Marcadores del Cromosoma Y: Importancia en el estudio de la Criminalística.
Gustavo García Cunza
Biólogo, Universidad Nacional de San Agustín
Estudiante de maestría, Peritación Criminalistica, Universidad Nacional de San Agustín, Arequipa, Perú
ggarciacu@gmail.com
Arequipa, 2009-09-12
Biólogo, Universidad Nacional de San Agustín
Estudiante de maestría, Peritación Criminalistica, Universidad Nacional de San Agustín, Arequipa, Perú
ggarciacu@gmail.com
Arequipa, 2009-09-12
RESUMEN
Los avances de la tecnología y la ciencia van de la mano, siendo cada día mucho mas importantes en los estudios de criminalística para resolver diferentes casos, el estudio del cromosoma Y presenta más interés en los temas forenses para hallar diferentes incógnitas sobre asuntos de paternidad y abusos sexuales dentro del hogar, el presente informe, reúne información básica de citogenética, cromosomas, el estudio de los marcadores del cromosoma Y, y su importancia en los asuntos legales y criminalisticos, y su aplicación actual tanto en el Perú como a nivel mundial, exponiéndose algunos casos resaltantes de hechos anteriores, algunos que fueron materia de investigación, y otros que son mencionados como expedientes sin resolver.
Palabras clave: Citogenética, Cromosoma Y, Marcador, Criminalística.
Abstract
Advances in technology and science go hand in hand, each day with much more important in forensic studies to solve different cases, the Y chromosome study shows more interest in forensics to find unknowns on different parenting issues and sexual abuse within the home, this report brings together basic information from cytogenetics, chromosomes, the study of Y chromosome markers, and its importance in legal and criminological, and your current application both in Peru and worldwide, exposing some cases outstanding from previous events, some of which were research, and other files that are listed as unsolved.
Keywords: Cytogenetics, Y Chromosome, Marker, Criminalistics
INTRODUCCIÓN.
La base de la herencia genética humana son los cromosomas, unas gigantescas hebras de ADN (ácido desoxirribonucleico) en las que están escritas nuestras características biológicas. De estos cromosomas, que están en casi todas las células, tenemos los humanos un total de 46; 23 se reciben del padre y otros 23 de la madre. Entre los 46 cromosomas que tenemos, 2 determinan el sexo. Estos cromosomas se denominan “cromosomas sexuales” y pueden ser X o Y. Como recibimos un cromosoma sexual de nuestro padre y otro de nuestra madre, las combinaciones finales, independientemente de qué progenitor nos lo transmita, solo pueden ser XX o XY. La combinación XX determina el sexo femenino y la combinación XY el sexo masculino. Así que en realidad recibimos 22 cromosomas no sexuales (llamados también autosómicos) y uno sexual (que puede ser X o Y) por parte de un progenitor y otro tanto del progenitor restante hasta totalizar los 46 cromosomas.
Los cromosomas, como ya hemos dicho, están formados por largas hebras de ADN. Este ADN consta de cuatro unidades, Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C), Timina (T) –llamadas bases nitrogenadas- que se unen entre sí por unidades de azúcar y ácido fosfórico, a modo de cuentas de collar, formando larguísimas cadenas. Un ejemplo de cadena sería: AAAGGTGCTAGAGTAGATAG. Sin embargo cada una de estas hebras no está sola; tiene otra unida a la que denominamos complementaria.
Esta unión no es al azar: cada A se une siempre con una T y cada G con una C. Gran parte de estas enormes ristras de bases nitrogenadas se transforma, mediante procesos celulares bastante complejos, en proteínas que forman parte de las estructuras y órganos del individuo; es lo que se denomina ADN codificante. Sin embargo, hay otra parte cuya utilidad es desconocida y recibe el nombre de ADN no codificante.
Durante la vida de un individuo, las copias del ADN de los progenitores son transmitidas a la descendencia. Pero durante el proceso de copia a veces –muy pocas- se producen errores que cambian una base por otra. Estos errores se llaman mutaciones y ocurren en cada especie con una determinada tasa denominada tasa de mutación (López Parra A. M., Mesa M. S.1, Arroyo-Pardo E).
El par sexual, tiene características diferenciales dependiendo del sexo considerado. El genoma de un individuo está conformado, por partes iguales provenientes de padre y madre. Este hecho resulta de una sencilla explicación científica en la cual se ha definido un total de 46 cromosomas para cada persona, de los cuales 23 se heredan del padre y 23 de la madre. La mayoría de éstos, sin embargo, pueden alterar su contenido propiamente paterno o propiamente materno, en un proceso denominado recombinación, en el cual, de manera aparentemente aleatoria, se intercambia la información de cromosomas homólogos, es decir, del 1 materno y el 1 paterno, del 2 paterno y el 2 materno, del 3 paterno y el 3 materno, etc. De esta manera, a través de aproximadamente 70.000 generaciones que tiene la humanidad (de 200.000 años de antigüedad), hay una enorme probabilidad de haber permeado los cromosomas paternos, o masculinos, con información proveniente de los cromosomas maternos, o femeninos, y viceversa. Un solo cromosoma escapa a este proceso de recombinación: el cromosoma-Y (Alberto Gómez G. PhD,Ignacio Briceño B., MD PhD y Ángela Umaña M., PPhil).
Los individuos de sexo femenino normales presentan el par sexual constituido por dos elementos homólogos con morfología semejante. En cambio, en los hombres el par correspondiente posee elementos disímiles, formado por un cromosoma metacéntrico mediano y un pequeño cromosoma acrocéntrico. El primero, denominado cromosoma X es el elemento presente en doble dosis en las mujeres, en tanto que el segundo, sólo presente en los varones, es denominado Y.
