miércoles, 22 de noviembre de 2017

ADN Y GENEALOGÍA

Dr. FLORENTINO SÁNCHEZ GARCÍA

Ponencia presentada en el IV Encuentro de Genealogía Gran Canaria, organizado por
Genealogías Canarias y la Real Sociedad Económica de Amigos del País de Gran Canaria,
el 14 de noviembre de 2017.

Como Inmunólogo de Servicio de Inmunología del Hospital Universitario de Gran Canaria Dr. Negrín, mi trabajo consiste en estudiar las familias de los pacientes que requieren un trasplante de Médula Ósea, para determinar cuales de entre sus hermanos es compatible con el paciente y poder realizar el trasplante.
Para ello estudiamos una región concreta del ADN de los padres y todos los hermanos del paciente, que es la que controla la compatibilidad de tejidos entre individuos. Dos hermanos se pueden trasplantar cuando son perfectamente compatibles, es decir, que tienen la misma región exactamente del ADN que estudiamos.
Me voy a servir de mi trabajo para ir introduciendo los términos de genética que iremos necesitando a lo largo de esta ponencia.

Hemos hablado de ADN, ¿pero qué es el ADN?


Todo ser vivo está constituído por unidades elementales llamadas Células. Dentro de las células existen diversos orgánulos, de los que nos interesaremos por ahora, por el núcleo. El núcleo contiene el ADN.
El ADN o Ácido DesoxirriboNucleico es un conjunto de moléculas (entidades físicas) extremadamente compactas (Cromosomas) que se encuentran principalmente en el núcleo celular (abundaremos en ello más adelante), y contiene toda la información que constituye la base de la herencia de todos los individuos.
Este ADN contiene toda la información necesaria para la construcción de un individuo, su desarrollo y su evolución como ser vivo a lo largo de toda la extensión de su vida.
Este ADN está en el ser humano distribuido en 23 pares de cromosomas, 22 parejas similares o AUTOSOMAS,
y una pareja distinta o Cromosomas Sexuales (X,Y).
Cada unidad de cada pareja más un cromosoma sexual se hereda del padre y el otro miembro de la pareja de la madre.
Por ello los hijos, pueden ser de cuatro tipos, si llamamos a las parejas de cromosomas del padre A y B y a las parejas de cromosomas de la madre C y D, como cada hijo hereda un miembro de la pareja de cada progenitor, tendremos hijos del tipo AC, AD, BC y BD.
Hermanos compatibles son aquellos que poseen ambos la misma pareja, por ejemplo AC.
Es importante estudiar en las familias a los padres junto con los hermanos del individuo, aunque los padres solo sean medio compatibles con los hijos. 
Estos cromosomas que son una sola molécula muy compactada de ADN, están organizados internamente en secuencias que llamamos genes, y son ellos los que poseen la información específica para cada carácter que nos conforma.
Los genes están constituidos por 4 tipos de moléculas que llamamos Bases Nucleotídicas: Adenina, Guanina, Citosina y Timina-(Ver colores).
El orden específico de estas bases en la cadena de ADN es lo que constituye cada uno de nuestros genes, y este orden tiene una importancia extrema, pues la ruptura o alteración de este orden, origina lo que conocemos como una mutación o cambio en la secuencia, que se traduce a veces en un gen que no funciona, que es nulo, o que gana una función que antes no tenía (ambas alteraciones pueden originar enfermedad), o que es neutro y no causa alteración aparente el el sujeto.
Hay otro fenómeno que sucede entre los cromosomas, que es a una escala física mucho más grande que los cambios mencionados anteriormente, que se llama RECOMBINACION entre zonas similares de los cromosomas de las células germinales de un individuo, en la que un trozo de ADN (montón de genes) se combina entre las parejas de cromosomas, y dan lugar a un cromosoma distinto del heredado de sus padres, transmitiendo a su descendencia este “nuevo cromosoma” por llamarlo así, o cromosoma recombinado.
Este fenómeno sucede constantemente en las células germinales (espermatozoides u óvulos) entre las 22 parejas similares o AUTOSOMAS.
Son estas alteraciones en el ADN (genes y cromosomas) las que permiten al individuo adaptarse a nuevas condiciones ambientales, alimenticias, etc, y en definitiva las que permiten la evolución de toda la naturaleza.
En cambio los CROMOSOMAS SEXUALES  se heredan sin recombinación de padres a hijos, y sólo presentan pequeñas mutaciones puntuales que pueden ser extremadamente útiles a los genealogistas.
Llegados a este punto quiero hacerles mención, tal como indiqué al mencionar del ADN Nuclear, de que hay una segunda fuente de ADN en todo ser vivo, y es el que llamamos ADN-Mitocondrial.

