómero, y
paracéntricas, que implican inversión de genes que no incluyen el centrómero.
Las translocaciones son el intercambio de dos fragmentos de cromosomas no homólogos. Pueden ser
recíprocas, que son las más frecuentes. En estas, un segmento de un cromosoma se intercambia con otro de un
cromosoma no homólogo, de forma que se producen simultáneamente dos cromosomas portadores de
translocación. En las no recíprocas únicamente tenemos traspaso de un fragmento cromosómico en una
dirección, sin que recíprocamente se traspase otro; este caso, se denomina transposición.
Dentro de los cambios numéricos, tenemos las euploidías que implican cambios en toda la dotación
cromosómica, pudiendo tener organismo triploides, diploides, hexaploides, etc. Podemos encontrar fusión y
fisión. La fusión implica la unión de dos cromosomas acrocéntricos no homólogos, dando lugar a la aparición
de un gran cromosoma metacéntrico y otro pequeño que puede perderse en la división de la célula. La fisión
es el proceso contrario, de forma que un cromosoma se rompe a nivel del centrómero originando dos
cromosomas acrocéntricos más pequeños.
Las aneuploidías implican cambio numérico en sólo una parte de la dotación, pudiendo encontrar adiciones
de algún cromosoma (como el síndrome de down con un cromosoma adicional en el 21), o pérdida de algún
cromosoma.
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CAMBIOS ESTRUCTURALES
Los cromosomas pueden romperse de forma espontánea, bien por fuerza física, bien por ciertos compuesto
químicos, pudiendo actuar, además a dos niveles; tanto cromatínico como cromosómico. El cambio será
cromatínico si la rotura se produce antes de la replicación del DNA, de forma que la rotura se replica y afecta
a las dos cromátidas. El cambio cromosómico se produce cuando la rotura tiene lugar tras la replicación,
afectando sólo a una cromátida.
Por cada rotura de una cromátida, se producen dos extremos pegajosos, no poseyendo protección, pues no
encontramos telómero, cuya estructura molecular es conocida, y única, siendo crucial para que los
cromosomas se comporten normalmente, sirviendo de protección para evitar el desgaste del cromosoma. Estos
extremos pegajosos suelen ser unidos de nuevo por enzimas celulares, de forma que esos extremos ya no
tienden a unirse a los extremos cromosómicos normales, porque los extremos poseen la protección que les dan
los telómeros, impidiendo que los extremos se unan, así al final, no tienen más remedio que volverse a unir
como estaban originalmente, aunque en ocasiones puede permanecer rotos largo tiempo.
Si los extremos fragmentados entran en contacto, pueden volver a unirse de forma distinta a como estaban
originalmente unidos, formándose así nuevas combinaciones de alelos, etc. Podemos hablar de varios tipos de
roturas, tales como las centroméricas, donde incluimos la fusión y fisión, y las no centroméricas, donde
incluimos las delecciones, translocaciones, etc.
En las roturas no centroméricas, podemos hablar de roturas cromatínicas y cromosómicas, que incluyen
deleciones, inversiones o translocaciones. En este tipo de roturas (cromatínicas), la primera consecuencia será
una restitución, volviéndose a unir los extremos pegajosos; en este caso, no tendremos consecuencias.
La segunda consecuencia es una deleción. Si se produce una rotura, obtendremos un fragmento acéntrico (sin
centrómero) y otro con centrómero; en este caso, el fragmento acéntrico se perderá, aunque puede volverse a
unir. Este se perderá, porque al no tener centrómero, no se puede producir la migración a uno de los polos de
la célula en la división mitótica, puesto que carece de centrómero.
En la rotura cromosómica, puede producirse un puente dicéntrico, de forma que los extremos se unen y
obtendremos un cromosoma con dos centrómeros en cromosomas homólogos. Cuando el cromosoma tenga
que emigrar al polo celular que le corresponda, el cromosoma tenderá a romperse por estiramiento de los
centrómeros, de forma que si la rotura se produce en el centro, no habrá problemas, aunque si no, tendremos
por una parte un cromosoma con deleción y por otra, un cromosoma con duplicación. Por tanto, la
consecuencia de la rotura del puente dicéntrico es una deleción y una duplicación.
DELECIONES
Las deleciones pueden producirse gracias a dos mecanismos principales, por un lado, gracias a la
superposición cromosómica, que se da gracias a la recombinación entre regiones de homólogos.
