LA SELECCIÓN NATURAL HUMANA DE CROMOSOMA.

LA SELECCIÓN NATURAL HUMANA DE  CROMOSOMA Y

En el campo de la antropología, el cromosoma Y heredado uniparentalmente ha sido utilizado para rastrear el linaje paterno de las poblaciones y comprender diferencias en la migración y la genética entre machos y hembras, con las ventajas adicionales del tamaño efectivo de la población pequeña, marcadores suficientes y una distribución de un haplotipo  de poblaciones específicas (Jobling y Tyler-Smith, 1995; Jin y Su, 2000; Underhill et al., 2000). 

Muchos de esos estudios de población han reposado en el supuesto de que todos los marcadores del cromosoma Y en las regiones no recombinantes son selectivamente neutrales (Jobling y Tyler-Smith, 2003). Sin embargo, el cromosoma Y no está exento de efectos fenotípicos variables, por ejemplo, la infertilidad masculina y el síndrome de Turner (Ferlin et al., 2007; Hjerrild et al., 2008). Incluso particularmente los marcadores cromosómicos Y empleados son no funcionales  en un estudio de la población, pueden estar vinculadas a las mutaciones ventajosas o perjudiciales, o las variaciones estructurales en otras partes del cromosoma Ya que mayor parte del cromosoma Y no pasar por la recombinación, cualquier selección positiva o negativa afectaría el cromosoma entero (Jobling y Tyler-Smith, 2003). En realidad, entre los genetistas de la población, el debate ha durado 30 años acerca de si el cromosoma de Y ha sido afectado por la selección natural. Con el desarrollo de la tecnología de secuenciación en los últimos años, los datos de la secuencia de cromosoma Y se ha acumulado poco a poco y nos permiten abordar esta cuestión compleja paso a paso.

ESTRUCTURA DEL CROMOSOMA Y

Los cromosomas sexuales humanos, X e Y, evolucionaron de un par de autosomas homólogos en los últimos  160-180 millones de años (Lahn y página, 1999; Mikkelsen et al., 2007; Warren et al., 2008; Hughes et al., 2012). El cromosoma de Y humano abarca aproximadamente 59 mega de pares de bases (Mb), con 95% de su uniparentally de longitud heredado de padres a sus hijos sin la recombinación con el cromosoma X (Skaletsky et al., 2003).Esta región del cromosoma  Y ha sido conocida como la región de no recombinación, NRY; sin embargo, el descubrimiento de conversión abundante del gen en esta región persuade a cambiarle el nombre la región específica de hombre, o RMS (Rozen et al., 2003). Las regiones pseudoautosomicas  (PAR), PAR1 y PAR2, flanquean a ambos lados del RMS. PAR1 comprende 2,6 Mb de las puntas del brazo corto de los cromosomas X e Y en los seres humanos. PAR2 se encuentra en las puntas de los brazos largos, que abarca 320 kb. PAR1 y PAR2 del   cromosoma Y puede recombinar con los del cromosoma X (Mangs y Morris, 2007).

El MSYis altamente heterogéneo, compuesto por dos tipos distintos de secuencia, de regiones heterocromaticas y eucromaticas. Las porciones heterocromaticas se refieren principalmente a una sola masa de 40 Mb de la heterocromatina en el brazo largo. Las porciones euocromaticas comprenden la transpuesta de X, X-degenerado y regiones de amplificación (Skaletsky et al., 2003). Las regiones transpuesto de X, que son 99% idéntico a las secuencias de ADN en Xq21, se originaron de una transposición de X a Y hace  3 a 4 millones de  años, después de la divergencia de humano y chimpancé.

Sólo dos genes han sido identificados en los 3,4 Mb de la región transpuesta de X  (Page et al., 1984; Skaletsky et al., 2003). Las regiones de X-degenerados,  tienen una longitud combinada de 8,6 Mb, se sugieren la supervivencia de  reliquias de ascendencia  compartida entre X  e Y de antiguos autosomas, escasamente pobladas con 16 genes homólogos o pseudogenes que son solo copia de genes X-ligados. Algunos genes X-degenerados se expresan ampliamente en todo el cuerpo; sin embargo, el gene  SRY (región de determinación de sexo del cromosoma Y) se encuentra expresado predominantemente en el testículo (Lahn y Page, 1997; Skaletsky et al., 2003). Las regiones  amplificadas se componen en gran parte por secuencias largas duplicadas, que abarca a 10.2 Mb. La mayoría de las secuencias duplicadas se organizan en estructuras palíndromas y formar ocho enormes palíndromos (P1 e  P8). Estas regiones muestran la mayor densidad de codificación y de regiones no codificantes, con 60 genes en nueve familias distintas de genes multicopia.

En contraste con el X-degenerado ampliamente expresado genes, las unidades de transcripción y genes amplificados expresan principalmente o exclusivamente en testículo y por lo tanto son de gran importancia para la evolución de rasgos masculinos (Rozen et al., 2003; Skaletsky et al., 2003; Hughes y Rozen, 2012).