En el proceso de formación de células germinales femeninas sólo podrán generarse gametos que contengan un cromosoma X como elemento sexual, y por lo tanto la mujer cederá a su descendencia obligatoriamente un cromosoma X.
El varón, en cambio, podrá generar dos tipos de espermatozoides que diferirán en cuanto a la presencia de un cromosoma X o de un cromosoma Y, además de los 22 elementos autosómicos. Será por lo tanto el hombre quien determine el sexo de su descendencia, si en el espermatozoide fecundante el elemento sexual presente es un cromosoma X, el cigoto formado será de sexo femenino, mientras que si contiene un cromosoma Y el sexo del cigoto será masculino.
Debido a que en la mujer el par sexual está formado por dos elementos de morfología semejante, todos los genes y secuencias presentes estarán en condición diploide y por lo tanto si los dos alelos de un locus determinado son idénticos, la portadora será homocigota, si los alelos difieren, su condición será heterocigota, al menos en el locus referido. En el hombre, tanto el cromosoma X como el Y se encuentran como elementos únicos siendo su condición hemicigótica.
Ciertas características exhibidas por el cromosoma Y lo hacen particularmente útil para estudios de vínculo de parentesco así como de análisis de evidencias forenses (www.informedica.org/2004).
Los avances de la tecnología y la ciencia van de la mano, siendo cada día mucho mas importantes en los estudios de criminalística para resolver diferentes casos, el estudio del cromosoma Y presenta más interés en los temas forenses para hallar diferentes incógnitas sobre asuntos de paternidad y abusos sexuales dentro del hogar, el presente informe, reúne información básica de citogenética, cromosomas, el estudio de los marcadores del cromosoma Y, y su importancia en los asuntos legales y criminalisticos, y su aplicación actual tanto en el Perú como a nivel mundial, exponiéndose algunos casos resaltantes de hechos anteriores, algunos que fueron materia de investigación, y otros que son mencionados como expedientes sin resolver.
Palabras clave: Citogenética, Cromosoma Y, Marcador, Criminalística.
Abstract
Advances in technology and science go hand in hand, each day with much more important in forensic studies to solve different cases, the Y chromosome study shows more interest in forensics to find unknowns on different parenting issues and sexual abuse within the home, this report brings together basic information from cytogenetics, chromosomes, the study of Y chromosome markers, and its importance in legal and criminological, and your current application both in Peru and worldwide, exposing some cases outstanding from previous events, some of which were research, and other files that are listed as unsolved.
Keywords: Cytogenetics, Y Chromosome, Marker, Criminalistics
INTRODUCCIÓN.
La base de la herencia genética humana son los cromosomas, unas gigantescas hebras de ADN (ácido desoxirribonucleico) en las que están escritas nuestras características biológicas. De estos cromosomas, que están en casi todas las células, tenemos los humanos un total de 46; 23 se reciben del padre y otros 23 de la madre. Entre los 46 cromosomas que tenemos, 2 determinan el sexo. Estos cromosomas se denominan “cromosomas sexuales” y pueden ser X o Y. Como recibimos un cromosoma sexual de nuestro padre y otro de nuestra madre, las combinaciones finales, independientemente de qué progenitor nos lo transmita, solo pueden ser XX o XY. La combinación XX determina el sexo femenino y la combinación XY el sexo masculino. Así que en realidad recibimos 22 cromosomas no sexuales (llamados también autosómicos) y uno sexual (que puede ser X o Y) por parte de un progenitor y otro tanto del progenitor restante hasta totalizar los 46 cromosomas.
Los cromosomas, como ya hemos dicho, están formados por largas hebras de ADN. Este ADN consta de cuatro unidades, Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C), Timina (T) –llamadas bases nitrogenadas- que se unen entre sí por unidades de azúcar y ácido fosfórico, a modo de cuentas de collar, formando larguísimas cadenas. Un ejemplo de cadena sería: AAAGGTGCTAGAGTAGATAG. Sin embargo cada una de estas hebras no está sola; tiene otra unida a la que denominamos complementaria.
Esta unión no es al azar: cada A se une siempre con una T y cada G con una C. Gran parte de estas enormes ristras de bases nitrogenadas se transforma, mediante procesos celulares bastante complejos, en proteínas que forman parte de las estructuras y órganos del individuo; es lo que se denomina ADN codificante. Sin embargo, hay otra parte cuya utilidad es desconocida y recibe el nombre de ADN no codificante.
Durante la vida de un individuo, las copias del ADN de los progenitores son transmitidas a la descendencia. Pero durante el proceso de copia a veces –muy pocas- se producen errores que cambian una base por otra. Estos errores se llaman mutaciones y ocurren en cada especie con una determinada tasa denominada tasa de mutación (López Parra A. M., Mesa M. S.1, Arroyo-Pardo E).
El par sexual, tiene características diferenciales dependiendo del sexo considerado. El genoma de un individuo está conformado, por partes iguales provenientes de padre y madre. Este hecho resulta de una sencilla explicación científica en la cual se ha definido un total de 46 cromosomas para cada persona, de los cuales 23 se heredan del padre y 23 de la madre. La mayoría de éstos, sin embargo, pueden alterar su contenido propiamente paterno o propiamente materno, en un proceso denominado recombinación, en el cual, de manera aparentemente aleatoria, se intercambia la información de cromosomas homólogos, es decir, del 1 materno y el 1 paterno, del 2 paterno y el 2 materno, del 3 paterno y el 3 materno, etc. De esta manera, a través de aproximadamente 70.000 generaciones que tiene la humanidad (de 200.000 años de antigüedad), hay una enorme probabilidad de haber permeado los cromosomas paternos, o masculinos, con información proveniente de los cromosomas maternos, o femeninos, y viceversa. Un solo cromosoma escapa a este proceso de recombinación: el cromosoma-Y (Alberto Gómez G. PhD,Ignacio Briceño B., MD PhD y Ángela Umaña M., PPhil).
