Genealogia genètica

De Viquipèdia
Jump to navigation Jump to search

La genealogia genètica és l'ús combinat de la genealogia tradicional i l'anàlisi de l'ADN per tal d'establir el grau de parentesc entre dos individus i trobar avantpassats comuns.[1]

El genoma humà es compon de 23 parells de cromosomes, 22 dels quals són fruit de la recombinació aleatòria del material genètic de les generacions precedents. Aquests cromosomes, anomenats autosomes, contenen fragments d'informació genètica dels avantpassats de totes les branques. El parell restant és l'anomenat parell sexual, ja que determina el sexe de l'individu. En el cas de les dones està format per dos cromosomes X, mentre que els homes presenten un cromosoma X i un cromosoma Y. Les particularitats en la transmissió d'aquests dos cromosomes, juntament amb la petita seqüència d'ADN continguda als mitocondris, permet resseguir línies genealògiques concretes.

Existeixen, doncs, tres tipus principals de proves d'ADN amb finalitats genealògiques: autosòmiques, mitocondrials i del cromosoma Y. Cadascuna d'aquestes proves aporta diferent informació genealògica.

Història[modifica]

George Darwin, fill de Charles Darwin, fou el primer en estimar la freqüència dels matrimonis entre cosins germans.

Es pot dir que la investigació de cognoms en genètica es remunta a George Darwin, fill de Charles Darwin. El 1875, George Darwin va estimar la freqüència dels matrimonis entre cosins germans i va calcular la incidència del matrimoni entre persones del mateix cognom (isonímia). Va arribar a una xifra entre el 2,25% i el 4,5% de matrimonis entre cosins a la població de Gran Bretanya, més alta entre les classes altes i més baixa en la població rural general.[2] En treballs posteriors també s'empraven els cognoms com a marcadors en l'estudi de consanguinitat i relació genètica entre poblacions. A partir de la dècada de 1990, els progressos en genòmica van permetre realitzar aquest tipus d'estudis emprant l'anàlisi de l'ADN.

El doctor Karl Skorecki, un uròleg canadenc d'ascendència jueva asquenazita, estava sorprès pel fet que un col·lega jueu sefardita, cohen com ell, fos físicament molt diferent. La tradició jueva diu que tots els Cohen (i els cognoms que se'n deriven) descendeixen del sacerdot Aaron, germà de Moisès. Skorecki pensava que si realment eren els descendents d'un sol progenitor, haurien d'haver heretat la mateixa quantitat de marcadors genètics i podrien haver mantingut alguns trets comuns. Per posar a prova aquesta idea, es va posar en contacte amb el professor Michael Hammer de la Universitat d'Arizona, investigador en genètica molecular i pioner en la recerca sobre el cromosoma Y. La publicació de les seves troballes a la revista Nature el 1997[3] va crear una onada de protesta en cercles científics i religiosos. La probabilitat de trobar un marcador determinat era més elevada en homes jueus descendents de les famílies dels sacerdots que en la resta de la població jueva. Aparentment, una línia comuna s'havia preservat estrictament durant milers d'anys. D'altra banda, els resultats van mostrar que les ruptures de la línia masculina (falses paternitats) eren poc freqüents.

El primer a provar aquest nou mètode de cerca per als cognoms va ser Bryan Sykes, un biòleg molecular de la Universitat d'Oxford. L'estudi del seu cognom Sykes va obtenir resultats positius amb l'assaig de només quatre marcadors del cromosoma Y. Va demostrar que la genètica podria convertir-se en una eina interessant al servei de la genealogia i la història.

L'abril de 2000, l'empresa Family Tree DNA va realitzar les primeres ofertes comercials de proves genètiques per a la genealogia. Va ser la primera vegada que es va verificar una teoria dels cromosomes Y individuals fora d'un estudi universitari. A més, el concepte d'un estudi dels cognoms de Sykes, que havia estat adoptat per diversos investigadors universitaris fora d'Oxford, es va estendre als projectes sobre cognoms (una forma inicial de xarxa social) i aquests esforços van ajudar a difondre aquest nou coneixement a genealogistes innovadors arreu del món.

El 2001, Sykes va escriure el llibre Les set filles d'Eva, en el qual va definir els set grans haplogrups d'ancestres europeus. L'èxit del llibre al públic, juntament amb l'augment de l'accessibilitat de les proves d'ADN per a la genealogia, va generar ràpidament un èxit creixent en la genealogia genètica, especialment en els països anglosaxons, mentre que en altres països eren més reticents i poc freqüents. El 2003, la utilitat de les proves d'ADN per als cognoms va ser confirmat oficialment per un article de Jobling i Tyler-Smith a Nature Reviews Genetics.[4] La demanda de proves i el nombre d'empreses que n'oferien va augmentar considerablement.

