Compartir

Carlos del Porto Blanco.

Imagine que cada célula de su cuerpo contiene un libro de instrucciones que determina todo sobre usted: el color de sus ojos, su estatura, cómo procesa los alimentos e incluso su predisposición a ciertas enfermedades. Ese «libro» está escrito en unos filamentos microscópicos llamados cromosomas. Pero, ¿qué son exactamente? ¿Cómo funcionan? Y, sobre todo, ¿por qué son tan importantes para la vida? A ese lacrillo de la vida, dedicare la columna de hoy.

Los cromosomas son estructuras compuestas por ADN y proteínas, ubicadas en el núcleo de casi todas las células de los seres vivos. Son los encargados de almacenar, proteger y transmitir la información genética de una generación a otra. Sin ellos, la vida tal como se conoce hoy en día no existiría.

Nada en biología tiene sentido si no es a la luz de la evolución. Theodosius Dobzhansky

Los primeros indicios

Aunque el ADN no se descubrió hasta mediados del siglo XX, los cromosomas fueron observados por primera vez en 1842 por el botánico suizo Karl Wilhelm von Nägeli, quien los describió como «gránulos» en las células de las plantas. Sin embargo, no fue hasta 1888 que el anatomista alemán Heinrich Waldeyer acuñó el término «cromosoma» (del griego chroma, «color», y soma, «cuerpo»), debido a su afinidad por los colorantes utilizados en los microscopios de la época.

El verdadero salto en la comprensión de los cromosomas llegó con los trabajos del monje austriaco Gregor Mendel en la década de 1860. Mendel, sin saberlo, sentó las bases de la genética al estudiar cómo se heredaban los rasgos en los guisantes. Sin embargo, su trabajo fue ignorado hasta 1900, cuando los científicos Hugo de Vries, Carl Correns y Erich von Tschermak redescubrieron sus leyes.

Los cromosomas, como adelantábamos anteriormente, son las estructuras que contienen la información genética de un individuo materializada en forma de genes.

El primer investigador que aisló ADN fue el suizo Friedrich Miescher, entre 1868 y 1869, cuando realizaba sus estudios postdoctorales en el laboratorio de Felix Hoppe-Seyler (uno de los fundadores de la bioquímica, la fisiología y la biología molecular) en Tübingen. Miescher estaba analizando la composición química del pus de los vendajes usados del hospital, para lo cual aisló núcleos y comprobó que estaban formados por una única sustancia química muy homogénea, no proteica, a la que denominó nucleína. Sin embargo, fue Richard Altmann en 1889 quien acuñó la locución Ácido Nucleico”, cuando se demostró que la nucleína tenía propiedades ácidas. En 1881, E. Zacharias demostró que los cromosomas estaban químicamente formados por nucleína, estableciendo la primera asociación entre los datos citológicos y bioquímicos.

El biólogo estadounidense Walter Sutton en 1902, propuso que los cromosomas eran los portadores de los genes (término acuñado en 1909 por Wilhelm Johannsen). Sutton observó que los cromosomas se comportaban de manera similar a los factores hereditarios descritos por Mendel, lo que llevó a la teoría cromosómica de la herencia.

Cada cromosoma está formado por:

  1. ADN (Ácido Desoxirribonucleico): La molécula que contiene la información genética. El ADN está compuesto por cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G), cuyo orden determina las instrucciones para construir y mantener un organismo.
  2. Proteínas histonas: Actúan como «carretes» alrededor de los cuales se enrolla el ADN, permitiendo que una molécula de casi dos metros de largo (en el caso del ADN humano) quepa dentro del núcleo de una célula microscópica.
  3. Otras proteínas no histónicas: Ayudan a regular la actividad de los genes.

Las Partes principales de un cromosoma son:

  • Centrómero: región central que une las cromátidas hermanas.
  • Telómeros: extremos protectores que evitan la pérdida de información genética.
  • Cromátidas: copias idénticas del ADN que se separan durante la división celular.