Los individuos de sexo femenino normales presentan el par sexual constituido por dos elementos homólogos con morfología semejante. En cambio, en los hombres el par correspondiente posee elementos disímiles, formado por un cromosoma metacéntrico mediano y un pequeño cromosoma acrocéntrico. El primero, denominado cromosoma X es el elemento presente en doble dosis en las mujeres, en tanto que el segundo, sólo presente en los varones, es denominado Y.
En el proceso de formación de células germinales femeninas sólo podrán generarse gametos que contengan un cromosoma X como elemento sexual, y por lo tanto la mujer cederá a su descendencia obligatoriamente un cromosoma X.
El varón, en cambio, podrá generar dos tipos de espermatozoides que diferirán en cuanto a la presencia de un cromosoma X o de un cromosoma Y, además de los 22 elementos autosómicos. Será por lo tanto el hombre quien determine el sexo de su descendencia, si en el espermatozoide fecundante el elemento sexual presente es un cromosoma X, el cigoto formado será de sexo femenino, mientras que si contiene un cromosoma Y el sexo del cigoto será masculino.
Debido a que en la mujer el par sexual está formado por dos elementos de morfología semejante, todos los genes y secuencias presentes estarán en condición diploide y por lo tanto si los dos alelos de un locus determinado son idénticos, la portadora será homocigota, si los alelos difieren, su condición será heterocigota, al menos en el locus referido. En el hombre, tanto el cromosoma X como el Y se encuentran como elementos únicos siendo su condición hemicigótica.
Ciertas características exhibidas por el cromosoma Y lo hacen particularmente útil para estudios de vínculo de parentesco así como de análisis de evidencias forenses (www.informedica.org/2004).
La transmisión del cromosoma Y.
Durante los últimos años han sido descubiertas ciertas secuencias de la región no codificante del cromosoma Y que registran una notable variación entre los individuos. Estas secuencias polimórficas, denominadas marcadores, tienen, por consiguiente, un enorme poder identificador. Con fines descriptivos bien de poblaciones (genética poblacional) o bien de individuos (casos forenses), se utilizan combinaciones de polimorfismos, en diferentes lugares -loci- del cromosoma Y, que se denominan haplotipos.
Lo característico de los haplotipos de cromosoma Y es que se transmiten de padres a hijos varones como un bloque, variando tan solo en función de la tasa de mutación: si en el proceso de copia se produce un error o mutación, éste se transmite a la descendencia. Pero esto resulta altamente improbable y lo normal es que los cromosomas Y se transmitan inmodificados a lo largo de todo el linaje paterno (López Parra A. M., Mesa M. S.1, Arroyo-Pardo E).
Estudios genealógicos y cromosoma Y.
De acuerdo a estas características, ciertos autores han demostrado la potencialidad de marcadores de cromosoma Y en estudios familiares, como el de la posible paternidad del tercer presidente de los Estados Unidos, Thomas Jefferson, sobre al menos un hijo de su esclava Sally Hemings (Foster et al., 1998)
Un estudio pionero en España a este respecto es el realizado por investigadores de nuestro grupo, para el Gobierno Autónomo de Castilla-León y en colaboración con la Universidad de Valladolid, para identificar mediante haplotipos de cromosoma Y los restos infantiles encontrados en la Iglesia de San Benito (Valladolid), supuestamente hijos de Juan II de Castilla (Pastor et al., 2001). En este sentido, se obtuvo un haplotipo del cromosoma Y identificativo de un diente infantil susceptible de ser comparado con posteriores representantes masculinos de esa genealogía.
En términos generales puede suponerse, sin embargo, que el cromosoma Y puede transmitirse de padres a hijos de la misma manera que el apellido paterno en culturas, como la nuestra, en la que hay una transmisión patrilineal de los apellidos.
Sin embargo, esta vinculación entre apellido paterno y cromosoma Y descansa sobre algunos supuestos a menudo no se dan en condiciones ideales (Jobling, 2001):
• Que el apellido tenga un único origen.
• Que no haya nacimientos ilegítimos que introduzcan nuevos cromosomas Y en el conjunto de cromosomas Y de un apellido.
• Que los cromosomas de un determinado apellido no estuvieran relacionadoscon otros en el momento en que apareció el apellido.
• Que no existan variaciones del apellido a lo largo del tiempo.
Está claro que de cumplirse estos supuestos, y dado que la tasa de mutación es suficientemente baja, la correlación entre apellidos y cromosomas Y sería casi del 100%. Esta afirmación se ha visto confirmada mediante estudios genético poblacionales a gran escala (Hill et al., 2000) que han demostrado un origen patrilineal común de ciertas comunidades humanas (Thomas et al., 1998) o la ausencia total de dicho origen paterno común también en amplias comunidades (Kim et al., 1999).
Un estudio relevante es el realizado sobre el apellido "Sykes" en las Islas Británicas (Sykes e Irven, 2000), que ha demostrado la existencia de grupos fundadores de apellidos, haplotípicamente definibles para su cromosoma Y. Igualmente, se determina la posibilidad de realizar estudios de paternidad con individuos separados por el intervalo de varias generaciones.
Desde el punto de vista médico-legal, el análisis de muestras forenses mediante polimorfismos de cromosoma Y puede evidenciar la presencia de ciertos haplotipos capaces de conducir la investigación hasta un apellido o conjunto de apellidos (Jobling et al., 1997).