Encontramos rotura a dos niveles de los cromosomas, de forma que los fragmentos pueden unirse de forma
diferente, produciendo deleciones y duplicaciones. Otra fuente de deleciones son las recombinaciones a
consecuencia de desigual entrecruzamiento. Esta, es otra forma asociada a la duplicación, pudiéndose
producir deleciones. La recombinación se da entre regiones homólogas presentes en un cromosoma con la
misma orientación.
Cabe destacar que podemos tener dos tipos de deleciones, las terminales, que se producen con una única
rotura en el cromosoma y las intersticiales, que se producen cuando en el cromosoma se producen dos
roturas.
Las deleciones en un homocigoto (que los dos homólogos tengan la misma deleción), suelen ser letales, lo
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que sugiere que la mayoría de las regiones de los cromosomas son esenciales para la viabilidad celular, y que
la eliminación completa de cualquier segmento del genoma, resulta ser deletérea. Incluso los individuos
heterocigotos para una deleción (aquellos con un cromosoma normal y el homólogo portador de una
deleción), pueden morir, debido a que el genoma se ha ido adaptando a finalmente durante la evolución para
conseguir un equilibrio entre la mayoría de los genes, y la presencia de una deleción puede perturbar el
equilibrio. En general, un 1% del genoma delecionado, no suele ser letal, pero además, en los heterocigotos
con una única copia normal, podremos observar fenotipos anormales.
El ejemplo clásico es el síndrome del cri−du−chat, que se produce por una deleción en el extremo del brazo
corto del cromosoma 5º de los humanos. Es una enfermedad que se manifiesta en heterocigosis, de forma que
los síntomas son microcefalia, y grave retardo mental, además de llorar de forma semejante a como lo hacen
los gatos. Existe desde un 20−40% de retardo mental, presentando anormal crecimiento. Estos niños suelen
morir en la infancia.
Podemos destacar otros síndromes relacionado, por ejemplo, con la leucemia. Una deleción en el brazo largo
del cromosoma 22 puede ser causa de esta enfermedad.
Observación de deleciones; si el organismo vive, podemos comparar bandeos de cromosomas, observando
individuos con la deleción e individuos normales. Cuando tengamos individuos heterocigotos, será más fácil
observar la deleción, porque se forman fragmentos sin apareamiento; se produce un bucle de deleción, así,
podemos asignar deleciones a cromosomas concretos. Además, podemos observar fenómenos de
pseudo−dominancia, en los cuales, cuando tenemos un individuo heterocigoto y se produce una deleción en
la porción dominante, observamos que ahora, pueden manifestarse los alelos recesivos de los diferentes genes
que se encuentran en la región del cromosoma homólogo que abraza la deleción, pasando a ser
pseudo−dominantes. Este efecto desenmascarador es importante para entender la escasa viabilidad de las
deleciones, porque muchos organismos diploides poseen mutaciones recesivas deletéreas o incluso letales,
enmascaradas por sus alelos normales dominantes. Al eliminar los segmentos que contienen estos alelos
normales, la deleción provoca la expresión de los alelos recesivos. Este fenómeno, puede ser usado para
determinar la longitud de la región delecionada, según los genes que hayan sido delecionados (área que es
abarcada por la citogenética). También nos permite localizar físicamente el gen, mediante determinación de
las posiciones que ocupan las deleciones que convierten al gen en pseudo−dominante. Esto refleja que los
mapas de ligamiento son un reflejo de los mapas físicos cromosómicos.
También cabe destacar que las deleciones no revierten a la situación normal, no poseen reversibilidad, no se
puede producir la retromutación. Otro factor que nos muestra la existencia de deleciones es la existencia de
la letalidad recesiva, aunque este factor no es determinante. Además, no puede producirse recombinación
en la región afectada por la deleción, pero este criterio tampoco es determinante. Citológicamente, sólo
podemos basarnos en la existencia de los bucles de deleción.
Por último, debemos destacar que existen diferencias en las deleciones que se producen en plantas y
animales. Mientras que un animal macho con una deleción cromosómica en heterocigosis produce esperma
funcional tanto si se presenta el cromosoma normal como si lo hace el delecionado, las plantas diploides
portadoras de una deleción en heterocigosis, producen esperma de dos tipos; uno funcional y otro no
funcional, según se presente el cromosoma normal o el delecionado. Es decir, que mientras que en los
animales el esperma parece funcionar independientemente del contenido genético, las plantas diploides son
sensibles a cambios en la cantidad de su material cromosómico, cosa que puede servir para eliminar
deleciones, no pasando a la descendencia.
