Mutación

Las mutaciones provocan cambios en el ADN, los cuales pueden provocar desórdenes genéticos devastadores o adaptaciones beneficiosas, razón por la cual es de suma importancia estudiarlas.

¿Qué son las mutaciones?

Las mutaciones son cambios en las secuencias del ADN o ARN y son una de las causas principales de la diversidad biológica. Se producen en muchos niveles diferentes, desde un bloque del ADN hasta un segmento de algún cromosoma, y tienen consecuencias diferentes en cada organismo.

A pesar de que existen varios tipos de cambios moleculares, la mutación se refiere típicamente a los cambios en los ácidos nucleicos.
A pesar de que existen varios tipos de cambios moleculares, la mutación se refiere típicamente a los cambios en los ácidos nucleicos.

En los sistemas biológicos capaces de reproducirse, los cambios pueden ser o no heredables. Por ejemplo, algunas mutaciones afectan a un solo individuo, el que la porta, mientras que otras a todos los descendientes del organismo portador y por lo tanto a futuras generaciones.

Mutaciones hereditarias vs. mutaciones somáticas o adquiridas

Las mutaciones hereditarias son aquellas que pasan de padres a hijos, generalmente están presentes en toda la vida de la persona y ocupan prácticamente todas las células de su cuerpo. Estas mutaciones también se conocen como mutaciones de línea germinal, porque se pueden hallarse en las células germinales del padre o de la madre, es decir, en el óvulo o los espermatozoides.

Las mutaciones hereditarias se producen en las células sexuales.
Las mutaciones hereditarias se producen en las células sexuales.

Por otro lado, las mutaciones adquiridas o somáticas pueden producirse en algún momento de la vida de la persona, pero solo estarán presentes en ciertas células del cuerpo. Estas no son pasadas a las siguientes generaciones porque no se producen en las células germinales, ocurren en las somáticas.

Las mutaciones adquiridas se pueden generar por factores ambientales o errores durante la división celular de las células somáticas.

Tipos de mutaciones

Existen muchas formas diferentes en las que el ADN puede cambiar, lo que da como resultado diversos tipos de mutaciones, las cuales se diferencian entre sí de acuerdo al lugar donde se producen, dividiéndose en:

  • Mutaciones génicas o moleculares.
  • Mutaciones cromosómicas.
  • Mutaciones genómicas.

Mutaciones genéticas

Son aquellas que ocurren cuando se producen cambios en la secuencia de nucleótidos del ARN, lo que puede traer como consecuencia que se formen las proteínas incorrectas. Dentro de este tipo se encuentran:

  • Sustituciones: son aquellas en las que hay un intercambio entre dos bases nitrogenadas, ejemplo, un cambio entre una timina (T) y una citosina (C). Dicha sustitución podría cambiar el codón y generar un aminoácido diferente, lo que provocará a su vez un cambio en la proteína producida.

CTGGAG

CTGGTG

La anemia falciforme es causada por una mutación de sustitución, en esta el codón GAG muta a GTG, y conduce al cambio del aminoácido glutamato a valina.

En algunos casos las sustituciones pueden no afectar la estructura de la proteína, a éstas se las conoce como mutaciones silenciosas.

Mutaciones cromosómicas

Son aquellas que afectan a los cromosomas mediante las supresiones o duplicaciones de algún segmento del cromosoma. Dentro de este tipo se encuentran:

  • Inserciones: son aquellas mutaciones en las que pares de bases extra se insertan en el ADN. Este número de bases puede variar entre uno y miles. La enfermedad de Huntington y el síndrome de X frágil son ejemplos de este tipo de mutaciones.
Mutación de tipo inversión.
Mutación de tipo inversión.
  • Deleciones: son aquellas en las que se suprime o se pierde una sección del ADN. El número de bases suprimidas puede variar de uno a miles.