Las parejas de cromosomas homólogos que se observan en la imagen tienen, además, una semejanza genética fundamental: presentan los mismos genes situados en los mismos lugares a lo largo del cromosoma (tales lugares se denominan locus o loci en plural). Eso indica que cada miembro del par de homólogos lleva información genética para las mismas características del organismo. En organismos con reproducción sexual, uno de los miembros del par de cromosomas homólogos proviene de la madre (a través del óvulo) y el otro del padre (a través del espermatozoide). Por ello, y como consecuencia de la herencia biparental, cada organismo diploide tiene dos copias de cada uno de los genes, cada una ubicada en uno de los cromosomas homólogos.

Una excepción importante al concepto de parejas de cromosomas homólogos es que en muchas especies los miembros de la pareja de los cromosomas sexuales, no tienen el mismo tamaño, ni igual situación del centrómero, ni la misma proporción entre los brazos o, incluso, no tienen los mismos loci. Por ejemplo, el cromosoma Y (que determina el sexo masculino en humanos) es de menor tamaño y carece de la mayoría de los loci que se encuentran en el cromosoma X.

Los cromosomas tienen una estructura característica en forma de «X» cuando la célula está a punto de dividirse. Esa forma se debe a que, antes de la división celular, el ADN se duplica y cada copia se une en el centrómero, una región estrecha que divide al cromosoma en dos brazos.

  • Cromosomas homólogos: En células con núcleo (eucariotas), los cromosomas vienen en pares. Los humanos tenemos 23 pares de cromosomas (46 en total), donde un cromosoma de cada par proviene de la madre y el otro del padre.
  • Cromosomas sexuales: El par 23 determina el sexo biológico. Las mujeres tienen dos cromosomas X, mientras que los hombres tienen un X y un Y.

Empaquetamiento del ADN en cromatina y cromosoma

Cada vez que una célula se divide para crecer o reparar tejidos, sus cromosomas realizan una coreografía precisa llamada mitosis:

  1. Profase: Los cromosomas se condensan y se hacen visibles.
  2. Metafase: Se alinean en el centro de la célula.
  3. Anafase: Las copias duplicadas de cada cromosoma (llamadas cromátidas hermanas) se separan y migran a polos opuestos.
  4. Telofase: Se forman dos núcleos nuevos, cada uno con un juego completo de cromosomas.

Un error en ese proceso puede llevar a células con un número incorrecto de cromosomas, lo que está asociado a enfermedades como el cáncer o síndromes como el Down (causado por una copia extra del cromosoma 21).

En la reproducción sexual, las células germinales (óvulos y espermatozoides) se forman mediante meiosis, un proceso que reduce el número de cromosomas a la mitad. Eso asegura que, al fusionarse un óvulo y un espermatozoide, el nuevo individuo tenga el número correcto de cromosomas. Durante la meiosis, los cromosomas homólogos se entrecruzan, intercambiando fragmentos de ADN en un proceso llamado recombinación genética. Ese «mezclado» de genes es la razón por la que los hermanos, aunque compartan padres, no son genéticamente idénticos.

Cromosomas y Salud: Cuando las Instrucciones Fallan

Los errores en la estructura o número de cromosomas pueden tener consecuencias graves:

  • Trisomías: Presencia de un cromosoma extra. Ejemplos:
  • Síndrome de Down (Trisomía 21): Descrito por John Langdon Down en 1866, es la alteración cromosómica más común, con una incidencia de 1 en 700 nacimientos.
  • Síndrome de Patau (Trisomía 13) y Síndrome de Edwards (Trisomía 18): Menos común pero más grave, con altas tasas de mortalidad infantil.
  • Monosomías: Falta de un cromosoma. La única monosomía viable en humanos es el Síndrome de Turner (45,X), que afecta solo a mujeres y causa problemas de crecimiento y fertilidad.