DUPLICACIONES
Observamos dos formas de duplicación asociadas a deleciones. Según la posición y orden de la región
duplicada respecto del original, podemos hablar de duplicación en tándem cuando la región duplicada se
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encuentra adyacente y en el mismo orden que la región original. También podemos hablar de duplicación en
tándem invertida, cuando, aunque es adyacente, presenta una disposición de los genes contraria al original.
Por último, podemos hablar de duplicación desplazada cuando la región duplicada no está adyacente al
segmento original, sino en otra posición bien del mismo cromosoma, bien de otro.
Otra forma de producirse duplicaciones con deficiencias asociadas es cuando tenemos cabalgamiento de los
cromosomas homólogos en algún momento determinado, produciéndose roturas en ambos cromosomas por
diferentes lugares, de forma que si la posterior reunión tiene lugar en diferentes partes de los cromosomas
homólogos, obtendremos por un lado, una duplicación en tándem y por otro lado, una deleción de la zona
duplicada. Obtendremos una deleción y una duplicación, aunque también podemos obtener este fenómeno
mediante entrecruzamiento desigual (o asimétrico).
Cuando tenemos una duplicación en un heterocigoto, observamos un proceso similar al que ocurría con las
deleciones; observamos lazos o bucles producidos por la falta de apareamiento entre los homólogos, estos
bucles pueden ser producidos por duplicaciones en tándem, invertidas, etc.
Las duplicaciones pequeñas para heterocigotos y homocigotos suelen ser viables, aunque el llevar una
duplicación puede provocar modificaciones fenotípicas y comportarse como una mutación génica. El que una
duplicación sea viable implica un gran potencial evolutivo, pues implica que cuando ese fragmento duplicado
está presente, mientras que el fragmento original puede seguir con las funciones básicas, el fragmento
duplicado puede sufrir mutaciones génicas, lo que permite diversidad de las zonas duplicadas, lo que puede
resultar ventajoso para la evolución genómica, aunque los segmentos también pueden mutar
desfavorablemente, de forma que obtendremos un pseudogen que se perderá y no ejercerá ningún tipo de
función (será un gen que ha perdido su función).
RECOMBINACIÓN ASIMÉTRICA; MUTACIÓN BAR y HEMOGLOBINA HUMANA
Por tanto, una duplicación puede hacer las veces de mutación puntual, tal y como ocurre con Drosophila y la
mutación Bar. Esta mutación se encuentra ligada al sexo en el cromosoma X y es dominante, constituyendo
una duplicación en tándem, consecuencia de una recombinación asimétrica (tal vez). Esta mutación se
produce en la región 16A y provoca ojos más estrechos y alargados de lo normal, con un menor número de
facetas. Podemos obtener individuos Bar con la mutación, pero además, podemos obtener individuos doble
Bar, con un número aún menor de facetas, lo que refuerza la hipótesis de la recombinación asimétrica.
La recombinación asimétrica se produce de la siguiente manera. Debemos tener un homocigoto para una
duplicación, de forma que, la duplicación derecha de un homólogo aparea con la duplicación izquierda del
otro, produciéndose entrecruzamiento y recombinación, de forma que podemos obtener un homólogo con la
secuencia triplicada y otro homólogo con la secuencia normal. En el caso de la mutación Bar, podemos tener
entrecruzamiento entre dos homólogos con la secuencia 16A, produciéndose recombinación. Obtendremos un
homólogo con dos secuencias 16A y uno normal, pero esto puede producirse debido a un pequeño
desplazamiento de los cromosomas homólogos. A partir de ahí, explicar los individuos doble Bar es fácil,
porque es lo mismo, pero partiendo de dos homólogos con duplicación en la región 16A, de forma que ahora
obtendremos un homólogo con tres secuencias y otro con una. A mayor número de secuencias Bar,
tendremos menos facetas, pero debemos destacar que doble Bar únicamente puede darse en hembras, pues la
mutación está ligada al cromosoma X.. Por último, destacamos el efecto de posición, que implica que las
secuencias 16A poseen mayor eficacia en la disminución de facetas cuando están en un mismo cromosoma.
