Cromosomas politénicos: aplicaciones en citología y taxonomía

Balbiani (1881) descubrió el cromosoma politeno en las glándulas salivales de las larvas de insectos. Los cromosomas politénicos son un tipo de cromosomas gigantes, que se forman debido a la replicación de los cromosomas sin divisiones celulares denominada endomitosis. Las hebras de ADN se mantienen unidas debido a la sinapsis y forman una estructura más grande que los cromosomas normales. Los centrómeros de todos los cromosomas forman una estructura altamente condensada llamada cromocentro, haciendo que los brazos de los cromosomas se unan como en el caso de Drosophila. En algunas especies de insectos como los mosquitos, el cromocentro no está fuertemente condensado y cada brazo se separa durante las preparaciones citológicas. Un cromosoma politénico está presente en los tejidos de las glándulas salivales, los túbulos de Malpighi y el intestino de los insectos dípteros. Los cromosomas politénicos se ven en insectos, mamíferos y también en plantas. Los cromosomas politénicos se producen en células que necesitan expresar más productos génicos. Las células que tienen cromosomas politénicos son de naturaleza poliploide. El número de hebras en el cromosoma politénico varía y son alrededor de 1024 hebras en Drosophila debido a 9 ciclos de replicaciones de cada cromosoma.

Los cromosomas politénicos tienen estructuras especializadas llamadas puffs, que son una región activa de expresión génica. Las bocanadas son de naturaleza dinámica y dependiendo de las diferentes etapas de estrés del organismo y del medio ambiente, el tamaño y la posición cambian. Las bocanadas más grandes se llaman anillos de Balbiani. La sinapsis cromosómica solo se ve en la meiosis y en la mitosis, la sinapsis cromosómica solo se ve en el cromosoma politene, donde los cromosomas homólogos se mantienen unidos durante el proceso de politinización. Los cromosomas politénicos expresan más productos génicos necesarios para el desarrollo y la morfogénesis de los organismos. Por lo general, los cromosomas politénicos están presentes en la última etapa larvaria del insecto, donde se necesita más proteína para el desarrollo de las pupas. La politinización ayuda al organismo a conservar energía durante el desarrollo, donde las células solo aumentan el contenido de ADN y se elimina la fase de división celular, conservando así la energía y el tiempo necesarios para la división celular porque la fase de desarrollo es más corta en los insectos. El cromosoma politene de Drosophila consta de 5 brazos con un cromocentro.

8. El primer par es alosoma y los otros tres son autosomas. El cuarto cromosoma es un cromosoma acrocéntrico corto y el cromosoma X también es acrocéntrico y el Y es heterocromático submetacéntrico y los autosomas segundo y tercero son metacéntricos. Durante el proceso de politinización, todos los centrómeros de 4 cromosomas se fusionan para formar el cromocentro. Los 5 brazos del cromosoma politeno en Drosophila se designan como 2L, 2R, 3L, 3R y X. El brazo corto del cromosoma X, que es altamente heterocromatínico, forma parte del cromocentro. El cuarto cromosoma tiene menos eucromatina, por lo que también forma parte del cromocentro. En los hombres, el cromosoma Y también es muy heterocromatínico y forma parte del cromocentro. Por lo tanto, el cromosoma politene de Drosphila tiene 5 brazos de 8 cromosomas. Los cromosomas politénicos tienen una amplia aplicación en el campo de la citología, la expresión génica, la evolución y la especiación. Debido al tamaño de los cromosomas politénicos, las aberraciones cromosómicas como inversiones, duplicaciones y deleciones se pueden identificar fácilmente.

Los brazos de los cromosomas politénicos, cuando se tiñen con un tinte, tienen patrones específicos llamados bandas. Las bandas se desarrollan debido a la naturaleza de eucromatina y heterocromatina del ADN. Las bandas claras son las regiones de eucromatina y las bandas oscuras son la región de heterocromatina. Estas bandas son características de cada brazo cromosómico y también específicas de cada especie. Según el patrón de bandas del cromosoma politene, se identifican los cromosomas y, debido a su patrón de bandas específico, se identifican las especies. La identificación de subespecies es un desafío importante en la taxonomía, el patrón de bandas en el cromosoma politénico ayuda en la identificación de subespecies porque los patrones de bandas de los brazos cromosómicos son únicos para cada subespecie. Además, las bandas ayudan a detectar aberraciones cromosómicas como deleciones y duplicaciones. Es interesante observar las inversiones del tipo aberración cromosómica, donde cierta parte del ADN en uno de los cromosomas homólogos se invierte y durante la sinapsis mitótica en el cromosoma politénico, la región invertida forma un bucle que puede detectarse fácilmente en observaciones microscópicas.. El estudio adicional de las inversiones es de gran importancia en los artrópodos porque las inversiones a veces se asocian con la especiación y el desarrollo de resistencia a los insecticidas. Como los cromosomas politénicos son de gran tamaño, la identificación de genes con la técnica de hibridación es mucho más fácil de visualizar bajo el microscopio.