Hoy en día, técnicas como el cariotipo, la hibridación fluorescente in situ (FISH) y la secuenciación del genoma completo permiten detectar esas anomalías con gran precisión, facilitando diagnósticos prenatales y asesoramiento genético.

El cáncer es, en esencia, una enfermedad de los genes y los cromosomas. Mutaciones o reorganizaciones cromosómicas pueden activar oncogenes (genes que promueven el cáncer) o desactivar genes supresores de tumores. Un ejemplo famoso es el cromosoma Filadelfia, descubierto en 1960, donde un fragmento del cromosoma 9 se fusiona con el 22, causando leucemia mieloide crónica.

El Proyecto Genoma Humano: Leyendo el Libro de la Vida

En 1990, se inició el Proyecto Genoma Humano, un esfuerzo internacional para secuenciar los 3200 millones de pares de bases del ADN humano. Tras 13 años y un costo de 2.7 mil millones de dólares, en 2003 se anunció la finalización del primer borrador. Ese proyecto reveló que los humanos tenemos entre 20 000 y 25 000 genes (mucho menos de lo esperado) y que el 98% del ADN no codifica proteínas (antes llamado «ADN basura», hoy se sabe que tiene funciones reguladoras). Gracias al Proyecto Genoma Humano, hoy se puede:

  • Diagnosticar enfermedades genéticas antes del nacimiento.
  • Desarrollar terapias génicas, como la usada para tratar la amiloidosis hereditaria (aprobada en 2018).
  • Personalizar tratamientos contra el cáncer basados en el perfil genético del tumor.

En 2012, las investigadoras Emmanuelle Charpentier (francesa) y Jennifer Doudna (estadounidense) desarrollaron la técnica CRISPR-Cas9, que permite editar genes con precisión. Esa herramienta, inspirada en un mecanismo de defensa de las bacterias, revolucionó la genética. En 2020, recibieron el Premio Nobel de Química por su descubrimiento. Hoy, CRISPR se usa para:

  • Corregir mutaciones que causan enfermedades como la fibrosis quística.
  • Crear cultivos más resistentes a plagas.
  • Incluso, en experimentos controvertidos, editar embriones humanos (como hizo el científico chino He Jiankui en 2018, lo que le valió una condena a prisión por violar éticas científicas).

Algunas curiosidades

  • El cromosoma Y es el más pequeño del genoma humano y contiene solo 58 genes (frente a los aproximadamente mil del cromosoma X). Sin embargo, es crucial para determinar el sexo masculino. Curiosamente, el gen SRY (región determinante del sexo en el Y) fue descubierto en 1990 por Peter Goodfellow y su equipo. Sin ese gen, un embrión XY se desarrollaría como femenino.
  • La anécdota del número 46 es particularmente interesante. Durante décadas, se creyó que el número de comosomas en los humanos era 48, basado en observaciones de primates. No fue hasta 1956 cuando el investigador Joe Hin Tjio, trabajando en el laboratorio de Albert Levan en Suecia, utilizó una técnica mejorada y contó meticulosamente 46 cromosomas en células humanas. Ese hallazgo, publicado en el artículo «The Chromosome Number of Man«, corrigió un error de más de treinta años y sentó las bases correctas para la citogenética humana.

Primer cariotipo humano de 46 cromosomas derivado de las investigaciones de Joe Hin Tjio y Albert Leven.