BAJA DIVERSIDAD DEL CROMOSOMA Y

Un muy bajo nivel de polimorfismo del cromosoma Y se ha sido reportado desde mediados de la década de 1980. Durante ese tiempo, las sondas de prueba específicas para Y, habían sido aislados  de colecciones de un plasmido hibrido y utilizados en asociación con un conjunto de enzimas de restricción en la búsqueda de polimorfismos de longitud de fragmento de restricción específicos de hombre (RFLPs) (Lucotte y ONG, 1985; ONG et al., 1986; Malaspina et al., 1990; Oakey y Tyler-Smith, 1990; Torroni et al.,1990). Por ejemplo, en el estudio de Malaspina et al., (1990), 12 sondas y 12 enzimas de restricción fueron utilizadas para detectar variaciones del cromosoma Y en la 131 varones independientes. Sin embargo, no se observó el patrón polimorfo incluso en esa búsqueda sistemática. Una serie de estudios similares también llegaron  a la conclusión de la baja diversidad del cromosoma Y humano, en comparación con los autosomas y el cromosoma X. Se plantearon dos posibles razones en ese momento para explicar la baja diversidad (Malaspina et al., 1990). En primer lugar, los cromosomas y están libres de recombinación, excepto los pedazos muy pequeños de PARs. Sin embargo,el mecanismo de recombinación es mutagénico (Huang et al., 2005). Así, los cromosomas de Y de transmisión paternal están protegidos de las mutaciones. En segundo lugar, la selección positiva puede reducir el nivel de polimorfismo en los loci vinculados con favorables mutaciones genéticas, lo que se denomina efecto de autostop, En el caso del cromosoma Y, selectivamente, impulsado la fijación de un alelo en cualquier locus dará como resultado la pérdida de polimorfismo en todo el RMS (Malaspina et al., 1990).

Sin embargo, la mayoría de los RFLPs mencionados anteriormente están dirigidos a las secuencias sin caracterizar Yq11. Además, la conclusión de la baja diversidad de cromosomas  fue extraída principalmente de las comparaciones entre cromosomas Y, autosomas y cromosomas, X sin utilizar la divergencia entre las especies para corregir la tasa de mutación de las regiones examinadas.

Desde mediados del decenio de 1990, la secuencia directa del gen caracterizado Y, las regiones cromosómicas de los humanos y otros primates ha arrojado más luz sobre la controversia acerca de la selección natural en cromosoma  Y del humano.  (Dorit et al (1995) una secuencia de 729 pb del intrón ZFY  (Zinc finger proteína y-cromosómico) en 38 muestras humanas y tres primates no humanos-chimpancé, gorila y orangután. Las comparaciones entre las especies mostraron que los sitios variables están distribuidos a lo largo del intrón ZFY. Sin embargo, se ha detectado que no hay variación en las muestras humanas masculinas de todo el mundo.

Dorit et al (1995) sugiere un antepasado común muy reciente para los hombres (270.000 años con intervalo de confianza del 95%: 0 a 800.000 años). El gran intervalo podría implicar el posible sesgo en la estimación de tiempo. Sin embargo, la falta de polimorfismo en ZFY es probablemente un resultado de recientes barrido selectivo. Al mismo tiempo, Whitfield et al., (1995) encontró sólo tres sustituciones en los seres humanos mediante la secuenciación de 18,3 kb de la región de determinación del sexo SRY de cinco seres humanos y un chimpancé.

A diferencia de los otros estudios, Whitfield et al., (1995) comparo   las variaciones del cromosoma Y con el ADN mitocondrial materno heredado (mtDNA). La distancia media de los cromosomas Y de humano-humano es 250 veces más pequeña que el del mtDNA. Después la correcion de diferentes tasas de mutación diferente del cromosoma Y y ADNmt, Whitfield et al., (1995) ha generado un  reciente tiempo de fusión  de cromosomas Y (37, 000e49, 000 años), que es todavía 3 a 10 veces más pequeño que el de mtDNA (120, 000e474, 000 años). La menor diversidad de cromosoma Y en comparación con el mtDNA puede apoyar que el sugerido efecto autostop es causado por el barrido seleccionado de un cromosoma de Y ventajoso. Sin embargo, la historia demográfica de humanos podría también influir en los patrones genéticos. Por ejemplo, la práctica cultural de la poligamia podría dejar un pequeño número de hombres que tienen un número desproporcionadamente grande de descendencia. En realidad, la gente empezó a tener en cuenta el tamaño efectivo de población en la búsqueda de la posible selección natural de los cromosomas humanos Y. Sin embargo, casi al mismo tiempo, el estudio de Hammer Y Alu sobre el locus  polimórfico (YAP) rechaza la explicación que la selección reduce la diversidad del cromosoma Y humano (Hammer, 1995). 

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