Este es un pequeño ADN circular que se encuentra en el interior de las mitocondrias de cada célula, (de 2 a 10 copias por mitocondria), y tengan en cuenta que existen de 10.000 a 100.000 mitocondrias por célula en nuestro organismo, por lo que en masa supone una considerable cantidad del mismo y por ello lo podemos analizar.
Este ADN-Mitocondrial aparte de ser abundante, tiene dos características peculiares,
Primera que al ser una hebra única, no se recombina.
Y segunda, que se hereda sólo a partir de la madre del individuo, ya que la mitocondrial de los espermatozoides se quedan fuera del ovulo, y no pasan a los hijos.
Bien, en este momento ya tenemos todos los elementos necesarios, para establecer cuanto nos puede ayudar la genética en el trabajo de geneolólogos.
Lo primero que debemos de preguntarnos es:
¿Cuáles son las características del ADN que nos pueden ser útiles desde el punto de vista de la genealogía?
Los marcadores genéticos que usemos deben de:
1.- presentar “permanencia a lo largo de las generaciones”
2.- ser fáciles de identificar en todos los individuos
3.- presentar un grado de variación bajo pero constante a los largo de las generaciones, de forma que podamos identificar distintas líneas sucesorias en una misma genealogía
4.- suceder en ambos géneros, hombres y mujeres.
5.- contar con registros adecuados con los que comparar.
Idoneidad de cada tipo de ADN
En el ADN existen marcadores que cumplen con estas características, como son los STR, VNTR, LTR, SNP’s, etc,  tanto de cromosomas sexuales, como de cromosomas autosómicos. Lo importante de estas regiones es que son abundantes, están situadas entre los genes, y no están sujetas a selección natural, por lo que son heredadas por los hijos sin modificación, salvo ocasionalmente alguna mutación, que nos permitirá detectar también diversas lineas hereditarias dentro de una misma genealogía.
¿Que son los STR?, estas siglas provienen de su nombre en inglés por Short Tandem Repeats, o Cortas Repeticiones en Tandem.
Estos STR tienen las propiedades de ser bastante discriminativos entre individuos (polimórficos), son secuencias cortas (2-5 bases)  y fáciles de procesar, no presentan superposición entre las (overlap), se pueden procesar todas juntas en una misma reacción,  habiéndose definido sistemas de secuencias únicos, como el sistema americano CODIS que utiliza 13 STR para la identificación de los individuos, y por último es extremadamente improbable que 2 individuos que no sean familia, tengan los mismos STR en su genoma.
Por otra parte estas secuencias se pueden recuperar fácilmente de casi cualquier tipo de muestra biológica, tanto fresca, como no, y nos pueden ayudar a caracterizar al individuo en estudio.
Los marcadores de cromosoma Y como los marcadores del ADN-Mitocondrial han sido utilizados clásicamente para estudios poblacionales, como evolutivos, tanto de línea paterna-Y, de  línea materna-ADN-Mit.
Lo mismo podemos decir de los estudios de paleoantropología genética, en los que el estudio de ambos DNA’s nos ha permitido remontarnos a las migraciones humanas desde los primeros tiempos de la humanidad.
A las distintas modificaciones o polimorfismos, (en definitiva marcadores), tanto del cromosoma Y como del ADN-Mitocondrial, de un individuo determinado se les denomina Haplogrupos. Este término lo encontrarán frecuentemente y caracteriza todo el conjunto de características de un individuo en estos materiales genéticos.





