Mutaciones

Conoce los efectos en la expresión génica de alterar el ADN mediante diversos agentes físicos y químicos: las mutaciones.

Las mutaciones son una de las fuerzas evolutivas que operan sobre las poblaciones, introduciendo cambios en las secuencias génicas existentes, correlacionándose o no con las presiones selectivas del entorno. Al contrario de la selección natural, esta fuerza evolutiva es completamente azarosa y surge de modo espontáneo o bajo presencia de agentes mutagénicos, es decir, agentes que inducen modificaciones en el genoma. Los agentes mutagénicos pueden ser:

  • Físicos (radiación ionizante de tipo UV, X, gamma).
  • Químicos (alcohol, colorantes y preservantes, componentes del tabaco).
  • Biológicos (virus, transposones).

Sin las mutaciones, no hay nuevos genes ni nuevos alelos, lo que podría incidir negativamente en las poblaciones al disminuir la variabilidad génica y por ende la biodiversidad. Dependiendo del tipo de mutación y del grado de modificación que estas induzcan en la secuencia génica inicial, pueden ser traspasadas de generación en generación, aunque la mayoría de ellas quedan silenciadas o neutralizadas por otras mutaciones; esta teoría, conocida como neutralismo fue propuesta a fines de la década de 1960 por el genetista japonés Motoo Kimura, quien atribuyó un papel preponderante a las mutaciones y deriva génica (a la par ambas con la selección natural) en la configuración de las poblaciones. De los tipos de mutaciones existentes, se resumen en el cuadro aquellas que poseerían impacto evolutivo:

Nombre de la mutación

Descripción

Causado por

Su efecto es

Puntual

 Sustituciones de pares de bases nitrogenadas en secuencias de ADN. Errores en la síntesis del ADN o durante la reparación de daños en el ADN. Forma nuevos alelos.

Inversión cromosómica

 Inversión de un segmento cromosómico, alterando el orden de los genes en él. Roturas en el ADN por radiaciones ionizantes. No expresar la información de los genes del segmento invertido.

Duplicación génica

 Duplicación de un segmento corto de ADN, originando una copia adicional de un gen Entrecruzamiento desigual  en la meiosis Aumentar variabilidad si es que este gen extra muta, o apoyar función génica original.

Poliploidía

 Duplicación del número completo de cromosomas. Errores en la meiosis o en la mitosis. Por lo general inviable, pero podría originar nuevas especies en organismos simples.

Si una mutación afecta a una célula somática (cualquier célula diploide del cuerpo), esta no se heredará a los descendientes de ese organismo y está asociada a efectos no deseados como el desarrollo de tumores y cáncer. En cambio, si una mutación afecta a una célula germinal (gametos, gonias), los efectos de esta pueden permanecer silentes y/o expresarse en el individuo y además ser heredadas a sus descendientes.

Existen muchos criterios de clasificación de las mutaciones, ya se han revisado indirectamente más arriba los criterios evolutivos y del tipo celular afectado, pero una clasificación ampliamente usada es la que agrupa a las mutaciones según la extensión de genoma afectado. En función de esto las mutaciones se clasifican como:

  • Mutaciones puntuales: afectan segmentos específicos en la secuencia de un gen, alterando su función de manera impredecible. A veces, estas mutaciones involucran la deleción (eliminación), duplicación (copia), transición (cambio de una purina por otra purina, adenina por guanina, por ejemplo), transversión (cambio de una purina por una pirimidina, adenina por citosina, por ejemplo) y corrimiento del marco de lectura en el ARN (alteración de los tripletes de un ARNm y aminoácidos de una proteína). Muchas veces estas mutaciones son silenciadas a través de la corrección por medio de la ADN pol III o neutralizadas con otra mutación que restaura la función original.
  • Mutaciones cromosómicas: afectan a la estructura interna de un cromosoma, ya sea por deleción, inversión, duplicación, translocación e inserción (movilización a otro cromosoma) de un segmento cromosómico completo. Un tipo de síndrome de Down está asociado a translocaciones de parte del cromosoma 23 hacia los cromosomas 13, 14, 15 o 22, donde se inserta.
  • Mutaciones genómicas: afectan a  juegos cromosómicos completos, generalmente debido a errores en la segregación de cromosomas durante la meiosis de los gametos. Probabilísticamente este tipo de mutaciones ocurren con alta frecuencia en los gametos femeninos, desencadenando síndromes como Down, producto de la duplicación del par cromosómico 23, provocando una trisomía. En otros síndromes, a veces ocurre la deleción completa de un cromosoma, conocida como aneuploidía. La duplicación de varios juegos cromosómicos (poliploidía) en humanos siempre es letal, pero en organismos simples como vegetales e invertebrados puede aportar variabilidad.