El síndrome de deleción 22q11.2 es un ejemplo de mutación por deleción en el que se suprimen algunos pares de bases del cromosoma 22, lo que trae como consecuencia trastornos autoinmunes y defectos cardíacos.

Mutación de tipo deleción.
Mutación de tipo deleción.
  • Translocaciones: son aquellas mutaciones en las que una porción del ADN es pasada de un cromosoma a otro no homólogo. Algunos tipos de leucemia son provocados por translocaciones.
Mutación de tipo translocación.
Mutación de tipo translocación.

Mutaciones genómicas

También conocidas como mutaciones numéricas, son aquellas que afectan el número total de cromosomas de un individuo. Dentro de este tipo se pueden destacar:

  • Poliploidía: es aquella condición en la que un organismo diploide adquiere uno o más juegos de cromosomas adicionales. La poliploidía se produce como consecuencia de la no separación o separación incompleta de los cromosomas durante la mitosis o meiosis.
  • Aneuploidía: en este caso la mutación se produce en uno o varios cromosomas pero no afecta el juego completo, como en el caso de la poliploidía. La aneuploidía genera un número anormal de algún cromosoma. De acuerdo a esto, las aneuploidias pueden ser de tipo, monosomías, trisomías y tetrasomías, entre otras, de acuerdo al número de cromosomas que se dupliquen.
El síndrome de Down se produce porque hay 3 cromosomas del tipo 21, por eso también se conoce como trisomía 21.
El síndrome de Down se produce porque hay 3 cromosomas del tipo 21, por eso también se conoce como trisomía 21.
  • Haploidía: son aquellas en las que se produce una disminución en el juego total de cromosomas de un individuo.

Efectos de las mutaciones

Los efectos de las mutaciones pueden ser beneficiosos, perjudiciales o neutrales, todo depende del contexto y de la ubicación donde ocurra la misma.

La mayoría de las mutaciones no neutrales son deletéreas, es decir, afectan la capacidad de un individuo sin causarle la muerte. Generalmente, cuanto mayor es el número de bases afectadas por una mutación, mayor será el efecto de la misma sobre el individuo.

Las mutaciones pueden variar en efecto, algunas pueden tener efectos enormes, mientras que otras, tienen efectos pequeños que pueden generar cambios evolutivos.

La mayoría de las veces en las que ocurre una mutación, se logra invertir por los procesos de reparación del ADN, los cuales están en constante trabajo para evitar cualquier error. Sin embargo, algunos cambios pueden permanecer y son los potencialmente generaran una enfermedad.

Genética de poblaciones

La genética es la disciplina de la biología que se encarga del estudio de la herencia, es decir, de la manera en que los padres pasan los genes a los hijos. La genética a su vez está dividida en diversas ramas, una de ellas es la genética de poblaciones.

¿Qué es la genética de poblaciones?

La genética de poblaciones es el estudio de la variación genética que existe dentro de las poblaciones, es decir, en los grupos de organismos que pertenecen a la misma especie.

La genética de poblaciones implica el examen y modelación de los cambios en las frecuencias de genes y alelos en las poblaciones en el espacio y tiempo.

La colección de todos los genes encontrados dentro de una población se conoce como pool genético o acervo genético y contabiliza todos los alelos únicos que tienen los miembros de cualquier población. Cada miembro de la población recibe sus genes de otros miembros (los padres) y los pasa a la siguiente generación (la descendencia). La genética de poblaciones estudia la variación de esos genes y cómo dicha variación pasa y cambia de generación en generación.

Existen varios factores que influyen en la diversidad genética dentro de las poblaciones, algunos de ellos son: el tamaño de la población, la mutación, la deriva genética, la selección natural, la diversidad ambiental, la migración y los patrones de apareamiento no aleatorios.

Procesos que intervienen en la genética de poblaciones

Existen muchos científicos que han abarcado el tema de la genética de poblaciones a lo largo del tiempo, dos de ellos son: Godfrey Harold Hardy y Wilhelm Weinberg, quienes en 1908 propusieron uno de los más simples e importantes modelos en la genética de poblaciones.