Un altre pas en el reconeixement de la genealogia genètica va ser el Projecte Genogràfic. Es tracta d'un projecte de recerca iniciat el 2005 per National Geographic i IBM, en associació amb la Universitat d'Arizona i Family Tree DNA. Encara que el seu objectiu és principalment antropològic i no genealògic, la venda per al projecte de més de 350.000 kits d'anàlisi al públic l'abril de 2010, va permetre provar dotze marcadors STR del cromosoma Y, o bé mutacions en la regió HVR1 de l'ADN mitocondrial. Això ha augmentat el coneixement públic de la genealogia genètica. Les vendes anuals d'assaigs de totes les empreses i laboratoris s'estimen en 60 milions de dòlars (2006).

ADN autosòmic[modifica]

Cada progenitor aporta a l'individu un dels dos cromosomes que formen els 22 parells de cromosomes autosòmics. Alhora, cada cromosoma és una recombinació aleatòria del corresponent parell de cromosomes dels progenitors.

El genoma humà es compon de per 23 parells de cromosomes que es troben al nucli de totes les cèl·lules. Cada parell el conforma un cromosoma provinent del pare i un altre de la mare, de manera que un individu rep la meitat exacta del material genètic de cadascun dels seus pares. Els 22 parells de cromosomes autosòmics, numerats de l'1 al 22, són fruit de les successives recombinacions aleatòries que s'han anat produint al llarg de les generacions anteriors, de manera que contenen informació genètica dels avantpassats de totes les branques.

El component principal d'una prova d'ADN autosòmic són les coincidències amb altres individus, ja que es considera que dos individus tenen un avantpassat comú quan comparteixen un segment d'ADN en una regió concreta del genoma amb una longitud superior a un llindar establert per l'empresa d'anàlisi. D'aquesta manera, s'obvien les coincidències degudes a l'atzar. La unitat de segments d'ADN és el centimorgan (cM) i com a referència, el genoma humà complet és d'uns 6500 cM. La majoria de les empreses mostren als clients quants cM comparteixen i en quants segments estan repartits. A partir del nombre de segments i de la seva longitud es pot donar una estimació del grau de parentiu entre dos individus. A causa de la naturalesa aleatòria en la transmissió de l'ADN, aquesta estimació és menys evident en el cas de parents llunyans, fins al punt que alguns cosins més llunyans ni tan sols presenten coincidències.

Anàlisi del cromosoma X[modifica]

Els resultats de l'anàlisi del cromosoma X solen incloure's en proves d'ADN autosòmic. Tant els homes com les dones reben un cromosoma X de la seva mare, però només elles reben un segon cromosoma X del seu pare. El cromosoma X té un patró de transmissió especial que pot servir per reduir significativament les possibles línies ancestrals en comparació amb l'ADN autosòmic. Per exemple, una coincidència en el cromosoma X amb un home només pot venir del seu costat matern. Igual que l'ADN autosòmic, l'ADN del cromosoma X experimenta una recombinació aleatòria en cada generació excepte els cromosomes X del pare als fills, que es transmeten sense canvis.

Composició ètnica[modifica]

Moltes empreses ofereixen un desglossament percentual per ètnia o regió. En general, el món s'especifica en unes 20-25 regions, i s'indica el percentatge aproximat d'ADN heretat de cadascuna. Això sol fer-se comparant la freqüència de cada marcador d'ADN autosòmic provat a molts grups de població. La fiabilitat d'aquest tipus de prova depèn de la mida de la població comparada, el nombre i valor informatiu dels marcadors analitzats i el grau d'amalgama de la persona analitzada. Anteriorment, les estimacions d'ètnia sovint eren inexactes, però la precisió ha millorat en gran mesura. En general, els resultats a nivell continental són precisos, però les afirmacions més específiques de la prova poden resultar incorrectes. Per exemple, els europeus solen rebre una proporció exagerada d'ascendència escandinava. En general, les empreses que ofereixen aquest servei actualitzen les bases de dades i els algorismes per al càlcul, de forma que aquesta estimació de l'ètnia es pot veure constantment modificada.

Cromosoma Y i llinatge patern[modifica]

Les similituds i diferències entre cromosomes Y permet definir diferents haplogrups i relacionar-los entre ells per tal de construir-ne l'arbre filogenètic

El 23è parell de cromosomes del genoma humà està constituït pels cromosomes sexuals: XY en cas dels homes i XX en el cas de les dones. La presència del cromosoma Y és, doncs, el que determina si l'individu és mascle o femella. La seva transmissió, del pare als fills mascles, es produeix pràcticament sense alteracions, la qual cosa permet traçar el llinatge patern.[5]

Hi ha dues maneres d'estudiar el cromosoma Y, segons si s'empren marcadors STR o SNP.

