Resumen:
Algunos cambios genéticos en el esperma humano pueden ocurrir antes de lo que la ciencia ha pensado durante mucho tiempo, sugiere un nuevo estudio. Algunos de los procesos de recombinación del ADN que determinan la diversidad genética de la descendencia no ocurren todos durante la etapa de meiosis necesaria para producir esperma, sino que pueden haber comenzado antes durante el desarrollo celular.
Esta investigación publicada en la revista Nature fue completada conjuntamente por el Instituto Sanger del Reino Unido, la Universidad de Cambridge y varias instituciones colaboradoras. El estudio se centró en un fenómeno genético conocido como "conversión de genes no intercambiables". En este proceso, un cromosoma copia una pequeña secuencia de ADN de su contraparte, cambiando la versión de la genética que se encuentra en un lugar determinado.
Cada niño hereda un conjunto de cromosomas de sus padres, pero esta información genética no se copia simplemente y se transmite directamente a la siguiente generación. Durante la formación de espermatozoides y óvulos, el material genético sufre una recombinación compleja, dando a la descendencia una combinación única de genes.
La comunidad científica generalmente cree que estas recombinaciones ocurren principalmente durante la meiosis. La opinión tradicional es que los dos principales mecanismos de recombinación genética, incluido el "entrecruzamiento", que implica el intercambio bidireccional a gran escala de segmentos cromosómicos, y la "conversión de genes sin intercambio", que copia segmentos cortos de ADN, son parte del proceso de meiosis.
Sin embargo, una nueva investigación desafía esta visión arraigada.
Los investigadores señalaron que antes de entrar en la meiosis, las células precursoras que formarán los espermatozoides en realidad han pasado por múltiples rondas de división celular ordinaria, es decir, mitosis. Estas células se renuevan constantemente a lo largo de la vida del hombre para mantener una producción continua de esperma.
Para determinar si algunos eventos de conversión genética podrían ocurrir en esta etapa temprana, el equipo analizó 15 muestras de esperma de 13 donantes masculinos, con edades comprendidas entre 24 y 74 años.
Con la ayuda de la tecnología de secuenciación de ADN de lectura larga y alta precisión, los investigadores pueden observar directamente información de fragmentos largos en moléculas individuales de ADN, descubriendo así muchos pequeños eventos de recombinación que son difíciles de detectar con los métodos de secuenciación tradicionales.
Los resultados del análisis mostraron que el equipo de investigación identificó un total de 7143 eventos cruzados y 2382 eventos de conversión de genes sin intercambio en el ADN del esperma.
Luego, los investigadores compararon estos resultados con muestras de ADN de sangre y datos de estudios publicados anteriormente. Los resultados mostraron que una proporción considerable de conversiones de genes sin intercambio no tenían características típicas de la meiosis, sino que se parecían más al resultado de la reparación del ADN formada antes de entrar en la meiosis.
Un análisis más detallado mostró que estos eventos estaban débilmente asociados con puntos críticos de roturas del ADN que normalmente ocurren durante la meiosis y carecían de muchas de las firmas genéticas que esperaban los investigadores. En cambio, aparecen con más frecuencia en regiones frágiles del genoma que son propensas a sufrir daños y roturas en el ADN.
El equipo de investigación también descubrió que patrones similares no sólo existían en las muestras de esperma, sino que también se podían observar señales relacionadas en el ADN de la sangre. Las células sanguíneas no sufren meiosis, por lo que este resultado respalda aún más la idea de que alguna conversión genética puede resultar de las actividades de reparación del ADN durante la división celular ordinaria.
Los investigadores creen que esto significa que la recombinación genética en las células germinales masculinas en realidad puede ocurrir en dos etapas. La primera fase ocurre durante la división diaria de las células precursoras de los espermatozoides y la segunda fase ocurre durante la meiosis en el sentido tradicional.
Además, los estudios han encontrado diferencias significativas entre individuos. Incluso los gemelos idénticos con antecedentes genéticos muy idénticos no tienen exactamente el mismo patrón de conversión genética parcial en su esperma. Esto sugiere que tales cambios genéticos no están enteramente determinados por factores genéticos sino que están influenciados por eventos biológicos independientes ocurridos durante la vida de un individuo.
Los científicos dijeron que este descubrimiento no solo cambia la comprensión del mecanismo de formación de espermatozoides, sino que también proporciona una nueva perspectiva para estudiar enfermedades genéticas, la fertilidad masculina y la evolución a largo plazo del genoma.
El equipo de investigación cree que un análisis más profundo de estos procesos tempranos de reparación y recombinación del ADN en el futuro puede ayudar a explicar el origen de ciertas variaciones genéticas y por qué algunos riesgos de enfermedades sufren cambios complejos en la herencia familiar.
Con el avance continuo de la tecnología de secuenciación, los científicos están descubriendo gradualmente que el proceso de formación de la diversidad genética humana es mucho más complejo de lo que se pensaba anteriormente. Este estudio muestra que algunos cambios importantes que determinan las diferencias genéticas de la descendencia pueden haber ocurrido silenciosamente muchos años antes de que los espermatozoides entren en la etapa final de maduración.
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