Para que un animal pueda sobrevivir depende de que las células que se generan a partir de una célula única o cigoto, se diferencien un distintas funciones y formen los diferentes órganos que componen el organismo, y que estos a su vez funcionen correctamente. La mayoría de las especies tienen un número característico de cromosomas, cada uno con su propio tamaño y estructura y, por lo general, todos los tejidos del organismo (excepto los gametos) tienen la misma dotación cromosómica. No obstante periódicamente surgen variaciones en el número y estructura de los cromosomas, a estas son a las que llamamos mutaciones cromosómicas o anomalías cromosómicas.

Para no confundirnos, las mutaciones cromosómicas son aquellas que alteran la estructura o número de los cromosomas afectando a muchos genes y que tiene importantes efectos fenotípicos, a diferencia de las mutaciones génicas que son cambios que ocurren en un solo gen o locus que ocurren por cambios en la estructura del DNA y errores en la replicación.

Las anomalías cromosómicas están dadas como las variaciones en el número o la estructura de los cromosomas normales de una especie, originadas durante el ciclo de división celular, es decir durante la mitosis o meiosis, dependiendo del tipo de célula del que se esté hablando.

Estos cambios en los cromosomas se pueden agrupar en dos grupos: los cambios la estructura o reordenamiento cromosómico y los cambios en el número los mismo que pueden ser cambios de juegos completos de cromosomas o solo varia el número de estos.

En el reordenamiento cromosómico las mutaciones cambian la estructura de cromosomas individuales, estas las variaciones están dadas por la cambio en la cantidad (adición o pérdida) o en el orden del material genético normal y son consecuencias de rupturas cromosómicas, las cuales generan un fragmento cromosómico libre que se pierde o se une al mismo cromosoma o a otro, generando translocaciones, deleciones, duplicaciones o inversiones.

Las duplicaciones son una anomalía en la cual parte de un cromosoma se duplica, los problemas se originan durante la Profase I de la meiosis, en esta etapa ocurre el entrecruzamiento de cromátidas no hermanas y el intercambio de material genético, en las etapas de paquiteno y diploteno. Los problemas se originan en esta etapa porque los dos cromosomas no son homólogos en toda su longitud. El apareamiento y la sinapsis de las regiones homologas requieren que uno o ambos cromosomas formen un bucle y se retuerzan para permitir la alineación de estas regiones, y es fácilmente detectable cuales cromosomas tiene duplicación porque toman esta forma característica durante la etapa de Profase I.

Estas duplicaciones alteran el fenotipo de los individuos, ya que se producen copias de adicionales de secuencias normales, puede explicarse ya que la producción se proteínas está ligada con el número de genes correspondiente que sintetiza dicha proteína, si hay copias de secuencias por consiguiente habrá una producción mayor de la proteína que sintetiza dicho gen.

Estas duplicaciones pueden ser favorables al permitir a través de la evolución formar nuevos genes que presenten nuevas funciones.

La pérdida de un fragmento de cromosoma se denomina deleción, si la falta de la porción cromosómica es el extremo de este, se denomina deficiencia, en tal caso, como sabemos los telémetros de los cromosomas están en los extremos de los mismo, al perder esta porción el cromosoma pierde el telómero, por tanto pierde la estabilidad y la integridad estructural, esto hace que tienda a unirse a otros cromosomas produciendo malformaciones. Se produce por una ruptura en el cromosoma durante el entrecruzamiento en la Profase I de la meiosis. En este caso un cromosoma dará su fragmento, pero no recibirá el fragmento que debía recibir de su cromosoma homologo, por ello se forma un cromosoma con deleción y otro con duplicación. Al igual que en las duplicaciones al aparearse en la Profase I formaran un bucle para que puedan alinearse y producir la sinapsis.

Las consecuencias fenotípicas dependen de cuáles son los genes ubicados en la región en donde se dio la pérdida. Si la deleción incluye el centrómero, el cromosoma no se segregara en la meiosis ni en la mitosis y casi siempre se pierde. Además, algunos genes necesitan dos copias para que la función de éste sea normal, en caso que se pierda una copia el gen no funcionara bien, a lo que se llama gen haploinsuficiente.

Cuando se producen rupturas a ambos lados del centrómero y posteriormente se unen los extremos, se forma un cromosoma en anillo. Este tipo de cromosoma anular es bastante frecuente en carcinomas, sarcomas y leucemias y raras veces son detectados al nacer.

Otro reordenamiento cromosómico son las inversiones, éstas ocurren cuando una región del cromosoma se corta por completo, gira 180° y se reubica de manera inversa en el cromosoma, en este caso no hay perdida ni ganancia de material genético, solo se altera el orden de los genes. La causa se debe a que cuando ocurre el entrecruzamiento en la Profase I, la porción que se combinará con el cromosoma homologo gira 180° y se aparea de manera contraria. Se habla de una inversión paracéntrica cuando en la ruptura de la porción no se encuentra el centrómero, en cambio cuando el centrómero si esta presenta en la porción que se rompe se denomina inversión pericéntrica.