  • En los años 1940 y 1950, Barbara McClintock estudió los cromosomas del maíz y descubrió los «genes saltarines» (transposones), que pueden moverse dentro del genoma. Su trabajo, inicialmente ignorado, le valió el Premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1983, siendo la primera mujer en recibirlo sin compartirlo.
  • Los glóbulos rojos son las únicas células humanas que no tienen núcleo ni cromosomas.
  • Las células hepáticas pueden tener hasta ocho copias de cada cromosoma (son polipoides).
  • El récord de cromosomas en el reino animal lo tiene el pequeño crustáceo Daphnia magna, con 200 cromosomas.
  • Los perros tienen 78 cromosomas, los elefantes 56, y algunos helechos más de 100. La hormiga Myrmecia pilosula, en cambio, solo tiene uno.
  • En 2024, científicos lograron crear cromosomas humanos artificiales capaces de integrarse en células vivas sin alterar el genoma. Ese avance promete revolucionar el tratamiento de enfermedades genéticas y la agricultura, permitiendo el desarrollo de terapias génicas más precisas y cultivos resistentes.
  • Investigaciones recientes han revelado que un mecanismo defectuoso en la inactivación del cromosoma X podría estar relacionado con enfermedades autoinmunes, más frecuentes en mujeres. El gen XIST juega un papel clave en este proceso, que compensa la diferencia de dosis génica entre sexos.

Fechas a considerar:

  • 1842, el botánico suizo Karl Wilhelm von Nägeli observó por primera vez unas estructuras en el núcleo de células vegetales.
  • La existencia de esas estructuras en células animales, concretamente en lombrices del género Ascaris, fue descrita paralelamente por el biólogo belga Èdouard van Beneden
  • 1865: Gregor Mendel y las leyes de la herencia. El monje agustino Gregor Mendel, trabajando con guisantes en el jardín de su monasterio, postuló la existencia de «factores» hereditarios discretos (lo que luego se llamaría genes). Sin embargo, su trabajo pasó inadvertido durante 35 años.
  • 1882: Walther Flemming y la división celular. Utilizando tintes básicos, Flemming observó por primera vez unas estructuras que se teñían fácilmente dentro del núcleo durante la división celular. Las llamó «cromatina», del griego chroma (color). Fue el primero en describir detalladamente el proceso de la mitosis.
  • 1888, Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer-Hartz. acuñó el término “cromosoma”, chroma (color) y soma (cuerpo)para referirse a esas estructuras visibles durante la división celular. Aunque en ese entonces no se comprendía su función exacta, hoy se sabe que los cromosomas son los portadores fundamentales de la información genética en casi todos los organismos eucariotas, incluidos los seres humanos.
  • 1902-1903: Walter Sutton y Theodor Boveri. De forma independiente, esos dos científicos conectaron las ideas de Mendel con las observaciones de Flemming. Propusieron la Teoría cromosómica de la herencia, sugiriendo que los «factores» de Mendel (los genes) residían en los cromosomas. Sutton, en particular, observó cómo los cromosomas se segregaban durante la formación de los gametos (meiosis) de una manera que explicaba perfectamente las leyes de Mendel.
  • 1905 La identificación de los cromosomas sexuales (X e Y) como determinantes del sexo fue obra del zoólogo Nettie Stevens, quien observó que los espermatozoides podían contener un cromosoma X o uno Y, mientras que los óvulos siempre tenían un X.
  • 1910, el genetista estadounidense Thomas Hunt Morgan, estudiando la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), demostró que ciertos rasgos, como el color de los ojos, estaban ligados al cromosoma X. Ese hallazgo fue clave para establecer la teoría cromosómica de la herencia.
  • 1953: James Watson y Francis Crick. El descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN por parte de esa dupla (con la crucial contribución de los datos de rayos X de Rosalind Franklin) reveló la naturaleza química del gen y cómo la información podía ser almacenada y replicada. El cromosoma, entonces, dejó de ser una simple estructura misteriosa para ser entendido como una macromolécula de ADN empaquetada.

Los cromosomas son, en esencia, el legado más antiguo y duradero de la vida. Desde las primeras células que aparecieron hace 3500 millones de años hasta los humanos modernos, han sido los guardianes de la información que define a todo lo vivo. Hoy, gracias a avances como la secuenciación genética y CRISPR, se está más cerca que nunca de descifrar, reparar e incluso rediseñar ese código de la vida. Los cromosomas son el testimonio de esa evolución, un recordatorio de que, en cada una de las células, se lleva la historia de la vida misma.

Referencias.

Etiquetas: