Ora tecniche di nuova generazione a “lettura lunga” hanno finalmente fornito una sequenza attendibile dell’intero cromosoma Y. Lo studio, pubblicato su Nature, fa luce sul funzionamento dei geni che determinano il sesso e la produzione di spermatozoi, sull’evoluzione del cromosoma e sull’eventualità che possa sparire nel giro di alcuni milioni di anni.

Da tempo sappiamo che cromosomi specializzati determinano il sesso negli esseri umani e in altri mammiferi. Le femmine hanno una coppia di cromosomi X, mentre i maschi hanno un cromosoma X e uno Y molto più piccolo. Quest’ultimo determina il sesso maschile perché contiene il gene Sry, responsabile dello sviluppo di un gruppo di cellule in testicolo dell’embrione. I testicoli producono gli ormoni maschili da cui dipende l’evoluzione delle caratteristiche maschili nel neonato. In assenza di cromosoma Y e gene Sry, quelle cellule si evolvono in un’ovaia negli embrioni XX.

Il cromosoma Y è molto diverso dall’X e dagli altri 22 cromosomi del genoma umano: è più piccolo e ha pochi geni (appena 27 rispetto ai circa mille dell’X). Tra questi ci sono l’Sry, alcuni geni che servono per produrre spermatozoi e altri che sembrano essenziali per la vita (molti dei quali con un partner nell’X). Molti geni del cromosoma Y sono presenti in copie multiple. Alcuni si presentano in strani anelli, in cui la sequenza è invertita e si verificano incidenti che duplicano o cancellano i geni. Il cromosoma Y ha anche varie sequenze che non sembrano avere una funzione biologica. Si tratta di dna spazzatura formato da sequenze altamente ripetitive originate da frammenti di vecchi virus e geni morti.

Centocinquanta milioni di anni fa X e Y erano due cromosomi qualunque (negli uccelli lo sono ancora). Ce n’erano due copie, una ereditata da ciascun genitore, come per tutti i cromosomi. Poi in uno dei due si è evoluto l’Sry, creando un nuovo proto-Y che ha avuto un degrado rapido, perdendo una decina di geni attivi ogni milione di anni e passando dai mille iniziali ai 27 attuali. Se il degrado continuasse, il cromosoma Y umano potrebbe scomparire entro pochi milioni di anni (com’è già successo per alcuni roditori).

La prima bozza del genoma umano fu pubblicata nel 1999. Da allora gli scienziati hanno sequenziato tutti i cromosomi comuni, tra cui l’X, con poche lacune, grazie alla tecnica a lettura breve, che consiste nel tagliare il dna in segmenti di un centinaio di basi da riassemblare come un puzzle. Ora le tecniche di nuova generazione hanno permesso di sequenziare le basi su singole molecole lunghe di dna, producendo letture continue di migliaia di basi che hanno aiutato a decifrare il cromosoma Y.

È emerso che questo cromosoma è strano come si pensava. Sono stati scoperti alcuni nuovi geni, ma si tratta di copie aggiuntive di geni di cui si conosceva l’esistenza. È stata analizzata la struttura del centromero (una regione del cromosoma che separa le copie quando la cellula si divide) ed effettuata una lettura completa delle sequenze ripetitive all’estremità del cromosoma Y.

Ma ancora più importante è che i risultati dello studio saranno utili agli scienziati in tutto il mondo. Alcuni team studieranno i geni del cromosoma Y in cerca delle sequenze responsabili del modo in cui l’Sry e i geni spermatici sono espressi, cercando di capire se i geni con partner nell’X hanno sviluppato nuove funzioni. Altri analizzeranno a fondo le sequenze ripetute per stabilire dove e come hanno avuto origine e perché sono state amplificate. Altri ancora esamineranno i cromosomi Y di uomini di varie regioni del mondo per individuare tracce di degrado o di mutamenti evolutivi.

Insomma, per il cromosoma Y è l’inizio di una nuova era. ◆ sdf

Jenny Graves è docente emerita di genetica all’università La Trobe, in Australia.