En lo concerniente a apellidos españoles, la información genealógica disponible es muy abundante, si bien solo existen trabajos que ligan la distribución de apellidos con la herencia genética dentro de lo que se ha denominado con el concepto de isonimia (Morales et al., 1996; Jiménez et al., 2000). La isonimia marital, identidad, de apellidos en las parejas formadas, es un aspecto ampliamente utilizado en la genética de poblaciones humanas para estimar de forma indirecta los niveles de consanguinidad de una determinada población (Crow y Mange, 1965; Crow,1980), para hacer estas estimas se parte de los mismos supuestos que se ha indicado anteriormente, además se considera la existencia de poca consanguinidad acumulada (Lasker, 1985). Igualmente, el análisis de la identidad de apellidos en las poblaciones permite realizar análisis comparativos entre ellas y son numerosos los estudios que intentan relacionar poblaciones a través de los apellidos comunes (Lasker, 1985; Relethford, 1988).
Estos estudios presentan el inconveniente de que no se sabe con certeza en qué medida se cumplen los supuestos anteriormente indicados ya que los resultados, y por tanto las conclusiones que se obtengan, dependen totalmente de que se cumplan estos supuestos.
Respecto al caso concreto del apellido Castilla, existe una cuantiosa elaboración de datos genealógicos en la página web elaborada por Fernando Castilla (http://www.geocities.com/apellidocastilla), que comprende además la genealogía directa de la Corona de Castilla (Trastámara), de España, de Inglaterra (Casa de Lancaster) y familias nobles (Medinaceli), todos ellos susceptibles de ser estudiados patrilinealmente.
Un intento de seguir el apellido tanto histórica como molecularmente ya fue intentado por nuestro equipo con los restos de un supuesto hijo del rey Juan II de Castilla (Pastor et al., 2001), tal y como hemos mencionado más arriba. Pudo recuperarse un haplotipo de cromosoma Y de un diente infantil, que sería de gran utilidad si se pudiera comparar con uno de los supuestos descendientes, de apellido "Castilla", en nuestros días. Hasta ahora solo ha podido identificarse un descendiente vivo del rey Juan II que rehusó prestarse al estudio. A pesar de ello, las investigaciones continúan.
Durante los últimos años han sido descubiertas ciertas secuencias de la región no codificante del cromosoma Y que registran una notable variación entre los individuos. Estas secuencias polimórficas, denominadas marcadores, tienen, por consiguiente, un enorme poder identificador. Con fines descriptivos bien de poblaciones (genética poblacional) o bien de individuos (casos forenses), se utilizan combinaciones de polimorfismos, en diferentes lugares -loci- del cromosoma Y, que se denominan haplotipos.
Lo característico de los haplotipos de cromosoma Y es que se transmiten de padres a hijos varones como un bloque, variando tan solo en función de la tasa de mutación: si en el proceso de copia se produce un error o mutación, éste se transmite a la descendencia. Pero esto resulta altamente improbable y lo normal es que los cromosomas Y se transmitan inmodificados a lo largo de todo el linaje paterno (López Parra A. M., Mesa M. S.1, Arroyo-Pardo E).
Estudios genealógicos y cromosoma Y.
De acuerdo a estas características, ciertos autores han demostrado la potencialidad de marcadores de cromosoma Y en estudios familiares, como el de la posible paternidad del tercer presidente de los Estados Unidos, Thomas Jefferson, sobre al menos un hijo de su esclava Sally Hemings (Foster et al., 1998)
Un estudio pionero en España a este respecto es el realizado por investigadores de nuestro grupo, para el Gobierno Autónomo de Castilla-León y en colaboración con la Universidad de Valladolid, para identificar mediante haplotipos de cromosoma Y los restos infantiles encontrados en la Iglesia de San Benito (Valladolid), supuestamente hijos de Juan II de Castilla (Pastor et al., 2001). En este sentido, se obtuvo un haplotipo del cromosoma Y identificativo de un diente infantil susceptible de ser comparado con posteriores representantes masculinos de esa genealogía.
En términos generales puede suponerse, sin embargo, que el cromosoma Y puede transmitirse de padres a hijos de la misma manera que el apellido paterno en culturas, como la nuestra, en la que hay una transmisión patrilineal de los apellidos.
Sin embargo, esta vinculación entre apellido paterno y cromosoma Y descansa sobre algunos supuestos a menudo no se dan en condiciones ideales (Jobling, 2001):
• Que el apellido tenga un único origen.
• Que no haya nacimientos ilegítimos que introduzcan nuevos cromosomas Y en el conjunto de cromosomas Y de un apellido.
• Que los cromosomas de un determinado apellido no estuvieran relacionadoscon otros en el momento en que apareció el apellido.
• Que no existan variaciones del apellido a lo largo del tiempo.
Está claro que de cumplirse estos supuestos, y dado que la tasa de mutación es suficientemente baja, la correlación entre apellidos y cromosomas Y sería casi del 100%. Esta afirmación se ha visto confirmada mediante estudios genético poblacionales a gran escala (Hill et al., 2000) que han demostrado un origen patrilineal común de ciertas comunidades humanas (Thomas et al., 1998) o la ausencia total de dicho origen paterno común también en amplias comunidades (Kim et al., 1999).
Un estudio relevante es el realizado sobre el apellido "Sykes" en las Islas Británicas (Sykes e Irven, 2000), que ha demostrado la existencia de grupos fundadores de apellidos, haplotípicamente definibles para su cromosoma Y. Igualmente, se determina la posibilidad de realizar estudios de paternidad con individuos separados por el intervalo de varias generaciones.
Desde el punto de vista médico-legal, el análisis de muestras forenses mediante polimorfismos de cromosoma Y puede evidenciar la presencia de ciertos haplotipos capaces de conducir la investigación hasta un apellido o conjunto de apellidos (Jobling et al., 1997).