El modelo de Hardy–Weinberg describe y predice el equilibrio en las frecuencias de alelos y genotipos de las poblaciones libremente cruzadas, y asume que las poblaciones son grandes, que no existe deriva genética ni selección natural, ni el flujo genético entre las poblaciones cercanas, sin embargo, todos estos factores influyen en la variabilidad poblacional de la siguiente manera:

Mutaciones

Las mutaciones son la fuente máxima de variación genética dentro de las poblaciones, ya que evitan que estas se vuelvan genéticamente homogéneas.

Las mutaciones permiten a la larga la adaptación de los seres vivos.

 

Las mutaciones son cambios que se producen en la secuencia genética de las especies, por lo tanto son una de las principales causas de diversidad biológica. Estos cambios pueden ocurrir en diversos puntos de los cromosomas y tienen consecuencias muy diversas, algunas positivas, y otras pueden traer consigo daños graves para los individuos.

En las poblaciones, para que las mutaciones puedan pasarse de generación en generación, deben ocurrir en las células germinales (gametos) y afectar el material hereditario, esta última es la que genera la diversidad entre las especies.

Charles Darwin

Fue un naturalista inglés que estudió las variaciones hereditarias en plantas y animales que favorecen la supervivencia de los individuos a través de una mejor adaptación al medio. Esta teoría, basada en la evolución por selección natural, la propuso en el año 1858.

Deriva genética

La deriva genética es el cambio en las frecuencias alélicas, que se produce como resultado de las fluctuaciones aleatorias en la transferencia de alelo de una generación a otra, especialmente en las poblaciones pequeñas, como resultado de condiciones ambientales o de separación por barreras geográficas.

Una de las consecuencias o resultados directos de la deriva genética es el aumento en la separación entre poblaciones. Si dos poblaciones de una especie se vuelven genéticamente muy distintas, ya no podrán reproducirse y se consideran nuevas especies, esto es lo que se conoce como especiación.

Las barreras geográficas contribuyen en la especiación.

Flujo genético

Se conoce como flujo genético al intercambio de genes entre dos poblaciones separadas. Esto se logra con mayor frecuencia cuando los organismos pertenecientes a las poblaciones migran a nuevas áreas, o cuando las esporas de plantas viajan por acción del viento. Cada vez que un gen se introduce en una población donde no existía, se ha producido el flujo genético.

Las migraciones son las responsables de los cambios en la frecuencia de los alelos y dan como resultado la adición de nuevas variaciones genéticas al grupo de genes establecidos para una especie o una población en particular.

Las migraciones son las principales responsables del flujo genético.

Existe una serie de factores que afectan el flujo genético entre las diferentes poblaciones, uno de los más significativos es la movilidad, mientras mayor movilidad, mayor potencial migratorio tendrá un individuo. Una de las características generales de los animales es la capacidad de desplazarse por sí mismos, sin embargo aunque las plantas no tienen esta capacidad, el polen y sus semillas pueden ser transportados de un lugar a otro por la acción de algunos animales o el viento.

Selección natural

La selección natural es el mecanismo mediante el cual las poblaciones se adaptan y evolucionan a lo largo del tiempo. En esencia, los organismos individuales que resultan más adecuados para un medio ambiente sobreviven y se reproducen con más éxito y producen muchos descendientes igualmente bien adaptados, mientras que aquellos no adaptados o beneficiados, con el tiempo tienden a desaparecer. Después de numerosos ciclos de cría, los mejor adaptados dominan.

La naturaleza ha filtrado a individuos inadecuados y ha permitido a las poblaciones evolucionar.
¿Sabías qué...?
La variación genética es el mecanismo evolutivo que nos hace únicos, ya sea en términos de color de cabello, color de piel e incluso la forma de nuestro rostro. La variación genética hace referencia a los cambios en las secuencias del ADN.