Mutaciones

En genética, una mutación es un cambio en la secuencia del ADN que constituye el genoma de un organismo, este cambio modifica la información contenida dentro de dicha secuencia y puede o no producir cambios fenotipicos en el organismo, el cambio también puede o no ser heredado a la descedencia, esto último depende de en que momento ocurra la mutación, si esta afecta a todas las células o solo a algunas, si tiene efectos negativos y entonces el organismo muere antes de poder reproducirse, etcétera.

La mutación se da en un organismo con respecto a los demás que pertenecen a la misma población, cuando una mutación permanece y pasa a la decendencia y en cierto momento se presenta en al menos el 1 % de la población, deja de llamarse mutación para denominarse como polimorfismo.

Las mutaciones pueden ser silenciosas o no tener efecto, pueden también producir un efecto positivo que produzca cierto beneficio evolutivo a los organismos que la contengan, y por último pueden causar una desventaja o patología (efecto deletereo) a los organismos que la poseean.

Las mutaciones silenciosas pueden darse de dos formas: la primera sucede cuando la mutación se da en las regiones no codificantes del ADN, en donde no hay genes y por lo tanto no hay posibilidad de mutar estos, la segunda sucede cuando se lleva a cabo una mutación que no produce alteración en la proteína para la que codifica el gen.

Para explicar el segundo tipo de mutaciones silenciosas tenemos que recordar la forma en que ocurren los flujos de información desde el núcleo hacia el citoplasma. Dentro del núcleo se haya el genoma constituido por ADN, en este hay genes, la información de estos se copia en moléculas de RNA mensajero (RNAm) que son exportadas hacia el citoplasma en donde se une con los ribosomas, en estos se lleva acabo el proceso de síntesis de proteínas, éste se lleva a cabo cuando se producen las proteínas con la información contenida por el mRNA, tenemos que recordar que el RNAm es una cadena lineal de nucleótidos y que la proteína es una cadena de aminoácidos, para "traducir" la información del RNAm a información de proteína es necesario un código. A este código se le denomina código genético, este permite transformar la información del RNAm que esta compuesta por una secuencia de cuatro nucleótidos (Adenina, Urasilo, Guanina y Citosina) en una secuecia que esta compuesta por veinte aminoácidos. La información en el RNAm esta formada por "palabras" denominadas tripletes o codones que consisten en trios de nucleótidos, dentro de la secuencia existe una secunecia denominada de inicio que sirve como su nombre lo indica para señalar al ribosoma en donde empieza la secuencia que dará origen a la proteína, este triplete es AUG y codifica para el aminoácido metionina. Así también hay tripletes que codifican para los diecinueve aminoácidos restantes, sin embargo existen casos en los que más de un triplete da origen a un mismo aminoácido, a estos tripletes se les conoce como tripletes sinónimo. Cuando una mutación origina un triplete que es sinónimo al triplete original, entonces también existe una mutación silenciosa.

En la siguiente de la izquierda se muestra una imagen de un RMAm, en donde están esquematizados los tripletes o codones. Recordar que el RNAm es lineal y tienen una sola cadena.

En la siguiente imagen se muestra el código genético, en las zonas grises se indica la posición de la base (nucleótido) dentro del triplete, es decir, primera, segunda o tercera, están indicados los aminoácidos correspondientes usando la abreviatura de las tres letras (P. ej. Fen= fenilalanina, Leu=leucina, Ser=serina, Tir=tirosina, Cis=cisteina, etc.).

Algunas mutaciones pueden ser "beneficas" al proveer de una ventaja evolutiva a los organismos que las poseen. La infección por Plasmodiun falciparum (también por otras especies del mismo género) produce la enfermedad denominada malaria, esta se haya ampliamente distribuida en las zonas con clima tropical y los vectores son las hembras de los mosquitos del género Anopheles.

Se sabe que una mutación en el gen que codifica para la cadena beta de la hemoglobina hace que los portadores del gen mutante sean resistentes a la infección, al hacer que la hemoglobina mutante disminuya su capacidad para transportar oxígeno, limitando de oxígeno al parásito Plasmodium sp. y evitando que este infecte a los eritrocitos (globulos rojos de la sangre). Sin embargo, deberiamos decir que la mutación tiene un efecto bivalente, pues mientras los heterocigotos (Aa) son resistentes a la infección, los homocigotos recesivos (aa) que tienen el gen mutante en ambos alelos desarrollan un tipo de anemia muy agresivo denominado anemia falciforme, mientras que los homocigotos dominantes que no portan al gen mutante en ninguno de los dos alelos son los susceptibles a la infección.

Fotografía del protozoario Plasmodium falciparum

Eritrocitos de una persona con anemia falciforme

Eritrocitos de una persona sana

Para ejemplificar el caso de las mutaciones que tienen un efecto puramente negativo o deletereo, usaremos a la enfermedad fenilcetonuria. Esta es de tipo genético y se debe a la mutación del gen que codifica a para la enzima fenilalanina hidroxilasa, esta enzima se expresa principalmente en el hígado y se encarga de hidroxilar al aminoácido fenilalanina que se encuentra en las proteínas, de esta forma este aminoácido puede ser eliminado y/o metabolizado. Los fenilcetonuricos al tener una deficiencia de la enzima, tienden a acumular la fenilalanina en tejidos con alto contenido graso como el nervioso del sistema nervioso central, esta acumulación resulta tóxica para las neuronas, de esta forma provoca la muerte neuronal y con esto retraso mental. En México la incidencia (cantidad de casos) de fenilcetonuria son bajos, sin embargo en Europa la incidencia es varias veces más alta, por esto se ha implementado dentro de la prueba del tamiz que se realiza a los recién nacidos, un ensayo para la fenilcetonuria, en caso de que el recién nacido arroje un resultado positivo para la enfermedad, se comienza la administración de alimentos libres de fenilalanina, de esta forma se evita el retraso mental y otras manifestaciones de la enfermedad.