Marcadors STR[modifica]

L'anàlisi comparativa del cromosoma Y més comuna és mitjançant els marcadors STR (de l'anglès Short Tandem Repeat), que consisteixen en la repetició d'un patró curt (entre 2 i 6 bases) en una secció concreta del cromosoma, essent el nombre de repeticions d'aquest patró el valor del marcador en qüestió. Per exemple, la seqüència GTATGTATGTAT està formada per la repetició del patró GTAT tres vegades, per la qual cosa aquest marcador tindria un valor de 3.

Els marcadors STR muten de forma aleatòria i amb relativa freqüència al llarg de les generacions, ja sigui augmentant o disminuint el seu valor. Una comparació entre els resultats de dos individus permet una estimació del parentiu en termes d'anys o generacions.[6] A mesura que s'augmenta el nombre de marcadors analitzats (habitualment entre 12 i 111), disminueix la possibilitat de tenir coincidències aleatòries i, en conseqüència, les coincidències es poden considerar rellevants des del punt de vista genealògic.[7]

El 2011, els laboratoris comercials recomanaven provar almenys 25 marcadors STR, ja que els resultats seran més discriminants i eficients com més marcadors es provin. Una prova de 12 marcadors de STR no sol ser prou discriminatòria per proporcionar conclusions sobre un cognom comunament utilitzat. Family Tree DNA, per exemple, ofereix l'opció de provar 37, 67 o 111 marcadors del cromosoma Y.[8]

Mitjançant l'anàlisi de marcadors STR es pot fer una estimació de l'haplogrup. Tanmateix, per tal de confirmar i concretar la posició dins de l'arbre filogenètic és necessari un estudi detallat de marcadors SNP.

Marcadors SNP i haplogrups[modifica]

Un polimorfisme de nucleòtids simples (SNP, de l'anglès Single Nucleotid Polymorphism) és el canvi d'un únic nucleòtid en un punt concret de la seqüència seqüència d'ADN. Aquestes mutacions es produeixen a un ritme extremadament lent.

Les diferències observades entre les seqüències del cromosoma Y permet agrupar-les en els diferents haplogrups i relacionar-les entre elles per formar un arbre filogenètic. Cadascuna de les branques d'aquest "arbre genealògic" correspon a un d'aquests haplogrups i representa una mutació puntual en la seqüència del cromosoma Y. Alhora, les diferents branques descendeixen d'un mateix home, anomenat Adam cromosòmic i que va viure probablement entre fa 60.000 i 100.000 anys a Àfrica.[9] La distribució geogràfica dels diferents haplogrups arreu del planeta ha permès resseguir l'expansió de la humanitat al llarg de la història, des de la seva sortida d'Àfrica.[10]

Tot i que la major part d'haplogrups es van formar fa milers d'anys, algunes mutacions s'han produït en els darrers segles, donant lloc a branques menors, anomenades "SNPs familiars", que s'ajusten dins del marc temporal genealògic.[11]

Cromosoma Y i cognoms[modifica]

En les societats on el nom familiar es transmet a través del pare cap als fills, es pot establir un paral·lelisme entre aquest marcador social i el marcador biològic que representa el cromosoma Y. L'estudi del cromosoma Y permet doncs resseguir un cognom fins al seu origen, establir si aquest procedeix d'un o de diferents fundadors i, en conseqüència, determinar si dos individus portadors del mateix cognom descendeixen per la línia masculina d'un mateix avantpassat. Aquest paral·lelisme, però, es pot trencar per un seguit de circumstàncies, com poden ser les falses paternitats, les adopcions o la transmissió del cognom matern.[12]

ADN mitocondrial i llinatge matern[modifica]

L'ADN mitocondrial és el petit cromosoma circular que es troba a l'interior dels mitocondris. A aquests orgànuls que es troben a les cèl·lules sovint se'ls ha descrit com plantes d'energia cel·lular, ja que exerceixen aquesta funció.[13] Els mitocondris, i per tant l'ADN mitocondrial, es transmeten de la mare als fills a través de l'òvul.

L'ADN mitocondrial (ADNmt) és la seqüència d'ADN que es troba als mitocondris, en contraposició a la resta d'ADN que es troba al nucli cel·lular. Consisteix en una cadena circular d'una llargada aproximada de 16.569 parells de bases, molt per sota dels 3.200 milions de parells de bases del genoma humà, i conté uns 37 gens, la major part dels quals estan implicats en processos de respiració cel·lular.