Los gametos que poseen la deleción (asociada a la duplicación), mueren o se convierten en cigotos inviables,
mientras que los gametos con la duplicación dan descendencia, bien a machos hemicigotos para la
duplicación que presentan ojos reducidos, o bien a hembras heterocigotas (16A16A/16A), con ojos
ligeramente reducidos. En la siguiente generación podremos obtener hembras homocigotas para Bar, etc.
Puede darse el caso de tener muchos fragmentos duplicados, lo que probablemente llevará a inviabilidad del
individuo. Por último, decir que la duplicación siempre se produce en tándem.
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El caso de la hemoglobina es similar. Una de las mejores evidencias de las duplicaciones en tándem y las
deleciones recíprocas, tienen origen en el entrecruzamiento desigual, las encontramos estudiando los genes
que determinan la estructura de la hemoglobina humana. Esta molécula está formada por cuatro cadenas, de
forma que a medida que avanzamos en el desarrollo, las cadenas evolucionan. Los fetos presentan
hemoglobina formada por dos cadenas alfa y dos gamma, mientras que el adulto presenta dos alfa y dos
beta. Las estructuras de las diferentes subunidades, vienen determinadas por genes diferentes, algunos de los
cuales, están ligados. En este caso, podemos encontrar entrecruzamiento desigual, gracias al grupo de genes
−−. Podemos observar individuos que poseen la denominada hemoglobina Lepore, pues poseen parte de
la subunidad y parte de la , aunque también podemos encontrar la hemoglobina Kenia, con parte de la
subunidad y parte de la , de forma que podemos explicar estos hechos mediante entrecruzamiento
desigual, pues estas hemoglobinas extrañas son producto de cromosomas portadores de duplicaciones.
También existen los productos recíprocos de los entrecruzamientos, obteniendo las hemoglobinas
anti−Kenia y anti−Lepore.
Por último, cabe destacar que las duplicaciones en tándem son poco frecuentes en los seres humanos. De
hecho, la mayoría de duplicaciones descritas en humanos son causadas por la presencia de brazos
cromosómicos extra o parte de ellos, generalmente en cromosomas no homólogos.
INVERSIONES
Es la rotura por 2 partes de un cromosoma, obteniendo un fragmento que si llega a rotar 180º, puede cambiar
de sentido y volver a unirse a la estructura. Es importante hacer notar que, por la naturaleza antiparalela de las
hélices, aparte de rotar 180º en horizontal, debe girar otros 180º en perpendicular, para restablecer la polaridad
entre las dos cadenas.
En estos casos, tenemos cambio de la ordenación cromosómica, habrá cambiado la ordenación salvaje o
estándar. Podemos tener inversiones simples, cuando en un cromosoma sólo tenemos un fragmento invertido;
o complejas, cuando intervienen simultáneamente diversos segmentos de un mismo cromosoma. Según la
relación con el centrómero, podemos tener inversiones simples paracéntricas y pericéntricas si implican o no
el centrómero en la inversión. Es interesante observar como, cuando tenemos una inversión y se da la meiosis,
se forman bucles de inversión, debido a la necesidad de apareamiento de los genes, pero teniendo en cuenta
que ahora ciertos alelos están cambiados de orden, ello provoca los citados bucles y que en las inversiones
paracéntricas, un entrecruzamiento en el bucle, provoca la conexión de los centrómeros homólogos por
medio de un puente dicéntrico, generando además, un fragmento acéntrico (sin centrómero). Así, cuando los
cromosomas se separan en la anafase I, los centrómeros, permanecen unidos por el puente. Esto provoca que
los centrómeros se orienten de tal modo que las cromátidas que no han intervenido en la recombinación, sean
las más extremas. El fragmento acéntrico, no puede alinearse ni migrar, de forma que se perderá. Finalmente,
la tensión rompe el puente, dando lugar a dos cromosomas con dos deleciones terminales. Los gametos
portadores de estas deleciones no son viables, y aunque lo fueran, formarían cigotos inviables. Así, un hecho
usual de recombinación que suele originar productos meióticos recombinantes, da lugar a productos
letales. Con ello, el resultado global, es una reducción de la frecuencia de individuos recombinantes. De
hecho, la frecuencia de los genes implicados en la inversión es 0 y la frecuencia entre genes situados a ambos
lados de la inversión se reduce en concordancia con el tamaño relativo de la inversión.