En lo concerniente a apellidos españoles, la información genealógica disponible es muy abundante, si bien solo existen trabajos que ligan la distribución de apellidos con la herencia genética dentro de lo que se ha denominado con el concepto de isonimia (Morales et al., 1996; Jiménez et al., 2000). La isonimia marital, identidad, de apellidos en las parejas formadas, es un aspecto ampliamente utilizado en la genética de poblaciones humanas para estimar de forma indirecta los niveles de consanguinidad de una determinada población (Crow y Mange, 1965; Crow,1980), para hacer estas estimas se parte de los mismos supuestos que se ha indicado anteriormente, además se considera la existencia de poca consanguinidad acumulada (Lasker, 1985). Igualmente, el análisis de la identidad de apellidos en las poblaciones permite realizar análisis comparativos entre ellas y son numerosos los estudios que intentan relacionar poblaciones a través de los apellidos comunes (Lasker, 1985; Relethford, 1988).
Estos estudios presentan el inconveniente de que no se sabe con certeza en qué medida se cumplen los supuestos anteriormente indicados ya que los resultados, y por tanto las conclusiones que se obtengan, dependen totalmente de que se cumplan estos supuestos.
Respecto al caso concreto del apellido Castilla, existe una cuantiosa elaboración de datos genealógicos en la página web elaborada por Fernando Castilla (http://www.geocities.com/apellidocastilla), que comprende además la genealogía directa de la Corona de Castilla (Trastámara), de España, de Inglaterra (Casa de Lancaster) y familias nobles (Medinaceli), todos ellos susceptibles de ser estudiados patrilinealmente.
Un intento de seguir el apellido tanto histórica como molecularmente ya fue intentado por nuestro equipo con los restos de un supuesto hijo del rey Juan II de Castilla (Pastor et al., 2001), tal y como hemos mencionado más arriba. Pudo recuperarse un haplotipo de cromosoma Y de un diente infantil, que sería de gran utilidad si se pudiera comparar con uno de los supuestos descendientes, de apellido "Castilla", en nuestros días. Hasta ahora solo ha podido identificarse un descendiente vivo del rey Juan II que rehusó prestarse al estudio. A pesar de ello, las investigaciones continúan.
Marcador Genetico
Es un segmento de ADN con una ubicación física identificable en un cromosoma y cuya herencia se puede rastrear. Un marcador puede ser un gen, o puede ser alguna sección del ADN sin función conocida. Dado que los segmentos del ADN que se encuentran contiguos en un cromosoma tienden a heredarse juntos, los marcadores se utilizan a menudo como formas indirectas de rastrear el patrón hereditario de un gen que todavía no ha sido identificado, pero cuya ubicación aproximada se conoce. Los marcadores se usan para el mapeo genético como el primer paso para encontrar la posición e identidad de un gen (es.wikipedia.org/wiki/Cromosoma_Y).
Estructura y Características del Cromosoma Y.
El cromosoma Y es un elemento acrocéntrico pequeño que sólo representa el 2% del complemento cromosómico. Contiene alrededor de 6.107 pares de bases. El 60% de este ADN está constituido por secuencias polimórficas, altamente repetidas, y está confinado principalmente a la porción heterocromática del brazo largo, desde Yq13 a Yqter [1], y a la región pericentromérica, sugiriendo que estas regiones tendrían una funcionalidad limitada.
Sin embargo, recientes investigaciones demuestran la existencia de genes y familias génicas localizadas en las regiones supuestamente no codificantes presentes en este cromosoma.
Debido a la falta de un elemento homólogo (lo que determina una haploidía parcial), la mayor parte del cromosoma Y no se recombina durante la meiosis. Sólo se produce recombinación con el cromosoma X en dos pequeñas regiones pseudoautosómicas denominadas PAR1 y PAR2 [3]. La falta de recombinación determina que todas las secuencias ubicadas en esta zona se hereden como un bloque constituyendo un grupo de ligamiento.
Por otro lado, dado que en este grupo de ligamiento se localizan secuencias polimórficas, éstas serán cedidas de padres a hijos en forma obligada. Las mutaciones constituyen las únicas fuentes posibles de variación que pueden producirse en estas regiones. En la Figura 1 se representa esquemáticamente la estructura y el bandeo G del cromosoma Y humano, indicando las regiones en las que puede producirse recombinación, Par 1 y Par 2, y las regiones de Eu y Heterocromatina.
El cromosoma-Y está constituido por ADN de 40 mm de longitud (60 megabases), de los cuales el 95% no recombina y el 5%, llamado porción seudoautosómica, puede recombinar su contenido con el cromosoma- X. Se considera hoy en día, por consiguiente, que en este cromosoma tenemos ADN cuyo origen es exclusivamente masculino. De igual manera se ha postulado que el ADN contenido en las mitocondrias por fuera del núcleo de todas nuestras células, es de origen exclusivamente femenino, puesto que el espermatozoide pierde todas sus mitocondrias en el momento de penetrar en el óvulo. Así, siguiendo este razonamiento, se ha postulado una “Eva mitocondrial” como metáfora del ancestro femenino común para toda la humanidad (Cann R. et al, 1986). En efecto, los estudios de las secuencias del ADN extraído de la mitocondria en individuos de diferentes poblaciones parecen converger en una sola predecesora, que habría vivido en el África hace 200.000 años.