Arbre filogenètic dels principals haplogrups mitocondrials

En la major part dels organismes pluricel·lulars, inclosos els humans, la transmissió de l'ADNmt es transmet de forma directa de la mare als fills, a través de l'òvul. L'acumulació de mutacions que experimenta l'ADNmt al llarg de generacions permet agrupar les diferents línies maternes en haplogrups mitocondrials i dibuixar un arbre filogenètic de l'ADNmt, de forma anàloga al cas del cromosoma Y. En aquest cas, les diferents branques convergeixen en una avantpassada comú anomenada Eva mitocondrial, que hauria viscut a Àfrica fa uns 200.000 anys.[14]

També de forma anàloga al cas del cromosoma Y, la diversitat dels haplogrups mitocondrials, la relació entre ells i la seva distribució geogràfica permet establir les grans migracions de la humanitat que la van portar a dispersar-se des d'Àfrica cap a la resta del planeta.

  • Europa meridional: J, K
  • Europa septentrional: H, T, U, V, X
  • Orient Pròxim: J, N
  • Àfrica: L, L1, L2, L3, L3
  • Àsia: A, B, C, D, E, F, G
  • Amèrica (nadius americans): A, B, C, D, X

Pel que fa als haplogrups europeus, el genetista humà Bryan Sykes afirma que existeixen set llinatges mitocondrials pels europeus moderns (tot i que d'altres investigadors estimen que n'hi ha onze o dotze). Al seu llibre Les set filles d'Eva, Sykes defineix aquests haplogrups com els descendents de set dones, anomenades Velda, Helena, Tara, Catrine, Úrsula, Xènia i Jasmine, que van viure en diferents regions d'Europa i períodes històrics compresos entre els 10.000 i 45.000 anys enrere.[15]

Pel que fa al seu anàlisi, per convenció l'ADNmt es divideix en tres regions. la regió codificant (00577-16023) i dues regions hípervariables (HVR1 [16024-16569] i HVR2 [00001-00576]). L'anàlisi de les regions hípervariables permet determinar l'haplogrup mitocondrial, tot i que des del punt de vista genealògic, l'estudi de la seqüència completa dóna una major informació. No obstant això, hi ha una certa controvèrsia en el fet que l'anàlisi de la regió codificant pot revelar informació mèdica de l'individu.[16]

Els resultats de l'anàlisi de l'ADNmt es comparen amb una seqüència de referència (rCRS o RSRS) i s'expressen com a mutacions respecte d'aquesta seqüència.[17]

Referències[modifica]

  1. Nieto, Mireia. Nuevas genealogías: ¿cómo abordar el árbol genealógico en el siglo XXI? (en castellà). 1a edició. Barcelona: Tataranietos, 2014, p. 151. ISBN 9788461729562. 
  2. Darwin, George H. «Note on the Marriages of First Cousins». Journal of the Statistical Society of London, 38, 3, setembre 1875, pàg. 344. DOI: 10.2307/2338771.
  3. Skorecki, Karl; Selig, Sara; Blazer, Shraga; Bradman, Robert; Bradman, Neil; Waburton, P. J.; Ismajlowicz, Monica; Hammer, Michael F. «Y chromosomes of Jewish priests». Nature, 385, 6611, 02-01-1997, pàg. 32–32. DOI: 10.1038/385032a0.
  4. Jobling, Mark A.; Tyler-Smith, Chris «The human Y chromosome: an evolutionary marker comes of age». Nature Reviews Genetics, 4, 8, 2003, pàg. 598–612. DOI: 10.1038/nrg1124.
  5. Bettinger; Wayne, 2016, p. 30.
  6. Bettinger; Wayne, 2016, p. 35.
  7. Aulicino, 2014, p. 20.
  8. Bettinger, 2016, p. 77.
  9. Redmonds; King; Hey, 2011, p. 159.
  10. Manrubia; Zanette, 2013, p. 118-123.
  11. Bettinger, 2016, p. 78.
  12. Calafell, Francesc «Els camins paral·lels de gens i cognoms» (PDF). Paratge, 23, 2012, pàg. 59-67 [Consulta: 13 juny 2018].
  13. Siekevitz, Philip «Powerhouse of the cell» (en anglès). Scientific American, 197, 1957, pàg. 131–140. DOI: 10.1038/scientificamerican0757-131 [Consulta: 21 novembre 2017].
  14. Manrubia; Zanette, 2013, p. 123-127.
  15. Manrubia; Zanette, 2013, p. 125.
  16. Bettinger; Wayne, 2016, p. 50.
  17. Aulicinio, 2014, p. 26-28.

Bibliografia[modifica]

Vegeu també[modifica]

Enllaços externs[modifica]