Dentro de las inversiones complejas, podemos destacar las solapantes, que se producen cuando una parte de
un segmento incluido en una inversión, se ve afectado por otra inversión. También pueden ser independientes,
cuando entre cada segmento invertido, tenemos una zona que no ha experimentado inversión. También puede
ser en tándem cuando los dos segmentos invertidos, se presentan adyacentes. Por último, tenemos las
incluidas, cuando dentro de un fragmento invertido, se produce la inversión de un fragmento menor.
Podemos denotar la ordenación estándar por la sigla S y la ordenación invertida, por la I, podremos tener
tres situaciones.
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SS: individuos homocigotos estructurales para la ordenación estándar.
SI: individuos heterocigotos estructurales
II: individuos homocigotos estructurales para la ordenación invertida.
Podemos distinguir los heterocigotos estructurales y los homocigotos debido al patrón de bandas característico
de cada ordenación (en homocigotos) y a la formación de un bucle (ya comentado), en los heterocigotos
estructurales. Estos heterocigotos estructurales son los individuos más importantes evolutivamente, porque lo
heterocigotos estructurales suelen ser viables. Es importante destacar que las inversiones pueden detectarse
genéticamente porque suprimen la recombinación en heterocigotos para los genes del interior de la
inversión. La heterocigosis para una inversión reduce el número de individuos recombinantes entre los
descendientes de un heterocigoto, mediante dos mecanismos diferentes: por eliminación de los productos
procedentes de entrecruzamientos en el bucle de inversión, y por inhibición del emparejamiento cromosómico
en la región ocupada por la inversión.
Cuando hablamos de inversiones, hemos dicho que se producen por rotura en dos partes del cromosoma. Por
tanto, los individuos portadores de inversiones, se observarán cuando tengamos apareamiento meiótico,
porque los individuos portadores de inversiones, pueden tener entrecruzamientos; si la recombinación se
produce fuera de la zona de inversión, tendremos la recombinación usual, pero si se produce en una zona
donde tenemos un bucle de inversión, podremos observar diferentes sucesos, dependiendo de si el
entrecruzamiento es pericéntrico o paracéntrico. Podremos obtener dos cromosomas normales y dos
anormales que no tienen todos los marcadores (genes) para estar completos.
Los cigotos formados por los gametos portadores de esos cromosomas anormales, serán inviables o letales.
Sólo son viables los cigotos a partir de cromosomas normales (50% viables y 50% no).
Podemos considerar las inversiones como un mecanismo supresor de la recombinación genética, pues los
individuos heterocigotos para una inversión, suelen tener problemas mecánicos para aparear en la región de la
inversión; esto reduce la frecuencia de entrecruzamiento y, por consiguiente, la frecuencia de recombinación
en la región.
Cuando se produce una inversión, la combinación genética presente en los loci incluidos en la misma,
presentan una fuerte tendencia a mantenerse constante, constituyendo un supergen; un grupo de genes ligados
que tienden a ser transmitidos como una unidad hereditaria y que se mantienen juntos en el cromosoma.
Las inversiones suelen estar presentes en los cariotipos de los humanos, en aproximadamente un 2% de los
casos, de forma que 2 de 100 individuos aproximadamente, pueden sufrir inversiones.
TRANSLOCACIÓN
Es la rotura de fragmentos cromosómicos en cromátidas no hermanas, pudiendo ser recíproca y no
recíproca. La podemos definir como una mutación que se caracteriza por un cambio de posición de
segmentos cromosómicos. Podemos encontrar elementos transponibles, relativamente frecuentes en el
genoma. Estos elementos pueden ir de un sitio a otro de los cromosomas.
Translocación recíproca: podemos distinguir entre intercambio fraternal, entre cromosomas homólogos, o
bien, intercambio externo, entre cromosomas no homólogos. Es importante denotar que las translocaciones
pueden modificar los grupos de ligamiento, pudiendo cambiar la longitud del cromosoma e incluso cambiar
el lugar donde se encuentra el centrómero.
