Cada una de sus células contiene dos copias de 23 cromosomas, uno heredado de tu padre y otro de tu madre. Teóricamente cuando creas un gameto, un espermatozoide o un óvulo, cada copia tiene una probabilidad de 50 a 50 de ser transmitida. Pero la realidad no es tan clara.

Los científicos han observado que los cromosomas pueden "engañar, "sesgando la posibilidad de que se conviertan en una célula sexual. Ahora, un equipo de la Universidad de Pensilvania ha demostrado cómo surge este sesgo en las células femeninas. Con observación cuidadosa y experimentos con ovocitos de ratón, los precursores de los huevos, han detectado señales moleculares que crean una asimetría en la maquinaria que impulsa la meiosis, el proceso de división celular que da lugar a los gametos. Ciertos cromosomas, los investigadores encontraron, explotar esta asimetría para moverse hacia el lado "derecho" de una celda durante la división y terminar en el huevo.

Al arrojar luz sobre una faceta común pero poco conocida de la meiosis, los hallazgos pueden conducir a una mejor comprensión general de la meiosis, incluyendo cómo y por qué pueden surgir errores. Los errores en la forma en que los cromosomas se segregan a los gametos durante la meiosis son la causa principal de algunos abortos espontáneos y afecciones como el síndrome de Down.

"Si entendemos cómo estos elementos egoístas están explotando la mecánica de la meiosis, luego entenderemos más profundamente cómo funciona ese proceso en primer lugar, "dijo Michael Lampson, profesor asociado de biología en la Facultad de Artes y Ciencias de Penn y autor principal del estudio.

Lampson se asoció con los miembros del laboratorio Takashi Akera, Lukáš Chmátal, Emily Trimm y Karren Yang, así como Richard M. Schultz, el Profesor Distinguido de Biología Charles y William L. Day; David Chenoweth, profesor asociado del Departamento de Química; Chanat Aonbangkhen, miembro del laboratorio de Chenoweth; y Carsten Janke del Institut Curie de Francia. Su estudio aparece en la revista Ciencias .

Por décadas, Los científicos han sido conscientes de que los elementos genéticos parecían competir durante la meiosis, ya que algunos se transmitieron a los gametos a un ritmo consistentemente más alto de lo que dictaba el azar. El término para esta transmisión sesgada es "impulso meiótico".

"Por lo general, pensamos en genes egoístas al nivel de la selección natural y la selección de los más aptos, "Dijo Lampson." Eso podría significar que es más probable que se transmita un gen que te hace vivir más tiempo, reproducir más o matar a tus enemigos. Pero también podemos pensar en el egoísmo a nivel del gen mismo. En ese contexto, los genes compiten entre sí para entrar en el gameto. Y aunque teníamos pruebas de que esto podría suceder, realmente no entendimos cómo sucedió ".

Para que ocurra una transmisión sesgada, el equipo de Penn razonó, algo en la maquinaria física de la división celular debe permitirlo. En el caso de las mujeres, la etapa final de la meiosis conduce a la creación de una célula que se convierte en el óvulo viable y otra célula llamada cuerpo polar, que normalmente se degrada.

Los investigadores optaron por centrarse en la maquinaria de división celular, estudiando el huso meiótico, la estructura compuesta por microtúbulos que se adhiere a los cromosomas, tirando de ellos hacia lados opuestos de una celda antes de que se divida.

Al observar los microtúbulos en los ovocitos de ratón, encontraron una distribución asimétrica de una modificación llamada tirosinación:el lado del huevo de la célula tenía menos de esta modificación que el otro lado, más cerca de lo que se llama la corteza. Esta asimetría solo estuvo presente en la etapa de la meiosis cuando el huso se mueve hacia la corteza desde el centro de la célula.

"Eso nos dijo que cualquier señal que esté configurando la modificación de tirosina proviene de la corteza, "Dijo Lampson." La siguiente pregunta es, ¿Cuál es esa señal? "

Los investigadores ya tenían información sobre moléculas que aumentan de expresión en el lado cortical de la célula, incluido uno llamado CDC42. Para probar si esta molécula contribuyó a la tirosinación asimétrica, los investigadores utilizaron un sistema experimental que Lampson y Chenoweth habían ideado anteriormente que utiliza un ensayo sensible a la luz para enriquecer selectivamente CDC42 en un lado del polo. Sus resultados sugirieron que CDC42 era responsable, al menos en parte, para inducir la asimetría de tirosinación y, por tanto, la asimetría del huso en la célula en división.

Habiendo establecido que la asimetría existe y cómo surge, los investigadores de Penn se propusieron demostrar que esta asimetría permite que los cromosomas hagan trampa. Lo hicieron centrándose en los centrómeros, la región de un cromosoma que se adhiere al huso. Cruzando dos cepas de ratones, terminaron con animales que poseían dos tipos de centrómeros en cada una de sus células, uno más grande y otro más pequeño.

Del trabajo anterior del grupo, sabían que se sabía que los centrómeros más grandes se transmitían preferentemente a los gametos. En el trabajo actual, confirmaron que cuanto más grande, De hecho, los centrómeros "más fuertes" tenían más probabilidades de ir hacia el polo de la célula que se convertiría en el huevo.

Cuando los investigadores abolieron la asimetría del huso mutando CDC42 y otros objetivos, el sesgo en la orientación del centrómero desapareció.

"Eso conecta la asimetría del huso con la idea de que los cromosomas o centrómeros realmente hacen trampa, "Dijo Lampson.

Pero este resultado también planteó la cuestión de cuándo los centrómeros se volvieron sesgados en su orientación, cuando el eje comienza en el medio de la celda, en cuyo punto los centrómeros ya están adheridos de manera no sesgada. La asimetría y la unión sesgada del centrómero ocurren más tarde.

Entra en el centrómero volteado. Usando imágenes en vivo de ovocitos de ratón, Los investigadores encontraron que los centrómeros "más fuertes" tenían más probabilidades de separarse del huso que los centrómeros más débiles y era especialmente probable que se separaran si estaban orientados hacia el lado cortical de la célula. presumiblemente para dar la vuelta y reorientarse hacia el polo del huevo de la célula. Los centrómeros más débiles rara vez se desprendían y no mostraban preferencia por un lado de la celda o el otro.

"Si eres un centrómero egoísta y estás enfrentando el camino equivocado, tienes que dejarlo ir para que puedas mirar hacia el otro lado, "Dijo Lampson." Así es como 'ganas' ".

En el trabajo futuro, Lampson y su equipo esperan explorar más a fondo qué características de los centrómeros los hacen fuertes o débiles.

"Este trabajo nos brindó buena información sobre la transmisión sesgada de centrómeros, pero también trae muchas otras preguntas, "Dijo Lampson." ¿Por qué nuestros centrómeros tienen el aspecto que tienen? y ¿cómo evolucionan para ganar estas competencias? Estas son cuestiones biológicas fundamentales de las que todavía no sabemos mucho ".