Historias de cromosomas X y Y: La calvicie y la diversidad humana

Los eunucos ni padecen gota ni se quedan
calvos.
Hipócrates, Aforismos y Sentencias

Hipócrates. Busto por Peter Paul Rubens

Hipócrates, el padre de la medicina occidental, tenía buenas razones para interesarse en la pérdida del cabello ya que, según las imágenes que de él existen, sufría de los síntomas de lo que hoy en día conocemos como alopecia androgénica masculina o calvicie común.  Precisamente la observación de Hipócrates de que los eunucos no desarrollan calvicie fue una de las pistas para entender el mecanismo próximo de la pérdida de cabello.  En los años 1940s se demostró que la presencia de testosterona es necesaria para el desarrollo de la calvicie común.  Tal como lo notó Hipócrates, las personas castradas o con alguna disfunción en la producción de hormonas masculinas nunca desarrollan alopecia.

Ahora bien, para que se manifieste la calvicie es necesario también que la persona tenga predisposición genética.  Desde principios del siglo XX se observó que la tendencia a la alopecia se hereda principalmente por vía materna.  En otras palabras, un buen predictor de calvicie en un hombre es la presencia de la condición en los hermanos de su madre y en otros parientes por la rama materna.  En 2005 se identificó en el cromosoma X un gen que controla la manera en que los folículos de los cabellos interactúan con las hormonas masculinas, determinando así el desarrollo de la calvicie.  El cromosoma X de los hombres se hereda directamente de la madre, de manera que el descubrimiento del gen corroboraba la observación de que la calvicie tiende a manifestarse a lo largo de las líneas maternas.

Sin embargo, el proceso es más complicado.  En 2008 se reportó el descubrimiento de un gen en el cromosoma 20 que está también involucrado en el desarrollo de la calvicie.  Este gen no es dominante ni recesivo, sino aditivo; las personas con una copia del gen son más propensas a la calvicie, pero menos que los que tienen dos copias.  El que un hombre desarrolle calvicie prematura o no depende entonces de la interacción de dos genes, uno de los cuales está ligado al cromosoma X, y de los niveles de hormonas sexuales en su cuerpo.  Conocer los antecedentes familiares de calvicie puede darnos indicios sobre la probabilidad de desarrollar alopecia, pero se trata en realidad de un fenómeno que está determinado tanto por la genética como por las condiciones ambientales.

La escala Norwood-Hamilton de calvicie

La incidencia de la calvicie es alta.  En las sociedades occidentales alrededor de un 40% de los hombres la desarrollan antes de los 40 años, y el porcentaje aumenta considerablemente con la edad.  ¿Qué proceso biológico puede explicar la existencia de tanta gente calva?  Se ha sugerido que la calvicie podría ser beneficiosa por otorgar al hombre una imagen de sabiduría y estatus social.  Según esta hipótesis, las personas calvas tendrían mayores probabilidades de pasar copias de sus genes a las siguientes generaciones.  La herencia por vía materna, sin embargo, debilita esta hipótesis porque tendría que existir algún mecanismo que ligara las ventajas de la calvicie con la sobrevivencia y reproducción de los parientes femeninos.

Una explicación más simple tiene que ver con la baja diversidad que existe en el cromosoma X en las poblaciones humanas fuera de África.  En el Congreso Internacional de Genética Humana que se desarrolló en octubre de este año en Montreal, Canadá, Andrew Clark, de la Universidad de Cornell, mostró evidencia de que el número de alelos polimórficos (es decir, que pueden tener diferentes formas) es significativamente mayor en los cromosomas X de mujeres de África que en mujeres de otros continentes.

La explicación para este patrón es que cuando los ancestros de los seres humanos de Europa, Asia y el resto del mundo salieron de África lo hicieron en grupos pequeños.  Por un simple efecto de tamaño de muestra pequeño (lo que en genética de poblaciones se conoce como un cuello de botella), sólo una pequeña parte de la diversidad original en África pudo ser transmitida al resto de la población humana.  En el caso del cromosoma X la pérdida de diversidad pudo haber sido aún mayor si en los grupos nómadas la proporción de mujeres era muy baja, como parece ser que fue el caso.

Consuelo o no para los millones de hombres que sufren calvicie, tal vez la alta frecuencia del gen de la alopecia en el cromosoma X sea simplemente un reflejo de la historia de la evolución y migración de los seres humanos.