Pero entonces, cuando estos genes que son inversos llegan al estado en el cual tiene que unirse como homólogos que son, ¿cómo lo hacen si algunas partes de las cromátidas están invertidas?, pues bien esto lo hacen buscando la manera para poder hacerlo y forman bucles como consecuencia, pero al recombinarse nuevamente, hace que algunos fragmentos se pierdan o se ganen, es decir que causa delaciones o duplicaciones en los cromosomas de la descendencia, a lo que se le llama como aneusomías de recombinación.

El efecto que producen estas inversiones se ve reflejado en la producción de gametos no viables, en los casos en que se recombinan un cromosomas normal y uno inverso paracéntricamente, después de la sinapsis un cromosoma queda con una cromátida dicéntrica, es decir que comparten

dos centrómeros y una acéntrica, es decir que no posee centrómero y como resultado en la Anafase I, cuando se separan los centrómeros hace que la cromátida que no posee centrómero se pierda y las demás queden con genes que no corresponden. En la Anafase II, cuando se separan las cromátidas, algunas quedaran con copias de un gen y otras con falta de algunos, lo que genera una descendencia inviable.

La recombinación con inversiones pericéntricas no produce puentes dicéntricos ni fragmentos acéntricos, ocurre que en la Anafase II los cromosomas tienen muchas copias de un gen y ninguna de otro, lo que también produce descendencia no viable.

Las inversiones son de gran importancia evolutiva ya que pueden ser un mecanismo de aislamiento reproductivo debido a la semiesterilidad del híbrido y al hecho de no existir recombinación en el segmento invertido. Todos los genes que se encuentran en el segmento invertido se transmiten siempre juntos y en ese orden, por eso es que en la recombinación los cromosomas homólogos forman bucles para poder unirse a sus puntos concretos, es como si formaran un grupo de ligamiento o un supergen que no sufre alteraciones por recombinación.

Las translocaciones se presentan cuando un par de cromosomas no homólogos intercambian contenido genético. Cuando el intercambio se produce entre regiones terminales, se denominan translocaciones recíprocas; una parte de un cromosoma se intercala en otro, se trata de inversiones, y cuando tienen lugar entre dos cromosomas acrocéntricos, es decir cuando el centrómero del cromosoma se encuentra en el extremo del mismo, se denominan translocaciones robertsonianas. Estas anomalías se presentan en la Profase I de la meiosis, ya que es aquí en donde ocurren las sinapsis entre los cromosomas homólogos, y puede ocurrir que no sean entre sí, o se den con otros cromosomas, o entre varios de ellos compartiendo más de un sitio de sinapsis. En este tipo de anomalías no hay variabilidad en la cantidad de material genético al igual que ocurre en la inversiones.

Las rupturas cromosómicas que provocan las translocaciones pueden tener lugar dentro de un gen y alterar su función.

Estas juegan un papel importante en la evolución de los cariotipos, por ejemplo, los gorilas, chimpancés y orangutanes tienen 48 cromosomas, en cambio los humanos hay 46. El cromosoma humano 2 es grande y metacéntrico, es decir que tiene su centrómero en el centro del cromosoma, y los patrones de bandas G demuestran que equivalen a dos cromosomas acrocéntricos diferentes de los monos. Al parecer tuvo lugar una translocación robertsoniana en un ancestro humano que creo el cromosoma metacéntrico a partir de los brazos largos de los cromosomas acrocéntricos, y con la evolución el cromosoma pequeño resultado de la translocación de perdió, reduciendo el número de los cromosomas la especie humana.1

1 Tomado de Genética, un enfoque conceptual 2010

Para hablar de las alteraciones de numero o numéricas, debemos entender que las células hijas heredan de los padres un grupo de cromosomas de cada uno, es decir si un cerdo normal tiene 2n = 38 cromosomas, entonces 19 de ellos son del padre y la otra mitad provienen de la madre; pero esto no quiere decir que se esté dotando a la nueva célula de la mitad de material genético de cada ser; esto se explica desde la división celular en células germinales, dada por la meiosis, donde se obtienen cuatro células hijas con la mitad del contenido cromosómico que su madre, es decir que un espermatozoide del cerdo tiene n =19 cromosomas, al igual que el ovulo de la cerda, al ocurrir la fecundación esta información genética transportada en los genes se combina y genera una célula 2n con 38 cromosomas, que a partir de ahí, tras muchas divisiones mitóticas se produce la formación del embrión, seguido del feto y termina con la cría.2

Al aclarar el proceso, tenemos que cuando hay alteraciones de tipo numérico, una célula puede poseer más de dos conjuntos de cromosomas(n) o menos de dos, es decir, hay un cambio en la dotación de cromosomas. Estas alteraciones se clasifican según la cantidad de cromosomas que estén de más o de menos y en proporción a ello, es decir, cuando existe uno o más juegos completos, se habla de euploidia, en donde existen las triploidias (3n), o las tetraploidias, (4n), y en general se denominan poliploidias. Si la célula del cerdo posee 2n=38 cromosomas, cuando posee una alteración con tres conjuntos o genomios, 2n=38+19 = 57 cromosomas, es decir el conjunto de cromosomas normales más un juego entero más.