Existen fenómenos interesantes en heterocigotos, tanto genéticos como citológicos para dos cromosomas en
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los que se ha producido translocación, respecto de sus homólogos normales. Así, el apareamiento entre
regiones homólogas en la meiosis, provoca la aparición de una configuración en cruz característica. Además,
cuando llega la anafase I, pueden tener lugar dos tipos principales de segregación, una en la que los
centrómeros alternos migran al mismo polo (segregación alternante) y otro en el que son los centrómeros
adyacentes los que migran al mismo polo (segregación adyacente−1). Podemos destacar un tercer tipo de
segregación, aunque es poco frecuente, si se produce la migración al mismo polo de los centrómeros
homólogos (segregación adyacente−2).
En la segregación alternante, tenemos productos gaméticos equilibrados, pues presentan un grupo completo
de cromosomas, constituido, bien por los dos no translocados, bien por los dos translocados compensados. En
los casos en los que los centrómeros adyacentes son los que segregan juntos (segregación adyacente−1),
tendremos productos gaméticos desequilibrados, pues se producen gametos con cromosomas portadores de
duplicaciones y deleciones.
En humanos, las translocaciones se presentan siempre en heterocigosis. Como veremos, el síndrome de
Down suele estar causado por la presencia de un cromosoma 21 extra, aunque también puede presentarse en la
descendencia de individuos heterocigotos para translocaciones que afectan a este cromosoma. Las personas
portadoras de la translocación, son normales fenotípicamente, pero una segregación adyacente−1 produce
gametos con gran parte del cromosoma 21 duplicado, y probablemente, gametos con una deficiencia
correspondiente a alguna parte del otro cromosoma implicado en la translocación, que es usualmente el
cromosoma 14. Este segmento extra es el que causaría el síndrome de down en descendientes de este
individuo. Además, la mitad de los descendientes normales, serán portadores de la translocación.
Además, puede producirse por la translocación, una reordenación producida por la rotura que inactive un gen
especial y que pase a comportarse como una mutación puntual.
CAMBIOS NUMÉRICOS
Podemos clasificarlos en aquellos que afectan al número de conjuntos cromosómicos completos (euploidías) y
aquellos que afectan sólo a partes, a algunos cromosomas en concreto de estos conjuntos cromosómicos.
El número de cromosomas que constituye el conjunto básico de cualquier organismo, recibe el nombre de
número monoploide, representándose por x. Pero la mayoría de seres vivos, presentan más un número
múltiple de conjuntos de cromosomas, hablando, en general de organismos euploides. Podemos tener
diploides, que serán 2x (dos conjuntos cromosómicos), triploides, tetraploides...podemos llegar a tener
poliploides. El nombre haploide, se representa por la letra n y se refiere al número de cromosomas que
aparecen en las células gaméticas de un organismo. Como muchos seres son diploides, su número haploide
coincide con el monoploide, siendo usadas las letras x y n indistintamente; pero en los organismos
poliploides, x y n son distintos. El trigo es hexaploide y posee 42 cromosomas, de forma que x=7, mientras
que su número haploide es n=21, debido a que este es el número de cromosomas que poseen las células
gaméticas.
Si los cambios se producen en cromosomas determinados, tendremos individuos aneuploides, pudiendo
encontrar hipoploidía (pérdida de algún cromosoma) e hiperploidía (ganancia de algún cromosoma).
Podemos tener, así, monosomías, para la pérdida de un cromosoma (2n−1) o trisomías, cuando ganamos 1
cromosoma; e incluso, trisomías dobles, cuando tenemos 2n +1 +1 (con tres cromosomas 21 y 14, para el
síndrome de Down). También existen individuos nulisómicos, con falta de un par cromosómico. Cuando un
organismo monoploide gana un cromosoma, se denominará disomía.
Existe una 2ª forma de producirse cambios numéricos que afectan a parte del conjunto cromosómico, de un
organismo, que son la fusión y la fisión cromosómicas, en las cuales, bien dos cromosomas acrocéntricos no
homólogos pueden juntarse a nivel de sus centrómero, para dar un gran cromosoma metacéntrico y otro
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pequeño que puede perderse en la división de la célula (fusión); o un cromosoma puede romperse a nivel del
centrómero, dando dos cromosomas acrocéntricos pequeños (fisión). Se piensa que las fusiones son más
frecuentes que las fisiones.
ANEUPLOIDIA
Se debe a un retraso en la meiosis de un cromosoma, perdiendo dicho cromosoma en la anafase, o a una no
disyunción meiótica, en la primera o segunda división meiótica. En el primer caso, podemos tener en la
meiosis, machos con posibles gametos XX, gametos sin cromosomas; mientras que en el segundo caso,
tenemos trisómicos para X, con individuos a los que les falta el cromosoma X (monosomía).
Los individuos nulisómicos no suelen manifestarse, puesto que es una condición de letal en diploides, aunque
parece que en trigo, los otros cuatro cromosomas homólogos suplen la falta de los dos cromosomas
eliminados.
Los complementos cromosómicos monosómicos son perjudiciales, por dos razones. Por un lado, porque
ponen de manifiesto genes recesivos deletéreos en hemicigosis, y por otro, porque se produce un desequilibrio
cromosómico, que ha sido establecido por la evolución durante millones de años y necesario para un ajuste
sutil de la homeostasis celular. Los efectos son los mismos que en las deleciones.
Estos individuos aparecen gracias a procesos de no−disyunción meiótica o mitótica, produciendo gametos
que son el origen de individuos monosómicos, trisómicos y otros aneuploides. La disyunción es la separación
normal de los cromosomas o cromátidas hacia los polos opuestos de la célula durante la división nuclear. La
no−disyunción es un defecto de este proceso y finaliza con dos cromosomas emigrando hacia el mismo polo,
mientras que hacia el otro no emigra ninguno. Se producen gametos n+1 y n−1, de forma que si los segundos
se combinan con gametos n, obtendremos un individuo 2n−1. Dos gametos n+1 pueden producir un
individuos tetrasómico si está implicado el mismo cromosoma, o un doble trisómico si son cromosomas
diferentes.
En los humanos, la monosomía autosómica produce la muerte en el útero, mientras que la monosomía X0,
provoca el síndrome de Turner. Los afectados son hembras estériles, de estatura baja y un repliegue
membranoso entre el cuello y los hombros. Poseen el pecho con forma de escudo y pezones muy separados,
así como ovarios rudimentarios y manchas marrones en las piernas. Su inteligencia se acerca a la normal,
poseyendo una frecuencia de 1/5000 en la población.
Las trisomías también son alteraciones cromosómicas, que pueden dar alguna anormalidad o a la muerte,
aunque suelen ser individuos viables, pudiendo ser incluso fértiles. Cuando observamos células de individuos
trisómicos durante el emparejamiento de cromosomas en la meiosis, podemos observar trivalentes (un grupo
de tres cromosomas emparejados), mientras que los otros cromosomas presentan bivalentes normales. En la
segregación, tendremos que dos cromosomas emigrarán juntos y otro lo hará sólo con igual probabilidad para
cada uno.
Las trisomías más frecuentes son; XXY, denominado síndrome de Klinefelter, que produce individuos altos,
con físico ligeramente feminizado, coeficiente intelectual algo reducido, disposición femenina del vello del
pubis, atrofia testicular y desarrollo mamario. Tenemos una mezcla de ambos sexos (individuos
ginandromorfos). También podemos encontrar el síndrome de Down, que es la aneuploidía más viable, con
un 0.15% de individuos en la población. Es una trisomía del cromosoma 21 (aunque puede producirse por
translocación), que incluye retraso mental (C.I de 20−50), cara ancha y achatada, estatura pequeña, ojos con
pliegue apicántico y lengua grande y arrugada.
También existen aneuploides somáticos, que son individuos constituidos por diferentes líneas celulares con
diferente número de cromosomas. Se denominan quimeras y se producen por una no−disyunción en la
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mitosis; al principio del desarrollo puede originarse un individuo mosaico, como los ginandromorfos a nivel
sexual. Son individuos con cromosomas de ambos sexos, pudiendo existir individuos X0/XYY o XX/XY.
POLIPLOIDES
Son individuos que presentan tres o más conjuntos cromosómicos por núcleo celular. Es relativamente común
en plantas (patata; 4x=48; x=12 y n=24), pero mucho más infrecuente en animales, dándose en algunos
escarabajos y gusanos de tierra. Una característica interesante de los poliploides es el hecho de que la mayoría
son más grandes que los individuos diploides correspondientes. El motivo es la determinación del sexo en
animales, que es más sensible a la poliploidía, o la posibilidad de autofertilización de las plantas
frecuentemente, permitiendo al nuevo poliploide poder reproducirse.
Podemos tener autopoliploides, que han recibido todos sus conjuntos cromosómicos a partir de la misma
especie y los alopoliploides, que se han originado a partir de conjuntos cromosómicos provenientes de
diferentes especies. Podemos conseguir organismos autotetraploides mediante la fertilización de un óvulo
diploide con un grano de polen no reducido (diploide) y alotetraploides, si por ejemplo, un grano de polen
diploide de una especie, fertiliza un óvulo diploide de una especie próxima. Mientras que en el autopoliploide
todos los conjuntos cromosómicos son homólogos, en el alopoliploide los diferentes conjuntos cromosómicos
pueden variar ligeramente, de forma que para denotarlo, los denominaremos homeólogos o parcialmente
homólogos.
Los poliploides pueden obtenerse de forma natural, aunque con baja frecuencia, si una célula experimenta
mitosis o meiosis anormales. Generalmente, la producción de un gameto diploide dará lugar al unirse a uno
normal, a la aparición de un organismo triploide. También pueden ser generados artificialmente mediante el
uso de colchicina, un agente químico que interfiere con la formación de las fibras del huso, provocando el no
desplazamiento de los cromosomas hacia los polos y como consecuencia, que se origine un tetraploide. Los
organismos con dotaciones pares suelen ser más viables.
En cuanto a los autopoliploides, la mayoría de los organismos triploides son de este tipo, pues son resultado
de la fertilización entre un gameto haploide y otro diploide originado bien por meiosis incorrecta en un
organismo diploide, o por una meiosis correcta en un organismo tetraploide. Suelen ser estériles, por el típico
problema del emparejamiento de los cromosomas durante la meiosis. El resultado neto de las posibles formas
de emparejamiento es una segregación desequilibrada, en la que dos cromosomas emigran en una dirección y
uno emigra en la otra, teniendo bivalentes y cromosomas únicos, aunque también pueden segregar formando
trivalentes. Los gametos presentan la misma probabilidad de recibir uno o dos cromosomas de cada grupo de
homólogos, y por tanto, la probabilidad de producir un gameto equilibrado, con n o 2n cromosomas, es
(1/2)n−1. La inmensa mayoría de gametos, al ser no equilibrados, serán no funcionales.
Los organismos tetraploides pueden originarse naturalmente por la duplicación accidental de un genoma 2x a
4x, y artificialmente usando colchicina. Pueden presentar meiosis normales si sus cromosomas forman
bivalentes o tetravalentes, de forma que no presentan tantos problemas a la hora de reproducirse como los
triploides. Podemos tener otra posibilidad de segregación no viable, que sería mediante univalentes y
trivalentes.
Los alopoliploides son un tipo de poliploides que se originan a partir de conjuntos cromosómicos que
provienen de especies diferentes. Podemos destacar el trigo, que es hexaploide y parece descender de tres
especies diploides diferentes. En él, el apareamiento en la meiosis se produce entre los cromosomas
homólogos de cada grupo, de forma que los productos son gametos equilibrados cada uno con 21
cromosomas.
En este grupo, se encuentran la mayoría de poliploides naturales, pudiendo generarse cuando un grano de
polen A fertiliza una planta u óvulo B distinto al de su especie. En general, se producirá un híbrido estéril
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AB, el cual, si experimenta en algún momento un error en la mitosis, puede originar células tetraploides
AABB. Si estas pueden autofertilizarse, ya nos encontramos frente a una planta alopoliploide, que suelen
denominarse anfidiploides y que se fijará como especie.
Artificialmente, podemos obtenerlos usando colchicina sobre híbridos que sean estériles, para que se
produzca un error en la meiosis. Otra forma de obtenerlos es mediante hibridación de células somáticas,
tratadas con polietilenglicol para que se fusionen con mayor probabilidad. Realizamos suspensiones de
células de dos especies distintas. Tratamos las células de forma enzimática para hacer fina la pared celular,
obteniendo protoplastos. En ocasiones obtendremos fusión de núcleos, obteniendo colonias, constituidas en
algunos casos por células híbridas semejantes a alopoliploides y que presentan un número total de
cromosomas igual a la suma del número de cromosomas de cada especie.
El problema es que no siempre obtenemos los resultados que pretendemos, que es lo que ocurrió en la primera
experiencia realizada con anfidiploides, en la que se pretendía obtener un híbrido entre rábano y col, de forma
que queremos conseguir una planta con hojas de col y raíces de rábano, pero se consiguió lo contrario.
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