Los STR (Short tandem repeats) o marcadores microsatélites, consisten en una corta secuencia de uno a cuatro nucleótidos de largo, que es repetida varias veces aleatoriamente y a menudo caracterizada por muchos alelos, útiles tanto para cartografiar enfermedades genéticas como para inferir relaciones filogenéticas entre diferentes poblaciones humanas (de Kniff P. et al, 1997)
Los STR tetraméricos se usan para construir haplotipos-Y específicos y discriminativos, con gran capacidad de exclusión en identificación de individuos, los cuales son útiles también en ciencias forenses y muchas aplicaciones importantes en estudios de evolución humana. Su uso y aplicación se ha incrementado ya que siempre ha existido la inquietud por saber acerca de nuestro origen, tarea que tradicionalmente ha sido motivo de interés de arqueólogos y paleontólogos (Jobling M.A. y Tyler-Smith C., 1995), aunque indirectamente se ha estudiado por lingüistas. En los últimos años, gracias a la nueva tecnología, ha aumentado el interés por este tipo de estudios y se utiliza la genética molecular para este propósito, ya que en nuestro ADN se encuentra toda la información genética que ha pasado a través de nuestros antepasados, de generación en generación, acumulando mutaciones.
Las Regiones Polimórficas Presentes en el Cromosoma Y.
Hasta hace poco se conocía un número limitado de loci polimórficos de la región no recombinante del cromosoma-Y. Subsecuentemente, con la disponibilidad de amplímeros específicos de secuencias de este cromosoma, se han descrito y probado sobre numerosas muestras poblacionales, microsatélites específicos del cromosoma-Y que han mostrado un alto nivel de heterogeneidad dentro y entre poblaciones. Esto ha servido para establecer una base de datos específica de cada locus con aplicación en medicina forense así como en estudios de evolución y genética de poblaciones (Kayser M. et al, 1997, Poloni E.S. et al, 1997, Scielstadt M.T. et al, 1998, Karafet T. et al, 1998, Rossi E. et al, 1998, Pérez L.A. et al, 1999).
En el cromosoma Y existen secuencias polimórficas cuya variabilidad es reflejada en variantes de logitud, como es el caso de los microsatélites [4, 5] y los minisatélites [6] en los que las unidades de repetición pueden variar tanto en número como en secuencia.
Además de éstas, existen otras variantes como las de inserción/deleción, de las cuales las más importantes son los elementos YAP Alu [7] y también simples sustituciones nucleotídicas.
Los polimorfismos presentes en este cromosoma proveen de una herramienta adicional en las metodologías de la identificación humana. En particular, los microsatélites hipervariables han contribuido en gran medida en este campo debido al gran número de tales marcadores disponibles, los que han sido ya validados en el ámbito forense internacional. [5,8].
La posibilidad de determinar vínculos de filiación en ausencia del progenitor [9], la investigación de la identidad y sexo en desastres en masa [10,11] y la identificación de responsables en casos de violación tanto hetero como homosexual, constituyen algunos de los campos de aplicación forense de los marcadores de microsatélites del cromosoma Y.
Antecendentes del Empleo de Marcadores Hipervariables del Cromosoma Y en la Identificación Forense.
Los estudios iniciales fueron enfocados hacia la región denominada Y27H39 (conocida actualmente como DYS19), que demostraron su utilidad tanto en estudios antropológicos [12] como en análisis de paternidad en ausencia de progenitor masculino [9].
Si bien la aplicabilidad resultaba limitada por no disponer de marcadores adicionales, tal restricción pudo ser posteriormente superada. La detección y validación de un gran número de secuencias polimórficas presentes en el cromosoma Y [1], hizo posible la realización de estudios más completos a nivel poblacional, y su aplicación inmediata tanto en estudios de filiación deficientes como en casos forenses [5, 13,14].
El cromosoma Y es un elemento acrocéntrico pequeño que sólo representa el 2% del complemento cromosómico. Contiene alrededor de 6.107 pares de bases. El 60% de este ADN está constituido por secuencias polimórficas, altamente repetidas, y está confinado principalmente a la porción heterocromática del brazo largo, desde Yq13 a Yqter [1], y a la región pericentromérica, sugiriendo que estas regiones tendrían una funcionalidad limitada.
Sin embargo, recientes investigaciones demuestran la existencia de genes y familias génicas localizadas en las regiones supuestamente no codificantes presentes en este cromosoma.
Debido a la falta de un elemento homólogo (lo que determina una haploidía parcial), la mayor parte del cromosoma Y no se recombina durante la meiosis. Sólo se produce recombinación con el cromosoma X en dos pequeñas regiones pseudoautosómicas denominadas PAR1 y PAR2 [3]. La falta de recombinación determina que todas las secuencias ubicadas en esta zona se hereden como un bloque constituyendo un grupo de ligamiento.
Por otro lado, dado que en este grupo de ligamiento se localizan secuencias polimórficas, éstas serán cedidas de padres a hijos en forma obligada. Las mutaciones constituyen las únicas fuentes posibles de variación que pueden producirse en estas regiones. En la Figura 1 se representa esquemáticamente la estructura y el bandeo G del cromosoma Y humano, indicando las regiones en las que puede producirse recombinación, Par 1 y Par 2, y las regiones de Eu y Heterocromatina.
El cromosoma-Y está constituido por ADN de 40 mm de longitud (60 megabases), de los cuales el 95% no recombina y el 5%, llamado porción seudoautosómica, puede recombinar su contenido con el cromosoma- X. Se considera hoy en día, por consiguiente, que en este cromosoma tenemos ADN cuyo origen es exclusivamente masculino. De igual manera se ha postulado que el ADN contenido en las mitocondrias por fuera del núcleo de todas nuestras células, es de origen exclusivamente femenino, puesto que el espermatozoide pierde todas sus mitocondrias en el momento de penetrar en el óvulo. Así, siguiendo este razonamiento, se ha postulado una “Eva mitocondrial” como metáfora del ancestro femenino común para toda la humanidad (Cann R. et al, 1986). En efecto, los estudios de las secuencias del ADN extraído de la mitocondria en individuos de diferentes poblaciones parecen converger en una sola predecesora, que habría vivido en el África hace 200.000 años.
