Una inversión es un reordenamiento cromosómico en el que un segmento de un cromosoma se invierte dentro de su posición original. Una inversión ocurre cuando un cromosoma sufre dos roturas dentro del brazo cromosómico, y el segmento entre las dos roturas se inserta en la dirección opuesta en el mismo brazo cromosómico. Los puntos de ruptura de las inversiones a menudo ocurren en regiones de nucleótidos repetitivos, y las regiones pueden reutilizarse en otras inversiones. [1] Los segmentos cromosómicos en inversiones pueden ser tan pequeños como 1 kilobases o tan grandes como 100 megabases. [2] La cantidad de genes capturados por una inversión puede variar desde un puñado de genes hasta cientos de genes. [3] Las inversiones pueden ocurrir ya sea a través de recombinación ectópica entre secuencias repetitivas o a través de una rotura cromosómica seguida de una unión de extremos no homólogos . [4]
Las inversiones son de dos tipos: paracéntricas y pericéntricas . Las inversiones paracéntricas no incluyen el centrómero y ambos puntos de ruptura ocurren en un brazo del cromosoma. Las inversiones pericéntricas abarcan el centrómero y hay un punto de ruptura en cada brazo [5] .
Las inversiones no suelen causar ninguna anomalía en los portadores, siempre que la reorganización sea equilibrada, sin ADN extra o faltante. Sin embargo, en los individuos que son heterocigotos para una inversión, hay un aumento de la producción de cromátidas anormales (esto ocurre cuando se produce un entrecruzamiento durante el lapso de la inversión). Esto conduce a una menor fertilidad, debido a la producción de gametos desequilibrados. Las inversiones no implican ni pérdida ni ganancia de información genética; simplemente reorganizan la secuencia lineal de ADN.
Las técnicas citogenéticas pueden ser capaces de detectar inversiones, o pueden inferirse inversiones a partir del análisis genético . Sin embargo, en la mayoría de las especies, pequeñas inversiones pasan desapercibidas. Más recientemente, se ha utilizado la genómica comparativa para detectar inversiones cromosómicas, mediante el mapeo del genoma. [6] [7] La genómica de poblaciones también puede utilizarse para detectar inversiones, utilizando áreas de alto desequilibrio de ligamiento como indicadores de posibles sitios de inversión. A las familias humanas que pueden ser portadoras de inversiones se les puede ofrecer asesoramiento genético y pruebas genéticas . [8]
La primera evidencia de una inversión cromosómica fue encontrada en 1921 por Alfred Sturtevant en Drosophila melanogaster . [9] Desde entonces, se han encontrado inversiones en todos los eucariotas . [3] Cuando Sturtevant las descubrió, las inversiones se consideraban áreas de supresión de la recombinación.
Originalmente, estas inversiones se observaron en cromosomas politénicos dentro de las glándulas salivales de larvas heterocigotas de Drosophila melanogaster . [3] En 1970, Theodosius Dobzhansky notó que los genes dentro de una inversión tenían una mayor aptitud que aquellos que se encuentran fuera de las inversiones, aunque esta es un área que necesita más estudios. [10]
Uno de los modelos más recientes de inversiones es el modelo de Kirkpatrick y Barton (2006), que afirma que las inversiones son selectivamente ventajosas al unir alelos adaptativos. Al unir físicamente variantes coadaptadas en múltiples genes para formar versiones distintas (haplotipos) de una inversión, la selección debería ser más eficiente para impulsar estas variantes a una alta frecuencia en una población. Esto contrasta con las regiones no invertidas, que pueden permitir la transmisión de alelos adaptativos y maladaptativos. [11]
Cuando un cromosoma portador de inversión se empareja con un cromosoma homólogo no invertido (heterocigotos de inversión) durante la meiosis , no logran hacer sinapsis correctamente y se forman bucles de inversión. Un entrecruzamiento dentro del bucle puede producir gametos desequilibrados . En una inversión paracéntrica, la recombinación da como resultado una cromátida dicéntrica y una cromátida acéntrica. Durante la anafase , ambos recombinantes se enfrentan a problemas. La cromátida acéntrica es atraída hacia un polo o hacia el otro, y el recombinante dicéntrico genera puentes dicéntricos al ser atraído en dos direcciones. [12]
En una inversión pericéntrica se producen cromosomas desequilibrados similares. Los cromosomas recombinantes resultantes de estos cruces incluyen deleciones y duplicaciones . La descendencia producida por dichos gametos es en su mayoría inviable y, por lo tanto, la recombinación se suprime indirectamente dentro de las regiones invertidas. [12]
