Una amplia variedad de procesos pueden generar mutaciones.
El ADN es bastante estable, pero no perfectamente. En particular, los residuos de citosina pueden perder espontáneamente un grupo amina (desaminación) para formar uracilo. Dado que el uracilo no se encuentra normalmente en el ADN, existen enzimas dedicadas para eliminarlo. Sin embargo, en el ADN humano a menudo se metila una citosina seguida de una guanina, y la metilcitosina se desamina a la timidina. Así que esto puede crear una mutación.
Durante la copia de ADN, la enzima polimerasa a veces puede elegir el nucleótido incorrecto. Hay sistemas para detectar y reparar esto, pero no son perfectos. Algunos trastornos genéticos se deben a cambios en el número de copias de repeticiones de nucleótidos simples. Por ejemplo, la enfermedad de Huntington es causada por repeticiones CAG. La replicación del ADN puede confundirse durante la replicación de largos tramos de CAG, lo que provoca un cambio en el número de CAG.
Muchos productos químicos encontrados en el medio ambiente son potencialmente mutagénicos. Los radicales libres son generados por procesos celulares normales. Las toxinas de los alimentos (como la aflatoxina generada por el moho) pueden dañar el ADN. Muchos compuestos que se encuentran en el humo pueden dañar el ADN por una variedad de mecanismos.
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La radiación UV puede causar que los pares de residuos C o T se fusionen. Hay enzimas que las detectan y las arreglan, pero no son perfectas. La radiación ionizante (rayos X y rayos gamma) puede romper directamente el esqueleto del ADN o generar radicales libres.
Los transposones son fragmentos de ADN que pueden moverse en el genoma, y al moverse pueden alterar un gen si aterrizan en uno o simplemente la presencia del transposón puede afectar la expresión de genes cercanos. Los bits de ARN mensajero pueden copiarse en el ADN mediante transcriptasas inversas y luego incorporarse. La alineación imperfecta del ADN para la recombinación puede hacer que el ADN se elimine o se duplique.
Para que ocurra una enfermedad hereditaria, tales mutaciones deben ocurrir en la línea germinal del padre (las células que conducen a los espermatozoides y los óvulos) o al principio del desarrollo de un embrión. Algunas personas con tales mutaciones de novo son mosaicos; Algunas células tienen la mutación y otras no. El mosaicismo puede alterar en gran medida la gravedad de una enfermedad genética.
Muchas enfermedades genéticas se deben a alelos recesivos y, por lo tanto, el alelo puede transmitirse durante muchas generaciones sin ser homocigotos ni causar enfermedades. Estos pueden ser bastante comunes; aproximadamente el 10% de todos los hombres tienen ceguera al color ligada al X. Las mutaciones que fueron ventajosas, como la tolerancia a la lactosa, son incluso más frecuentes en algunas poblaciones.