¿Por qué el genoma se divide en varios cromosomas y no en un solo cromosoma grande?

El principal contendiente de "por qué" en mi laboratorio anterior es que si un cromosoma se vuelve demasiado largo, una célula no puede aislar completamente la cromátida en una célula hija. Es decir, en un cromosoma gigante, los brazos del cromosoma van tan lejos detrás del centrómero, que los brazos de dos cromosomas hermanos aún se tocan, incluso a través del centrómero han llegado a los polos opuestos de una célula en división. Esto evita la reforma nuclear. También significaría que el tamaño de la célula determinará el tamaño máximo del cromosoma.

En la actualidad esto es una hipótesis. Acabamos de crear el método para hacer cromosomas sintéticos ultra grandes. Esperaba una respuesta de 3 a 5 años (2021-2023). Sin embargo, decimos que no hay nada especial en un número de cromosomas.

Respuesta corta: los humanos se reproducen sexualmente y la evolución, con algunos efectos aleatorios, ha llevado a 23 pares de cromosomas.

Explicado:

Se reproducen sexualmente : las bacterias tienen una gran pieza de ADN. Esto funciona para las bacterias porque copiarán todo su ADN y dividirán las dos copias creando dos "clones" el uno del otro. Los seres humanos, por otro lado, tienen la mitad de la cantidad de material genético en sus células sexuales (esperma y óvulo), que cuando se combinan en un cigoto suma la cantidad total o normal de ADN. Esta es la razón por la que casi todas las células del cuerpo humano tienen 23 pares o 46 cromosomas en total. Para tener reproducción sexual, por lo tanto, necesitamos al menos 2 cromosomas en las células normales o diploides.

Aleatoriedad : si bien la evolución a menudo se enseña como un proceso muy dirigido, en realidad hay una gran cantidad de aleatoriedad que cambia los resultados. El mejor ejemplo es que los simios, nuestro descendiente más cercano, tienen 24 cromosomas. Al convertirse en humanos, dos de estos cromosomas se fusionaron al azar en el cromosoma 2 humano. Si bien podría haber alguna ventaja de selección, no está claro cuál sería. Del mismo modo, muchas otras especies tienen una variedad de número de cromosomas . Los biólogos no han podido relacionar directamente una causa para la cantidad de cromosomas en cada especie (ver UCSB y el Museo de Innovación) y, por lo tanto, han determinado que el número se basa principalmente en efectos aleatorios. Una buena metáfora es que un cromosoma es una estantería y genes libros, el carácter de una biblioteca no se define por el número de estanterías o libros, sino por el contenido de los libros.

Evolución : los cromosomas cumplen varias funciones importantes en una célula. En primer lugar, durante la vida celular normal, se deshacen parcialmente y ganan/pierden diferentes marcadores (marcas de histonas), que pueden indicar a diferentes proteínas qué genes deben transcribirse. En segundo lugar, durante la mitosis los cromosomas deben volverse muy compactos y dividirse exactamente a lo largo del plano mitótico, y durante la meiosis los cromosomas se cruzan, intercambiando ADN con el otro par. La mecánica de cada evento se basa inherentemente en el tamaño y el número de cromosomas. Para todas estas funciones, el número de cromosomas claramente tiene algún impacto, aunque la relación exacta no está clara. Entonces, si bien la evolución puede seleccionar un número óptimo, la fuerza de la selección probablemente sea muy débil y esté dominada por los efectos aleatorios.