Los STR (Short tandem repeats) o marcadores microsatélites, consisten en una corta secuencia de uno a cuatro nucleótidos de largo, que es repetida varias veces aleatoriamente y a menudo caracterizada por muchos alelos, útiles tanto para cartografiar enfermedades genéticas como para inferir relaciones filogenéticas entre diferentes poblaciones humanas (de Kniff P. et al, 1997)
Los STR tetraméricos se usan para construir haplotipos-Y específicos y discriminativos, con gran capacidad de exclusión en identificación de individuos, los cuales son útiles también en ciencias forenses y muchas aplicaciones importantes en estudios de evolución humana. Su uso y aplicación se ha incrementado ya que siempre ha existido la inquietud por saber acerca de nuestro origen, tarea que tradicionalmente ha sido motivo de interés de arqueólogos y paleontólogos (Jobling M.A. y Tyler-Smith C., 1995), aunque indirectamente se ha estudiado por lingüistas. En los últimos años, gracias a la nueva tecnología, ha aumentado el interés por este tipo de estudios y se utiliza la genética molecular para este propósito, ya que en nuestro ADN se encuentra toda la información genética que ha pasado a través de nuestros antepasados, de generación en generación, acumulando mutaciones.
Las Regiones Polimórficas Presentes en el Cromosoma Y.
Hasta hace poco se conocía un número limitado de loci polimórficos de la región no recombinante del cromosoma-Y. Subsecuentemente, con la disponibilidad de amplímeros específicos de secuencias de este cromosoma, se han descrito y probado sobre numerosas muestras poblacionales, microsatélites específicos del cromosoma-Y que han mostrado un alto nivel de heterogeneidad dentro y entre poblaciones. Esto ha servido para establecer una base de datos específica de cada locus con aplicación en medicina forense así como en estudios de evolución y genética de poblaciones (Kayser M. et al, 1997, Poloni E.S. et al, 1997, Scielstadt M.T. et al, 1998, Karafet T. et al, 1998, Rossi E. et al, 1998, Pérez L.A. et al, 1999).
En el cromosoma Y existen secuencias polimórficas cuya variabilidad es reflejada en variantes de logitud, como es el caso de los microsatélites [4, 5] y los minisatélites [6] en los que las unidades de repetición pueden variar tanto en número como en secuencia.
Además de éstas, existen otras variantes como las de inserción/deleción, de las cuales las más importantes son los elementos YAP Alu [7] y también simples sustituciones nucleotídicas.
Los polimorfismos presentes en este cromosoma proveen de una herramienta adicional en las metodologías de la identificación humana. En particular, los microsatélites hipervariables han contribuido en gran medida en este campo debido al gran número de tales marcadores disponibles, los que han sido ya validados en el ámbito forense internacional. [5,8].
La posibilidad de determinar vínculos de filiación en ausencia del progenitor [9], la investigación de la identidad y sexo en desastres en masa [10,11] y la identificación de responsables en casos de violación tanto hetero como homosexual, constituyen algunos de los campos de aplicación forense de los marcadores de microsatélites del cromosoma Y.
Antecendentes del Empleo de Marcadores Hipervariables del Cromosoma Y en la Identificación Forense.
Los estudios iniciales fueron enfocados hacia la región denominada Y27H39 (conocida actualmente como DYS19), que demostraron su utilidad tanto en estudios antropológicos [12] como en análisis de paternidad en ausencia de progenitor masculino [9].
Si bien la aplicabilidad resultaba limitada por no disponer de marcadores adicionales, tal restricción pudo ser posteriormente superada. La detección y validación de un gran número de secuencias polimórficas presentes en el cromosoma Y [1], hizo posible la realización de estudios más completos a nivel poblacional, y su aplicación inmediata tanto en estudios de filiación deficientes como en casos forenses [5, 13,14].
Importancia de los Marcadores.
Los marcadores ubicados en el cromosoma masculino resultan de gran utilidad en el establecimiento de vínculos biológicos de parentesco, y en la investigación de crímenes sexuales, con una obvia limitación: todos los individuos de la misma línea paterna compartirán idéntica información en estos haplotipos, por lo cual no será posible desvincular individuos relacionados por vía paterna de la posible existencia de vínculo de parentesco o filiación, ni tampoco descartar al hermano de un sospechoso si sólo analizamos marcadores presentes en este cromosoma. En consecuencia, las evidencias deberán ser, en todos los casos, evaluadas también mediante marcadores autosómicos.
Es de destacar la importancia de analizar 12 marcadores y no un número menor, como postulábamos antiguamente, ya que la coincidencia observada en el presente trabajo entre uno de los imputados (excluído luego), y las evidencias, se extiende hasta 8 marcadores. Entonces, un laboratorio que se limitara solamente a esos sistemas lo involucraría erróneamente como el emisor de las evidencias.
Como perspectiva futura, deberán desarrollarse bases de datos que permitan una adecuada evaluación estadística de la totalidad de los 12 marcadores, y no solamente 9 de ellos, como ocurre actualmente.
Los estudios del cromosoma-Y pueden constituirse en un método alterno de tipificación de linaje paterno. En Perú no se han hecho estudios que correlacionen apellidos con marcadores moleculares y nuestro propósito es aclarar, con herramientas genéticas, el origen hispano de las poblaciones actuales considerando además las migraciones, el mestizaje y las relaciones filogenéticas de la población contemporánea en relación con su distribución geográfica.
Los estudios de genética poblacional y el interés por conocer el origen del poblamiento americano han llevado a la definición de marcadores específicos del cromosoma-Y altamente polimórficos, aunque éste parece ser el menos polimórfico de los cromosomas humanos. Los STR de la porción no recombinante del cromosoma-Y son especialmente útiles para estudios de evolución humana pues solamente están influenciados por eventos de mutación y no por intercambio meiótico (Rossi E. et al, 1998; Pestoni C. et al, 1998).