La recombinación suprimida entre heterocigotos de inversión brinda una oportunidad para la evolución independiente de los arreglos ancestral e invertido. Al principio, el arreglo invertido carece de variación, mientras que el ancestral no. Si el haplotipo invertido no se pierde (por ejemplo, debido a la deriva ), la variación en el arreglo invertido puede aumentar con el tiempo y la tasa de recombinación en la región invertida se restaura en cierta medida a medida que se introducen más homocigotos. [13]
Las inversiones cromosómicas han ganado mucha atención en la investigación evolutiva debido a su papel potencial en la adaptación local y la especiación. Debido a que los haplotipos de inversión no recombinantes pueden albergar múltiples variantes genéticas coadaptadas, se cree que las inversiones facilitan la adaptación local a diferentes entornos porque la selección natural es más eficiente en impulsar dichas variantes adaptativas vinculadas a una alta frecuencia dentro de una población. [14] Sin embargo, demostrar empíricamente la presencia de variantes genéticas coadaptadas y vinculadas dentro de las inversiones es difícil porque los haplotipos de inversión no se recombinan. Además, este posible efecto positivo de las inversiones cromosómicas para la adaptación a diferentes entornos se basa en el supuesto de que las variantes genéticas adaptativas vinculadas a distintos haplotipos de inversión están efectivamente coadaptadas. Sin embargo, es probable que esta idea no se cumpla en situaciones en las que las poblaciones experimentan una selección que varía espacial o temporalmente. Debido a la selección fluctuante de variantes ligadas a la inversión, la ausencia de recombinación entre haplotipos de inversión que albergan variantes genéticas distintas puede entonces restringir en lugar de ayudar la adaptación a entornos distintos. [15] Por lo tanto, la importancia de las inversiones cromosómicas en la adaptación a diferentes entornos sigue siendo un problema empírico abierto en la genética evolutiva.
El polimorfismo de inversión se puede establecer de dos maneras. La deriva genética o la selección pueden dar como resultado la fijación de una inversión en una población local. El polimorfismo de inversión puede resultar del flujo genético entre esta población y una población sin la inversión. La selección equilibradora también puede dar como resultado un polimorfismo de inversión por dependencia de la frecuencia o sobredominancia . [13] Las diferencias de aptitud entre el cromosoma invertido y el ancestral pueden producir un polimorfismo estable o pueden dar como resultado la fijación de uno u otro cromosoma. [16]
Las inversiones han sido esenciales para la evolución de los cromosomas sexuales . En los mamíferos, el cromosoma Y no puede recombinarse con el cromosoma X, casi en toda su longitud. Esta porción no recombinante es el resultado de una serie de inversiones que se superponen. La selección favorece la disminución de la tasa de recombinación entre los loci determinantes del sexo y los genes antagónicos al sexo. Esto provoca un desequilibrio de ligamiento entre el locus determinante masculino y un alelo en otro locus que es beneficioso para los machos. Esto puede suceder a través de inversiones que resultan en un bloque no recombinante que incluye ambos loci, como es el caso del cromosoma Y de los mamíferos. [16]
Las inversiones también pueden ser esenciales en el origen de nuevos cromosomas sexuales. Pueden causar desequilibrio de ligamiento entre una mutación determinante del sexo y loci antagónicos al sexo y crear un nuevo cromosoma sexual a partir de un autosoma. [17]
Las inversiones pueden estar involucradas en la especiación de múltiples maneras. Dado que las inversiones heterocigóticas pueden ser subdominantes , pueden causar pérdida de aptitud híbrida, lo que resulta en aislamiento poscigótico . También pueden acumular diferencias seleccionadas entre especies, lo que causa aislamiento tanto pre como poscigótico. [16]
Las inversiones a menudo forman clines geográficos en frecuencia que pueden indicar su papel en la adaptación local. Un ejemplo destacado de un cline de este tipo es la inversión 3RP en Drosophila melanogaster que se puede observar en tres continentes diferentes. [16] Cuando una inversión contiene dos o más alelos localmente adaptativos, puede ser seleccionada y propagada. Por ejemplo; en la mariposa Heliconius numata , 18 genes que controlan los colores están vinculados entre sí por inversiones, ya que juntos confieren una mayor aptitud. [18]
El Sistema Internacional de Nomenclatura Citogenómica Humana (ISCN) es un estándar internacional para la nomenclatura de los cromosomas humanos , que incluye nombres de bandas, símbolos y términos abreviados utilizados en la descripción de los cromosomas humanos y las anomalías cromosómicas. Las abreviaturas incluyen inv para inversiones. [20]
