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Herencia genética y ancestría

Nuestro blog trata de ser siempre divulgativo y cercano, y lo escribimos con el objetivo de que resulte sencillo y comprensible para cualquier lector. En esta ocasión, nos hemos permitido ser un poco más técnicos para explicar ciertos fundamentos básicos de la ancestría genética. Pero no necesitas entender al detalle cada palabra o cada afirmación. Estamos seguros de que, al finalizar la lectura de este post, tendrás los conceptos principales que te habrán permitido comprender mejor qué hay detrás de la creación de un estudio personalizado de ancestros de 24Genetics.

 ¿Qué es la herencia genética?

Para poder entender el alcance de los test de ancestría y comprender la ciencia detrás de los mismos, es necesario explicar cómo se organiza el material genético y cómo funciona la herencia genética.

 

¿Cómo se organiza el material genético?

El material genético es la base química en la que se almacena toda la información necesaria para la producción y regulación de proteínas, y determina el destino de nuestras células y la información que nos define como individuos. El material genético de prácticamente todos los organismos conocidos, con la excepción de ciertos virus, se organiza en forma de ADN (ácido desoxirribonucleico).

Al contenido total de ADN de un organismo se le denomina genoma. El genoma humano puede dividirse en genoma nuclear y genoma mitocondrial.

Por un lado, el genoma nuclear está formado por 23 pares de cromosomas que en conjunto contienen información de, aproximadamente, 20.000 genes, formados por más de 3.000 millones de nucleótidos. Cabe destacar, que de esos más de 3.000 millones de nucleótidos que forman el genoma humano, la variabilidad entre individuos reside únicamente en un 0.1% de las posiciones. Estos 23 pares de cromosomas se organizan en 22 pares de cromosomas autosómicos (o autosomas) y 1 par de cromosomas sexuales, XX para los hombres biológicos, y XY para las mujeres biológicas.
Por otro lado, el genoma mitocondrial consiste en una única cadena circular, cuya herencia es exclusivamente materna.
Podemos entender el genoma como una colección de enciclopedias que contienen toda la información que necesita una persona para crecer y desarrollarse. Esta enciclopedia tiene 23 tomos, cada uno de ellos representando cada uno de los pares de cromosomas, en los que podemos leer los genes, que podríamos representar como las palabras de esta enciclopedia. A su vez, estas palabras están formadas por letras, que, en el caso de los genes, se corresponden con los cuatro tipos de nucleótidos que constituyen el ADN: adenina, timina, citosina y guanina. Para cada una de las posiciones va a haber dos posibles letras (dos posibles nucleótidos), que serán los alelos

Representation of human genetic material.

Figura 1. Representación del material genético humano.

La herencia genética puede definirse como las características que se heredan de padres a hijos. Los caracteres transmisibles son aquellos que vienen fijados en los genes, los cuales constituyen el genotipo, mientras que la manifestación de estos caracteres es lo que constituye el fenotipo. Es importante tener en cuenta que en muchas ocasiones el fenotipo no viene determinado únicamente por el genotipo, sino que también está influido por factores ambientales (1). Haciendo una analogía sencilla para facilitar la comprensión, podríamos decir que en un cuadro, el genotipo está compuesto por el lienzo, el tipo de pigmento, los colores, el pincel, el trazo, etc y el fenotipo es la imagen que vemos.

El término variabilidad genética se refiere a las diferencias en la secuencia de ADN entre individuos o poblaciones, que, como dijimos anteriormente, se reduce a un 0,1% del genoma humano. Las principales fuentes de variabilidad son las mutaciones y la recombinación genética.

¿Qué son las mutaciones?

Las mutaciones son cambios permanentes y heredables en la secuencia de ADN. Las mutaciones de novo se generan cuando ocurre un error en la replicación del ADN que no es corregido por las enzimas de reparación. Es decir, son principalmente errores que no tienen una causa justificada o conocida y provocan una modificación genética. En función de la consecuencia que tenga en el organismo, las mutaciones se clasifican en los siguientes tipos:

  • Deletéreas: perjudiciales para el organismo, por lo que disminuye la efectividad de reproducción, es decir, la probabilidad de dejar descendencia.
  • Beneficiosas: confieren una ventaja adaptativa que aumenta la efectividad de reproducción.
  • Nneutrales (2)(2).

La mayor parte de las mutaciones que tienen lugar en el genoma y que se heredan a la descendencia son beneficiosas o neutras, debido a que no afectan de forma negativa a la viabilidad de los organismos.

¿Qué es la recombinación genética?

La recombinación genética es el proceso por el cual los cromosomas o segmentos cromosómicos homólogos se rompen y unen entre sí, lo que supone la reordenación de las secuencias de ADN. Este proceso tiene lugar durante la meiosis, que es el proceso de división celular que ocurre en la reproducción sexual para la formación de gametos o células sexuales, tanto masculinos (espermatozoides) como femeninos (óvulos).

Genetic recombination

Figura 2. Recombinación genética

De los 23 pares de cromosomas que posee cada persona, cada par tiene un cromosoma heredado del padre y otro, de la madre. Por tanto, en la formación de gametos (espermatozoides y óvulos) de un individuo, se produce la recombinación entre ambos cromosomas de los 23 pares (cromosomas homólogos), tras lo que los 23 cromosomas individuales recombinados formarán parte de cada uno de los gametos. La siguiente generación heredará un cromosoma de cada uno de los progenitores, teniendo así una combinación única de su propio material genético. Esto se ilustra en la siguiente figura:

Representation of human genetic material.

