Mutaciones

¿Qué es una mutación genética?

Una mutación es un cambio, al azar, en la secuencia de ADN (Fig. 1). Este cambio puede darse en un único o algunos nucleótidos; de esta manera puede afectar uno o varios genes. Sin embargo, el resultado de una mutación no siempre es perjudicial y depende mucho del ambiente en que se encuentre el organismo afectado.

Tipos de mutaciones

Las mutaciones genéticas pueden producirse en cualquier célula del organismo, pueden afectar desde un solo nucleótido a una gran sección del ADN y, como mencionamos, sus efectos no siempre son perjudiciales. Con base en esto, podemos clasificar las mutaciones según varios factores:

• 1. Las células que afectan:
  • Mutaciones de la línea germinal: cuando las mutaciones se producen en los gametos, o células reproductoras (es decir, óvulos y espermatozoides). Como se producen en los gametos, las mutaciones de la línea germinal son heredables, es decir, se transmiten a la descendencia del organismo.
  • Mutaciones somáticas: cuando las mutaciones se producen en células que no son gametos. Aunque las mutaciones somáticas pueden transmitirse a las células nuevas cuando una célula se divide por mitosis; no son heredables a la progenie del individuo.
• 2. La extensión del material genético afectado:
  • Génicas: involucra uno (mutación puntual) o pocos nucleótidos en un solo gen.
  • Cromosómicas: involucra varios genes en un segmento cromosómico o cromosomas completos.
• 3. Los efectos que causan:
  • Consecuencias en la expresión del ADN.
  • Consecuencias generales para el organismo.

Causas de las mutaciones

Las mutaciones pueden producirse por causas naturales o pueden ser inducidas. Lo más probable es que una mutación se produzca espontáneamente durante la replicación del ADN o durante la división de cromosomas en la división celular.

Mutaciones inducidas

Las mutaciones también pueden ser causadas por infecciones con virus o por la exposición ambiental a mutágenos, como la radiación o algunas sustancias químicas. Es importante notar que aunque las mutaciones causadas por mutágenos se consideran inducidas, en lugar de naturales. El tipo de mutación que ocurra y en qué lugar de la secuencia de ADN sigue siendo al azar e impredecible.

Causas de las mutaciones génicas

Las mutaciones génicas suelen producirse durante la replicación del ADN, antes de la división celular (mitosis o meiosis). Estos errores son normales y suelen ser detectados y corregidos por los sistemas de reparación del ADN; pero, a veces esos errores no se corrigen y persisten.

Durante la replicación del ADN, la doble cadena de ADN se separa, para que cada cadena individual sirva como plantilla para construir las cadenas nuevas. La ADN polimerasa es la enzima que se encarga de crear las nuevas cadenas de ADN complementarias a la cadena original. La ADN polimerasa hace esto emparejando nucleótidos nuevos a las bases de la cadena original que sirve de plantilla.

Las mutaciones génicas surgen cuando la ADN polimerasa inserta (adición), cambia (sustitución) o elimina un nucleótido (eliminación) en la secuencia del ADN, mientras forma la nueva cadena (ver Fig. 1) .

Causas de las mutaciones cromosómicas

Las mutaciones cromosómicas describen los cambios, ya sea en la estructura cromosómica, o en el número de cromosomas. Una de las causas más comunes de estas mutaciones es la no disyunción durante la meiosis. La no disyunción es el fracaso de los cromosomas homólogos o las cromátidas hermanas para dividirse por igual, a cada célula hija, durante la anafase de la división nuclear (Fig. 2). Se trata de un acontecimiento espontáneo y significa que los gametos resultantes no tendrán el número esperado de cromosomas. Las mutaciones cromosómicas estructurales surgen, usualmente, de errores durante la recombinación genética durante la meiosis.

Las mutaciones resultado de la no disyunción son mutaciones cromosómicas numéricas, como la poliploidía y la aneuploidía:

• La poliploidía se debe a que los cromosomas homólogos no se separan durante la meiosis. Esto da lugar a gametos que contienen más de dos juegos de cromosomas, incluyendo células triploides (tres juegos de cromosomas) o, incluso, células tetraploides (cuatro juegos de cromosomas) o más. La poliploidía es un fenómeno frecuente en las plantas, lo que generalmente lleva a un aumento de la expresión génica y cambios morfológicos, como el agrandamiento de las células. En los seres humanos, y muchos animales, la poliploidía en los cigotos es extremadamente rara y letal, pero en algunos casos pueden aparecer células poliploides.

• La aneuploidía se debe a que las cromátidas hermanas no se separan durante la meiosis, lo que da lugar a gametos que contienen un cromosoma de más y otros con uno de menos. Esto suele dar lugar a desórdenes genéticos, como es el caso del síndrome de Down.

Consecuencias de las mutaciones

Independientemente de la causa de la mutación, tal vez lo más importante es su efecto en el organismo. Una mutación modifica la secuencia del ADN en un gen o un cromosoma (genotipo), pero no necesariamente produce un cambio a nivel celular o del organismo (fenotipo). Las consecuencias pueden dividirse según su efecto en la expresión del ADN o a nivel del organismo según su ambiente.

• Consecuencias de las mutaciones en la expresión del ADN: las mutaciones génicas pueden afectar la expresión del gen (fenotipo), si el cambio en la secuencia de ADN da como resultado la síntesis de una proteína alterada. Esto puede provocar que se pierda la función llevada a cabo por la proteína, ya sea porque ya no se produce (mutación sin sentido) o porque la proteína funcione a un menor nivel (mutación de sentido erróneo). Algunas veces, el cambio en un nucleótido sigue produciendo el mismo aminoácido y, por lo tanto, no hay efecto en la proteína sintetizada; lo cual es una mutación silenciosa.

• Consecuencias de las mutaciones en el organismo: aún si una mutación impacta la expresión del gen (produce cambios en la proteína sintetizada), el efecto puede ser neutro, beneficioso o perjudicial para el organismo afectado. Generalmente, el efecto de una mutación depende del ambiente en que se encuentre el organismo.
  • Si una mutación es neutra, no tiene un impacto notable; hay un cambio en el genotipo pero no provoca cambios en el fenotipo (por ejemplo, a nivel celular; como la estructura o función de las proteínas, los ARN reguladores o las regiones promotoras).
  • Las mutaciones perjudiciales, como las asociadas al cáncer, dan lugar a cambios nocivos en la célula o el organismo. Estos pueden ser proteínas no funcionales, menos funcionales o hiperfuncionales o, incluso, una proliferación celular fuera de control (en el caso de cáncer).
  • Las mutaciones también pueden ser beneficiosas, como las mutaciones en las bacterias, que las hacen resistentes a los antibióticos.