Les mutacions són un objecte d'estudi important per als citogenètics i bioquímics. Són les mutacions, genètiques o cromosòmiques, les que sovint són la causa de les mal alties hereditàries. En condicions naturals, els reordenaments cromosòmics es produeixen molt poques vegades. Les mutacions causades per substàncies químiques, mutàgens biològics o factors físics com ara les radiacions ionitzants solen ser la causa de malformacions i tumors malignes congènits.
Informació general sobre mutacions
Hugh de Vries va definir una mutació com un canvi sobtat en un tret hereditari. Aquest fenomen es troba en el genoma de tots els organismes vius, des dels bacteris fins als humans. En condicions normals, les mutacions en els àcids nucleics es produeixen molt poques vegades, amb una freqüència aproximadament d'1 10–4 – 1 10–10.
Depenent de la quantitat de material genètic afectat pels canvis, les mutacions es divideixen en genòmiques, cromosòmiques i gèniques. Els genòmics s'associen a un canvi en el nombre de cromosomes (monosomia, trisomia, tetrasomia); cromosòmics s'associen a un canvi en l'estructura de l'individucromosomes (delecions, duplicacions, translocacions); les mutacions gèniques afecten un sol gen. Si la mutació només va afectar un parell de nucleòtids, llavors és una mutació puntual.
En funció de les causes que les van provocar, es distingeixen les mutacions espontànies i les induïdes.
Mutacions espontànies
Les mutacions espontànies es produeixen al cos sota la influència de factors interns. Les mutacions espontànies es consideren normals, poques vegades tenen conseqüències greus per al cos. Molt sovint, aquests reordenaments es produeixen dins del mateix gen, associats a la substitució de bases: purina per una altra purina (transició) o purina per pirimidina (transversió).
En els cromosomes es produeixen mutacions espontànies molt menys freqüents. Les mutacions cromosòmiques espontànies solen estar representades per translocacions (la transferència d'un o més gens d'un cromosoma a un altre) i inversions (canvis en la seqüència de gens en un cromosoma).
Reordenaments induïts
Les mutacions induïdes es produeixen a les cèl·lules del cos sota la influència de productes químics, radiacions o el material de replicació dels virus. Aquestes mutacions apareixen més sovint que les espontànies i tenen conseqüències més greus. Afecten gens individuals i grups de gens, bloquejant la síntesi de proteïnes individuals. Les mutacions induïdes sovint afecten globalment el genoma, és sota la influència dels mutàgens que apareixen cromosomes anormals a la cèl·lula: isocromosomes, cromosomes en anell, dicèntrics.
Els mutàgens, a més dels reordenaments cromosòmics, causen danys a l'ADN: trencaments de doble cadena,la formació d'enllaços d'ADN.
Exemples de mutàgens químics
Els mutàgens químics inclouen nitrats, nitrits, anàlegs de bases nitrogenades, àcid nitrós, pesticides, hidroxilamina i alguns additius alimentaris.
L'àcid nitrós fa que el grup amino sigui escindit de les bases nitrogenades i substituït per un altre grup. Això condueix a mutacions puntuals. La hidroxilamina també provoca mutacions induïdes químicament.
Els nitrats i nitrits en dosis elevades augmenten el risc de càncer. Alguns suplements nutricionals provoquen reaccions d'arilació dels àcids nucleics, que provoquen una interrupció dels processos de transcripció i traducció.
Els mutàgens químics són molt diversos. Sovint són aquestes substàncies les que provoquen mutacions induïdes en els cromosomes.
Mutàgens físics
Els mutàgens físics inclouen les radiacions ionitzants, principalment les ones curtes i els ultraviolats. L'ultraviolat inicia el procés de peroxidació lipídica a les membranes, provoca la formació de diversos defectes en l'ADN.
Els raigs X i la radiació gamma provoquen mutacions a nivell de cromosomes. Aquestes cèl·lules no són capaces de divisió, moren durant l'apoptosi. Les mutacions induïdes també poden afectar gens individuals. Per exemple, bloquejar els gens supressors de tumors provoca tumors.
Exemples de reordenaments induïts
Exemples de mutacions induïdes són diverses mal alties genètiques, que es manifesten amb més freqüència en zones propenses aexposició a un factor mutagènic físic o químic. Se sap, en particular, que a l'estat indi de Kerala, on la dosi efectiva anual de radiació ionitzant supera la norma en 10 vegades, la freqüència de naixement dels nens amb síndrome de Down (trisomia al cromosoma 21) augmenta. Al districte xinès de Yangjiang, es va trobar una gran quantitat de monazita radioactiva al sòl. Els elements inestables en la seva composició (ceri, tori, urani) es desintegren amb l'alliberament de quants gamma. L'exposició a la radiació d'ona curta a la comarca ha provocat un gran nombre de naixements de nens amb síndrome del gat plorant (supressió d'una gran secció del 8è cromosoma), així com un augment de la incidència de càncer. Un altre exemple: el gener de 1987 es va registrar a Ucraïna un nombre rècord de naixements de nens amb síndrome de Down, associat a l'accident de Txernòbil. Durant el primer trimestre de l'embaràs, el fetus és més sensible als efectes dels mutàgens físics i químics, de manera que una dosi colossal de radiació ha provocat un augment de la freqüència d'anomalies cromosòmiques.
Un dels mutàgens químics més infames de la història és el sedant talidomida, fabricat a Alemanya als anys 50. Prendre aquest medicament ha donat lloc al naixement de molts nens amb una gran varietat d'anomalies genètiques.
El mètode de mutació induïda és utilitzat habitualment pels científics per trobar la millor manera de combatre les mal alties autoimmunes i les anomalies genètiques associades a la hipersecreció de proteïnes.