Existen posiciones cromosómicas, denominadas técnicamente loci, algunas de las cuales presentan posibles variantes de secuencias de nucleótidos en un gen (alelos). Entre estas variantes se encuentran los polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs, por sus siglas en inglés Single Nucleotide Polymorphisms), que son variaciones de un único nucleótido presentes en, al menos, el 1% de la población, y se han descrito las frecuencias alélicas de esas variaciones en distintas poblaciones. La frecuencia alélica se define como la proporción de un alelo específico sobre la totalidad de los alelos posibles en una determinada posición y en una población concreta (3).

La diferencia en las frecuencias alélicas entre poblaciones son las que permiten realizar los cálculos de ancestría.

¿Qué es la ancestría?

La ancestría es un término muy amplio y difícil de definir, ya que está sujeto a diversas interpretaciones. En un sentido amplio, puede tener una base genética, geográfica, histórica o cultural.
Desde el punto de vista de la genética, la ancestría se podría definir como el estudio del conjunto de la información genética heredada de nuestros antecesores, con unas mutaciones y variaciones genéticas determinadas, que nos permiten definir nuestros orígenes.
Las poblaciones presentan una variabilidad genética producto de los eventos demográficos en los que han estado implicadas a lo largo de la historia de la humanidad, como las migraciones y las mezclas con otras poblaciones, las enfermedades con alta tasa de mortalidad, el aislamiento geográfico, etc (4). De este modo, nuestra ancestría es el resultado de una compleja mezcla de poblaciones en el tiempo, desde el origen de la especie humana en África, hace unos 300.000 años, hasta la actualidad (5). Dados estos patrones de variabilidad genética, es posible llevar a cabo un análisis de las diferencias y similitudes genéticas que existen entre una persona y diversas poblaciones alrededor del mundo para inferir su ancestría (6).

 

¿Cómo se realizan cálculos de ancestría?

Existen tres tipos de test de ancestría: autosómicos, mitocondriales y del cromosoma Y. Nos centraremos en los test de ancestría autosómicos.

Los test de ancestría autosómicos realizan un análisis de los cromosomas autosómicos, es decir, los pares de cromosomas del 1 al 22, sin incluir el par 23, de carácter sexual (XX o XY). Estos 22 pares de cromosomas son heredados de ambos progenitores, por lo que aportan información conjunta de los linajes materno y paterno (7).

Como dijimos anteriormente, los análisis de ancestría se basan en encontrar similitudes entre la muestra de una persona en concreto y un conjunto de muestras diversas, que conforman el panel o base de datos de referencia, y de las cuales se conoce previamente su ancestría. Para inferir la ancestría, se lleva a cabo la comparación de los SNPs entre ambas, de modo que cuanto mayor sea la coincidencia entre la muestra a analizar y la referencia, mayor será la probabilidad de tener una ancestría común. Estos resultados reflejan, en cierta forma, con qué poblaciones está relacionada la información genética que hemos heredado en la actualidad y, por lo tanto, cuáles son nuestros orígenes genéticos.

Ancestría en 24Genetics

En 24Genetics te ofrecemos información sobre tu ancestría genética a nivel geográfico. Es decir, asociamos tus orígenes genéticos con las regiones geográficas en las que vivieron tus antepasados o con las que estos han mantenido un contacto estrecho (6). Nuestro test de ancestría consiste en uno de los más completos del mercado, con una base de datos de referencia que incluye ADN de personas representativas de más de 1.500 regiones, debido a que sus antepasados han vivido en una región durante generaciones. Nuestra información está clasificada en 175 países, por estados, regiones o incluso provincias, y remontándose entre 700 y 900 años atrás, pudiendo incluso llegar a detectar señales genéticas de hace más de 2.000 años.

 

 

Bibliografía

1. Fenotipo | NHGRI [Internet]. [cited 2022 Jun 20]. Available from: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Fenotipo

2. What is genetic variation | Human genetic variation [Internet]. [cited 2022 Jun 20]. Available from: https://www.ebi.ac.uk/training/online/courses/human-genetic-variation-introduction/what-is-genetic-variation/

3. Strachan T, Read AP. Human Molecular Genetics. Human Molecular Genetics. New York: Garland Science; 2018. 784 p. 

4. Mathieson I, Scally A. What is ancestry? Flint J, editor. PLOS Genetics [Internet]. 2020 Mar 9 [cited 2020 Mar 23];16(3):e1008624. Available from: https://dx.plos.org/10.1371/journal.pgen.1008624

5. Jobling M, Hollox E, Hurles M, Kivisild T, Tyler-smith C. Human Evolutionary Genetics. New York (USA): Garland Science; 2013. 650 p. 

6. Royal CD, Novembre J, Fullerton SM, Goldstein DB, Long JC, Bamshad MJ, et al. Inferring Genetic Ancestry: Opportunities, Challenges, and Implications. American Journal of Human Genetics [Internet]. 2010 May 5 [cited 2022 Jun 17];86(5):661. Available from: /pmc/articles/PMC2869013/

7. Templeton AR. Human Population Genetics and Genomics. Academic Press; 2019. 

Escrito por Debora Pino García

Genetista

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