Referencias
Gibbons, A. 2011. X-tra diversity for Africans.  Science 334:582-583.
Gottipati, S., L. Arbiza, A. Siepel, A. G. Clark, A. Keinan. 2011. Analyses of X-linked and autosomal genetic variation in population-scale whole genome sequencing. Nature genetics, 43(8): 741-743.
Yip, L., N. Rufaut, R. Sinclair. 2011. Role of genetics and sex steroid hormones in male androgenetic alopecia and female pattern hair loss: An update of what we now know. Australasian Journal of Dermatology 52:81-88-

Historias de cromosomas X y Y: El imperio genético de Gengis Kan

Gengis Kan. Siglo XIV, pintura y tinta sobre seda.

La vida de Temujin, mejor conocido con el nombre de Gengis Kan (pronunciado Jan), pareció terminar a los nueve años.  Tras la muerte de su padre en 1171, los enemigos de su familia expulsaron al joven Temujin, quien se vio obligado a vivir en la miseria durante muchos años.  Después de un tiempo, sin embargo, el futuro Gengis Kan logró reunir un ejército con el que comenzó a sojuzgar a diferentes tribus de Mongolia e incorporarlas a su propio imperio.  Su estrategia era simple, sanguinaria y eficiente: después de conquistar un pueblo, nunca dejaba enemigos vivos que pudieran vengarse.

En el momento de su muerte, en 1227, el imperio de Gengis Kan se extendía en buena parte del Asia central, desde el mar Caspio hasta el océano Pacífico y desde el sur de Rusia hasta la China central y Afganistán.  Sus descendientes expandieron aún más el imperio, hasta alcanzar a finales del siglo XIII la Europa oriental, partes de la península Arábiga, el sur de China y Corea.

Además de uno de los imperios más extensos de la historia, Gengis Kan dejó otro legado, que aún hoy en día puede detectarse en las poblaciones humanas de las regiones que otrora formaron parte de su territorio.  En 2003, un grupo de investigación liderado por Tatiana Zerjal, de la Universidad de Oxford, encontró un haplotipo (una combinación particular y distinguible de alelos) curiosamente común en los cromosomas Y de personas del centro de Asia.  En esta zona, aproximadamente el 8% de los hombres poseen cromosomas Y con el haplotipo identificado por Zerjal y sus colegas, lo que significa que alrededor de 16 millones de personas (cerca del 0.2% de la población mundial) tienen este tipo de cromosoma Y.

Los cromosomas sexuales X y Y

En el mecanismo de determinación del sexo en los mamíferos, los machos poseen un cromosoma X y un cromosoma Y, mientras que las hembras tienen dos copias del cromosoma X.  Esto implica que el cromosoma Y que posee un macho es una copia del de su padre y que aparecerá replicado en toda la descendencia por vía paterna.  Se puede deducir entonces que los 16 millones de personas en el Asia central que presentan el haplotipo encontrado por Zerjal y colaboradores tienen un ancestro común por vía paterna.  Según la estimación de los autores del estudio, ese hipotético ancestro común debe haber vivido hace unos 1,000 años en la región de lo que hoy en día es Mongolia.  Como hay una coincidencia casi perfecta entre la zona en la que el haplotipo existe y la extensión del Imperio Mongol del siglo XIII, parece claro que el haplotipo se extendió junto con la expansión del imperio, muy probablemente a través de la descendencia del propio Gengis Kan y otros miembros de su clan con el mismo tipo de cromosoma Y.

El mecanismo que permitió la proliferación del haplotipo descubierto por Zerjal y colegas también parece claro.  Gengis Kan y sus descendientes directos no sólo acostumbraban tomar como suyas a las mujeres de los pueblos conquistados, sino que tenían por norma eliminar a todos los hombres y niños.  De esta manera, a medida que el Imperio Mongol se extendía, el cromosoma Y característico de Gengis Kan se hacía cada vez más común en las zonas conquistadas.  Aún hoy en día, más de 700 años después, el “imperio genético” del otrora miserable Temujin es claramente detectable en el genoma de 16 millones de personas.

El Imperio Mongol a la muerte de Gengis Kan (azul) y en su máxima extensión (1280, amarillo)

Referencia
Zerjal, T. et al. 2003. The genetic legacy of the Mongols.  American Journal of Human Genetics 72:717-721.