Por lo que resumiendo lo expuesto hasta ahora, podemos decir que si queremos establecer una línea genealógica de origen paterno, podemos estudiar la descendencia por el cromosoma Y en varones, si queremos estudiar una lÍnea materna podemos establecer la descendencia por el ADN-mitocondrial en mujeres.
Pero si queremos establecer una línea paterna en una mujer, ¿qué podemos hacer?
Hay 2 soluciones:
UNA en la mujer, buscar un pariente varón lo más cercano posible y a través de su cromosoma Y, llegar hasta el antecesor varón de esta mujer,
y SEGUNDA: el estudio de los STR, o bien SNP’s, puede ayudarnos a establecer ambas lineas en cualquiera de los géneros.
Pero con estos marcadores, ¿hasta dónde podemos extendernos hacia atrás en el tiempo?
Con los marcadores del cromosoma Y  hasta el primer ancestro varón de toda nuestra genealogía, o llegados a extremos hasta el primer varón.
Con el ADN-Mitocondrial hasta la primera mujer de nuestra genealogía, Y como antes en extremos hasta la primer mujer.
Con los marcadores de los autosomas el caso es bien distinto, y debemos de considerar brevemente dos aspectos:
1.- Si cada generación que vamos hacia atrás, el número de ancestros se duplica, (2 padres, 4 abuelos, 8 bisabuelos, 16 tatarabuelos, etc.), a la generación 15 tendremos 32768 antepasados.
2. De cada uno de nuestros padres recibimos el 50% de su material genético. Si estos cromosomas no sufrieran recombinación, podríamos extendernos bastante generaciones hacia atrás, pero el caso es que estos AUTOSOMAS sufren recombinaciones, formando un cromosoma “nuevo” con el material genético de nuestro antecesor (padre o madre), por lo que recibimos el 50% de material genético de nuestro padre, pero de ambos cromosomas de nuestro padre.
El razonamiento está en que si somos capaces de determinar cuántos trozos diferentes de material genético hemos podido heredar de cada generación de antepasados, podremos compararlos con el número de antepasados, de forma que si el número de trozos supera al de antepasados, podríamos descender de todos ellos, mientras que si el número de trozos es menor que el de antepasados, evidentemente no descendemos de todos ellos.
Por término medio con cada transmisión de material genético, ocurren unas 33 recombinaciones, por lo que recibimos 22 autosomas compuestos de 33 trozos (recombinaciones).
Como podemos ver en la gráfica, a partir de la sexta generación (64 ancestros) hacia atrás las probabilidades de no portar suficientes genes de un antepasado determinado son bastante altas.
¿Es la genética una herramienta útil para el genealogista? En mi modesta opinión SI, pero no es el único método que debe de usarse, puesto que como en cualquier otro tipo de estudio, el poseer información no relacionada que corrobore una determinada dirección, es tan importante como el tener un buen material del que partir.
Y lo más importante de todo, y que nunca debemos de olvidar es que SIN UN ADN DE REFERENCIA NO HAY ESTUDIO GENÉTICO POSIBLE, porque cualquier estudio genético se basa en la comparación de nuestra secuencia con otra de REFERENCIA.
La construcción, disposición y acceso a extensos catálogos de genotipos en todo el mundo hace que cada día, esta herramienta que es la genética, pueda tener más importancia a la hora de plantearnos cualquier tipo de investigación, ya sea médica, poblacional, genealógica, evolutiva, etc.

Muchas gracias por su paciencia y atención.


1 comentario:

  1. Excelente y aunque difícil de entender a veces, nos muestra la inmensidad de la naturaleza. Felicidades.

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