La poliploidía es más común en plantas y se considera fundamental en la evolución de las nuevas especies, cerca de 70 y 80% de las hierbas, entre las que se encuentran el trigo, la cebada, el algodón, caña de azúcar, pastos forrajeros, son poliploides. Es menos frecuente en animales pero existe en algunos invertebrados, peces y lagartos.3

Pero ¿por qué se dan estas variaciones en el contenido numérico de los cromosomas?

Normalmente, las anomalías cromosómicas son resultado de un error producido durante la formación del ovocito o del espermatozoide, proceso llamado meiosis, y más específicamente en la etapa de la Anafase I del proceso, dado que es en ésta cuando los cromosomas se separan y pueden no hacerlo correctamente y al haberse duplicado en la etapa S de la Interfase, puede concretar en que una célula posea un cromosoma de más y la otra por consiguiente menos, al igual que puede ocurrir cuando las cromáticas hermanas no se segregan en la Anafase II. Al no segregarse y no ocurrir disyunción, las células hijas serán dos con 2n, en lugar de 4 con n y al fecundarse con otra célula n producirá tripliodes.

Ocurre en la mitosis cuando la célula entra en Anafase y no ocurre división celular, entonces, la nueva célula producida es autotetrapliode. A esto se le conoce como autoploidía.

La alopoloidía es la producida por el cruce hibrido entre dos especies diferentes. En los dos casos la descendencia será inviable. La importancia de esta anomalía cromosómica radica en que en la

2 Ejemplo tomado de Gen Molecular, URL: http://genmolecular.wordpress.com 3 Genética, un enfoque conceptual 2010

agricultura se utiliza de manera considerable porque si consideramos que la cantidad de material genético se relaciona con el volumen celular, es decir que un genoma más grande puede producir células más grandes, y muy comúnmente muchos poliploides son físicamente más grandes que los diploides.4 Entonces los agricultores aprovechan esta ventaja para producir alimentos con mayor tamaño.

Si el defecto o exceso es de los cromosomas del individuo, se habla de aneuploidías, donde se pueden encontrar las alteraciones más comunes, tenemos las trisomías, la más común es la del cromosoma 21 o síndrome de Down, es decir que en este caso los que padecen de esta anomalía tienen tres copias del cromosoma 21, en general se conoce como polisomías, ya que pueden encontrarse más de tres copias de un cromosoma.

Las aneuploidías pueden producirse de diversas maneras. Por un lado, en el transcurso de la mitosis o la meiosis se puede perder un cromosoma si, por ejemplo, su centrómero se deleciona. La pérdida del centrómero impide que las fibras del huso acromático se adhieran y, en consecuencia, el cromosoma no se desplaza al polo del huso y no se incorpora al núcleo después de la división celular. Por otra parte, puede ocurrir que al igual que en las euploidías, por la falta de separación de los cromosomas homólogos o de las cromátidas hermanas durante la meiosis o la mitosis. Al no separarse produce algunas células con un cromosoma adicional y otras a las que le falta un cromosoma.

Todo se resume en que los cambios en la estructura de los cromosomas produce alteraciones en el apareamiento de estos durante la meiosis; como consecuencia los cromosomas anormales y normales forman una serie de figuras meioticas anómalas en las gónadas, trivalentes o tetravalentes que durante la profase producen segregación de los cromosomas en forma incorrecta, originado gametos que contienen cromosomas con deleciones o duplicaciones de segmentos cromosómicos, que pueden generar embriones genéticamente desbalanceados que morirán durante el desarrollo.

Las anomalías cromosómicas son cambios en el número o la estructura de los cromosomas que en la mayoría de los casos ocurren debido a un fenómeno de no-disyunción durante la división celular o la ocurrencia de rupturas cromosómicas, respectivamente.

Como consecuencia estos cambios generar problemas en la fertilidad5 de los animales o individuos, debido a que producen gametos con información genética no adecuada y estos al participar en la fertilización, producirán embriones que no se desarrollaran, abortos y en el caso del área de las ciencias pecuarias, animales no viables, es decir, animales que no serán productivos.

4 Genética, un enfoque conceptual 20105 Efecto de las anomalías cromosómicas sobre la fertilidad en bovinos, Universidad de los Llanos.

Las mutaciones en los cromosomas son de importancia evolutiva, dependiendo de la mutación presente en el organismo, por ejemplo, las duplicaciones a lo largo de la evolución puede adquirir suficientes mutaciones como para asumir una nueva función que beneficie el organismo.

Las poliploidías en especial las aloploidías proporcionan al ser humano y animales diferentes tipos de alimentos con ganancias en sus características, como los pastos tetrapoloides en la alimentación de los bovinos y muchos de los alimentos que se cultivan hoy en día como los cereales, son efectos de aloploidías producidas.