Centimorgan

En genética , un centimorgan (abreviado cM ) o unidad de mapa ( mu ) es una unidad para medir el ligamiento genético . Se define como la distancia entre posiciones cromosómicas (también llamadas loci o marcadores ) para las cuales el número promedio esperado de entrecruzamientos cromosómicos en una sola generación es de 0,01. Se usa frecuentemente para inferir la distancia a lo largo de un cromosoma. Sin embargo, no es una distancia física real.

El número de pares de bases al que corresponde varía ampliamente en todo el genoma (diferentes regiones de un cromosoma tienen diferentes propensiones al entrecruzamiento ) y también depende de si la meiosis en la que tiene lugar el entrecruzamiento forma parte de la ovogénesis (formación de gametos femeninos) o de la espermatogénesis (formación de gametos masculinos).

En los humanos, un centimorgan corresponde a aproximadamente 1 Mb (1.000.000 de pares de bases o nucleótidos ) en promedio. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Esta relación es solo aproximada, ya que la distancia cromosómica física correspondiente a un centimorgan varía de un lugar a otro en el genoma, y ​​también varía entre hombres y mujeres, dado que la recombinación durante la formación de gametos en las mujeres es significativamente más frecuente que en los hombres. Kong et al. calcularon que el genoma femenino tiene una longitud de 4460 cM, mientras que el genoma masculino tiene solo 2590 cM. ^{​​[ 3 ]}

En cambio, en Plasmodium falciparum un centimorgan corresponde a unos 15 kb ; los marcadores separados por 15.000 nucleótidos tienen una tasa esperada de entrecruzamientos cromosómicos de 0,01 por generación.

Cabe señalar que los genes no sinténicos (genes que residen en cromosomas diferentes) no están ligados entre sí, por lo que las distancias en cM no son aplicables a ellos.

Debido a que la recombinación genética entre dos marcadores se detecta solo si hay un número impar de entrecruzamientos cromosómicos entre los dos marcadores, la distancia en centimorgans no se corresponde exactamente con la probabilidad de recombinación genética. Suponiendo la función de mapeo de Haldane , ideada homónimamente por JBS Haldane , el número de entrecruzamientos cromosómicos se distribuye según una distribución de Poisson , ^{[ 4 ]} una distancia genética de d centimorgans dará lugar a un número impar de entrecruzamientos cromosómicos y, por lo tanto, a una recombinación genética detectable, con probabilidad

${\displaystyle \ P({\text{recombinación}}|{\text{enlace de }}d{\text{ cM}})=\sum _{k=0}^{\infty }\ P(2k+1{\text{cruzamientos}}|{\text{enlace de }}d{\text{ cM}})}$

${\displaystyle {}=\sum _ {k=0}^{\infty }e^{-d/100}{\frac {(d/100)^{2\,k+1}}{(2\,k+1)!}}=e^{-d/100}\sinh(d/100)={\frac {1-e^{-2d/100}}{2}}\,,}$

donde sinh es la función seno hiperbólico . La probabilidad de recombinación es aproximadamente d /100 para valores pequeños de d y se aproxima al 50% cuando d tiende a infinito.

La fórmula se puede invertir, dando la distancia en centimorgans como función de la probabilidad de recombinación:

${\displaystyle d=50\ln \left({\frac {1}{1-2\ P({\text{recombinación}})}}\right)\,.}$

• 7050 cM, son gemelos idénticos (o en realidad la misma persona; 0 pasos);
• 3525 cM, son padre e hijo (1 paso);
• 1762 cM, son (muy probablemente) abuelo y nieto, o medio hermanos (dos hermanastros);
• 881 cM, son (probablemente) bisabuelo y bisnieto, o medio tío/tía y medio sobrino/sobrina (3 pasos);
• 440 cM, son (probablemente) tatarabuelos y tataranietos, o medio tíos abuelos y medio sobrinos nietos, o medios primos (4 pasos);

etc. El margen de error aumenta con cada paso, de modo que más allá de unos 4 pasos los rangos se superponen hasta tal punto que resulta difícil establecer cuántos pasos están involucrados, y más allá de unos 7 pasos cualquier relación es tenue.

La cifra de 7050 cM correspondiente a la relación entre el ADN propio y el gemelo se corresponde con la suma de las longitudes en cM del ADN humano para hombres y mujeres.

Debido a que algunas recombinaciones dan como resultado gametos inviables, o descendencia que no puede reproducirse por sí misma, las distancias genéticas observadas en las familias tienden a ser menores (mayor en cM compartido) que las predichas por los modelos basados ​​únicamente en las tasas de recombinación física .

El centimorgan fue nombrado en honor al genetista Thomas Hunt Morgan por JBS Haldane . ^{[ 5 ]} Su unidad de origen, el morgan, rara vez se utiliza hoy en día.

• Tasa de mutación