Las mutaciones son un importante objeto de estudio para citogenetistas y bioquímicos. Son las mutaciones, genéticas o cromosómicas, las que con mayor frecuencia son la causa de las enfermedades hereditarias. En condiciones naturales, los reordenamientos cromosómicos ocurren muy raramente. Las mutaciones causadas por sustancias químicas, mutágenos biológicos o factores físicos como la radiación ionizante suelen ser la causa de malformaciones congénitas y tumores malignos.
Información general sobre mutaciones
Hugh de Vries definió una mutación como un cambio repentino en un rasgo hereditario. Este fenómeno se encuentra en el genoma de todos los organismos vivos, desde las bacterias hasta los humanos. En condiciones normales, las mutaciones en los ácidos nucleicos ocurren muy raramente, con una frecuencia de aproximadamente 1 10–4 – 1 10–10.
Dependiendo de la cantidad de material genético afectado por los cambios, las mutaciones se dividen en genómicas, cromosómicas y genéticas. Los genómicos están asociados con un cambio en el número de cromosomas (monosomía, trisomía, tetrasomía); cromosómico se asocian con un cambio en la estructura de los individuoscromosomas (deleciones, duplicaciones, translocaciones); Las mutaciones genéticas afectan a un solo gen. Si la mutación afectó solo a un par de nucleótidos, entonces es una mutación puntual.
Según las causas que las originaron, se distinguen las mutaciones espontáneas de las inducidas.
Mutaciones espontáneas
Las mutaciones espontáneas ocurren en el cuerpo bajo la influencia de factores internos. Las mutaciones espontáneas se consideran normales, rara vez tienen consecuencias graves para el cuerpo. En la mayoría de los casos, estos reordenamientos ocurren dentro del mismo gen, asociados con el reemplazo de bases: purina por otra purina (transición) o purina por pirimidina (transversión).
Las mutaciones espontáneas ocurren con mucha menos frecuencia en los cromosomas. Las mutaciones cromosómicas espontáneas suelen estar representadas por translocaciones (la transferencia de uno o más genes de un cromosoma a otro) e inversiones (cambios en la secuencia de genes en un cromosoma).
Reordenamientos inducidos
Las mutaciones inducidas ocurren en las células del cuerpo bajo la influencia de productos químicos, radiación o el material de replicación de los virus. Tales mutaciones aparecen con más frecuencia que las espontáneas y tienen consecuencias más graves. Afectan a genes individuales y grupos de genes, bloqueando la síntesis de proteínas individuales. Las mutaciones inducidas a menudo afectan globalmente al genoma, es bajo la influencia de mutágenos que aparecen cromosomas anormales en la célula: isocromosomas, cromosomas en anillo, dicéntricos.
Los mutágenos, además de los reordenamientos cromosómicos, provocan daños en el ADN: roturas de doble cadena,la formación de enlaces cruzados de ADN.
Ejemplos de mutágenos químicos
Los mutágenos químicos incluyen nitratos, nitritos, análogos de bases nitrogenadas, ácido nitroso, pesticidas, hidroxilamina y algunos aditivos alimentarios.
El ácido nitroso hace que el grupo amino se escinda de las bases nitrogenadas y se reemplace por otro grupo. Esto conduce a mutaciones puntuales. La hidroxilamina también causa mutaciones inducidas químicamente.
Los nitratos y nitritos en dosis altas aumentan el riesgo de cáncer. Algunos suplementos nutricionales provocan reacciones de arilación de los ácidos nucleicos, lo que provoca la interrupción de los procesos de transcripción y traducción.
Los mutágenos químicos son muy diversos. A menudo son estas sustancias las que provocan mutaciones inducidas en los cromosomas.
Mutágenos físicos
Los mutágenos físicos incluyen radiación ionizante, principalmente de onda corta y ultravioleta. La luz ultravioleta inicia el proceso de peroxidación lipídica en las membranas, provoca la formación de varios defectos en el ADN.
Los rayos X y la radiación gamma provocan mutaciones a nivel de los cromosomas. Tales células no son capaces de dividirse, mueren durante la apoptosis. Las mutaciones inducidas también pueden afectar genes individuales. Por ejemplo, el bloqueo de genes supresores de tumores provoca tumores.
Ejemplos de reordenamientos inducidos
Ejemplos de mutaciones inducidas son varias enfermedades genéticas, que se manifiestan más a menudo en áreas propensas aexposición a un factor mutagénico físico o químico. Se sabe, en particular, que en el estado indio de Kerala, donde la dosis efectiva anual de radiación ionizante supera la norma en 10 veces, aumenta la frecuencia de nacimiento de niños con síndrome de Down (trisomía en el cromosoma 21). En el distrito chino de Yangjiang, se encontró una gran cantidad de monacita radiactiva en el suelo. Los elementos inestables en su composición (cerio, torio, uranio) se desintegran con la liberación de gamma quanta. La exposición a la radiación de onda corta en el condado ha provocado un gran número de nacimientos de niños con el síndrome del gato que llora (eliminación de una gran parte del octavo cromosoma), así como una mayor incidencia de cáncer. Otro ejemplo: en enero de 1987 se registró en Ucrania un número récord de nacimientos de niños con síndrome de Down, asociado al accidente de Chernóbil. En el primer trimestre del embarazo, el feto es más sensible a los efectos de los mutágenos físicos y químicos, por lo que una dosis colosal de radiación ha provocado un aumento en la frecuencia de anomalías cromosómicas.
Uno de los mutágenos químicos más infames de la historia es el sedante Talidomida, fabricado en Alemania en la década de 1950. Tomar este medicamento ha provocado el nacimiento de muchos niños con una amplia variedad de anomalías genéticas.
Los científicos suelen utilizar el método de mutación inducida para encontrar la mejor manera de combatir las enfermedades autoinmunes y las anomalías genéticas asociadas con la hipersecreción de proteínas.