Desde el punto de vista molecular, estos estudios son posibles con el cromosoma-Y y con el ADN mitocondrial los cuales se heredan con baja recombinación, mientras que el cromosoma-X y los autosomas tienen múltiples ancestros por su alto grado de recombinación. Los dos primeros, cromosoma-Y y ADN mitocondrial, tienen un solo ancestro paterno y un solo ancestro materno respectivamente (Jobling M.A. et al, 1998). Esta simplicidad genética ha sido bien explotada en estudios de ADN mitocondrial y apenas en los últimos años el cromosoma-Y se viene estudiando en forma similar.
Uno de nuestros propósitos es determinar qué tan polimórficos son los marcadores del cromosoma-Y en nuestra población, para evaluar su utilidad en medicina forense, estudios de paternidad y genética de poblaciones. Además, y principalmente, buscamos identificar en el cromosoma-Y cuáles son los haplotipos correspondientes a los diferentes apellidos y de esta manera saber si los individuos que comparten un mismo nombre de familia, comparten igualmente los polimorfismos del cromosoma-Y midiendo la correlación entre los dos sistemas de identificación. Se trata, en otras palabras, de una interesante manera de definir la pertenencia de cada individuo a un grupo humano, y en el caso concreto de este proyecto que trata sobre poblaciones y apellidos de la región santandereana, una manera de confirmar y desglosar la predominante hispanidad que los caracteriza desde el punto de vista genealógico y documental.
Es así que, aunque consideramos que la humanidad está compuesta por partes iguales de herencia masculina y femenina, en realidad, desde el punto de vista genético y en el caso específico de los cromosomas sexuales (X y Y), la humanidad está compuesta por las siguientes proporciones de genes paternos y maternos: las mujeres contienen esencialmente herencia femenina (puesto que el segundo X les viene de la abuela paterna), y los hombres a su vez contienen un alto porcentaje de herencia materna (50% proveniente del X materno adicionado de un pequeño porcentaje proveniente de la región seudoautosómica), y menos del 50% de herencia masculina.
Ahora bien, de acuerdo con esta explicación, existe una proporción de herencia en la humanidad que es solamente masculina, es decir, una herencia que pasa exclusivamente de padre a hijo. En la cultura occidental y en particular en la cultura española, se ha establecido a partir del siglo XVIII un sistema de herencia similar al de los genes del cromosoma-Y: la herencia del apellido paterno. En efecto, gracias al apellido se pueden identificar porciones de la población que están relacionadas genéticamente. Este indicador genético, sin embargo, no es tan preciso como los marcadores propiamente estructurales en los cromosomas, puesto que se puede asignar un apellido a hijos que no son portadores de los cromosomas paternos (en casos de adopción, por ejemplo) y, por otro lado, se han asignado apellidos comunes a individuos que no están genéticamente emparentados (diferentes ramas García, Gómez, Pérez o Rodríguez, por ejemplo). Este último caso se ha comprobado a nivel molecular al estudiar una población china en la cual se encontró que el polimorfismo genético es mayor cuanto mayor sea el número de personas que portan un mismo apellido, es decir, que hay porciones de la población que comparten un mismo apellido sin necesariamente compartir genes del cromosoma-Y (Jim L. et al, 1999).
Figura 1: Bandeo G del cromosoma Y humano. La recombinación entre cromosoma Y y X solamente ocurre en dos regiones pseudoautosómicas (PAR1 y PAR2).Se indica la dimensión aproximada (en millones de pares de bases o Mb de cada región considerada). CONCLUSIÓN
La descripción reciente de marcadores genéticos moleculares se ha revelado de gran utilidad en la medicina forense, puesto que a través de ellos se han logrado determinar paternidades o aun asignar identidades a víctimas y acusados en procesos judiciales. Pero la utilización de los marcadores moleculares del cromosoma- Y, entre los diferentes marcadores propuestos en otros cromosomas, ha encontrado un escollo en cuanto individuos que comparten ancestros masculinos se pueden confundir fácilmente. Este escollo en la utilización del cromosoma-Y como referencia de identidad resulta, al contrario, muy prometedor en el campo de los estudios genealógicos, puesto que podemos postular una relación estrecha entre algunos marcadores genéticos del éticos del cromosoma-Y y el apellido paterno de individuos que desciendan de un mismo ancestro masculino.
BIBLIOGRAFÍA.
• “Repercusión clínica de las anomalías cromosómicas”. M. Moreno García, F.J. Fernández Martínez y E. Barreiro Miranda.
• “Marcadores moleculares del cromosoma-Y: Perfiles genéticos de identidad patrilineal”. Alberto Gómez G. PhD1,2, Ignacio Briceño B., MD PhD1 y Ángela Umaña M., PPhill.
• “Genealogía y cromosoma Y”. López Parra A. M., Mesa M. S.1, Arroyo-Pardo E.
• “The Y-Chromosome Haplotype Reference Database” Sascha Willuweit & Lutz Roewer
• Institute of Legal Medicine and Forensic Sciences, Charité – Universitätsmedizin Berlin.
• “Analisis de ADN: 12 Marcadores del Cromosoma Masculino en la Investigacion Criminal”. Penacino, G. Unidad de Análisis de ADN, Colegio Oficial de Farmacéuticos y Bioquímicos de Capital Federal, y Sociedad Latinoamericana de Genética Forense (SLAGF).
• biomodel.uah.es/citogene/dynacare/geninfo.htm
• lagenetica.info/foro_es/read.php
• db.doyma.es/cgi-bin/wdbcgi.exe/doyma/mrevista.fulltext?pident
• es.wikipedia.org/wiki/Cromosoma_Y
• www.prodiversitas.bioetica.org/prensa31.htm
• axxon.com.ar/not/165/c-1650093.htm
