En los últimos años algunos términos propios de la biología molecular y la genética han traspasado los límites de la jerga científica y no solo han ocupado espacios en diarios y revistas sino que también irrumpen desde dibujos animados y películas de ciencia ficción. Esto ha ocurrido quizás con mayor frecuencia desde la publicación de la secuencia del genoma humano en el año 2001, pero en realidad los “mutantes” nos invaden desde mucho antes. Habitualmente las palabras trascienden su propio significado a partir de su uso cotidiano, esto las hace mucho más familiares pero puede que resulte muchas veces en una desconexión con su contenido original. Probablemente esto haya ocurrido con el término mutación y sin duda cuando la horda de mutantes invada la ciudad la mayoría no sabrá exactamente en que consiste una mutación. Por eso en este artículo nos proponemos tratar de entender qué son las mutaciones.

Flujo de la información. Para comenzar, es interesante recordar algunos conceptos básicos. La información genética está contenida, por regla general, en el Acido DesoxiriboNucleico (ADN) y es almacenada en el núcleo de las células. La forma física que adopta esta información es la de una cadena de bases nucleotídicas (Adenina, Citocina, Guanidina y Timidina) que se suceden en una secuencia determinada para cada gen. Esta información es transcripta a una molécula de Acido RiboNucleico (ARN) y luego traducida a una cadena de aminoácidos (proteína) utilizando para ello un código que asigna a cada grupo de 3 bases consecutivas (codón) un aminoácido.

Mutaciones. Tratemos ahora de entender que es lo que ocurre con las mutaciones. Como sabemos, la información genética debe duplicarse antes de cada división celular, para esto se realiza una copia de cada molécula de ADN, de manera que cada una de las células “hijas” tenga una copia de la información de la célula que le dio origen. Pero nada es perfecto. Si bien las enzimas responsables de copiar el ADN tienen un mecanismo que les permite corroborar que la copia sea fiel, con cierta frecuencia ocurren errores, “las mutaciones”, y la secuencia sintetizada no corresponde exactamente a la original.

Las mutaciones pueden ser básicamente de 3 tipos:

1. sustituciones: en este caso una base es reemplazada por otra y la secuencia que resulta de la duplicación del ADN difiere en una base, por ejemplo, la secuencia ATG CAT TCA es copiada como ATG CAT CCA .
2. deleciones: aquí lo que ocurre es que una base es omitida de la secuencia, en este caso ATG CAT CCA podría ser copiada como ATG CAT _CA
3. inserciones: las inserciones resultan del agregado de una base extra, entonces ATG CAT CCA podría ser copiada como ATG CAT CCCA

El código genético. Para comprender cuales pueden ser las consecuencias de la aparición de mutaciones en el ADN es necesario que veamos con algún detalle el código genético. Como vimos antes, a cada codón presente en el ARN le es asignado un aminoácido en la cadena de proteína naciente. Como puede verse en la figura, existen 64 codones posibles (resultado de combinar las 4 bases, A, C, G y U agrupadas de a 3) y sólo se observan 20 aminoácidos en las proteínas. Lo que ocurre es que existe más de un codón que codifica para un aminoácido, si nos fijamos en la primer fila de la figura que sigue  vamos a ver, por ejemplo,  que los codones UUU y UUC codifican para fenilalanina (phe). También podemos ver que hay codones que no codifican para ningún aminoácido y hacen las veces de una señal de detención, UAA por ejemplo.

Efecto de las mutaciones. Habiendo comprendido como la información genética es descifrada podemos ahora ver cuales pueden ser los efectos de las mutaciones.

Tomemos como base la siguiente secuencia de nucleótidos y su correspondiente secuencia de aminoácidos:

Molécula de ADN:         ATG  CAT  TCA  CAT  TCA  TAC  AAA  ACT ATG

Proteína sintetizada: Met   His   Ser   His   Ser   Tir    Lys   Thr  Met

Si ocurre una mutación y la T es cambiada por una C (una sustitución) entonces:

Molécula de ADN:          ATG  CAT  CCA  CAT  TCA  TAC  AAA  ACT

Proteína sintetizada:  Met   His   Pro   His   Ser   Tir     Lys   Thr

En este caso una serina (Ser) es cambiada por una prolina (Pro).

También puede ocurrir que la sustitución ocurra en la tercera base de un codón y entonces la mutación podría ser silenciosa, por ejemplo podemos ver en la figura que los codones CCC, CCG, CCU y CCA codifican todos para prolina, así que un cambio en la A del codón CCA no introduciría un cambio en la secuencia de aminoácidos.

Ahora bien, una sustitución puede generar una señal de detención, por ejemplo cambiar el codón TAC (que codifica para una tirosina) en TAA, haría que la proteína terminaría en ese punto y se generara una proteína trunca.

Molécula de ADN:          ATG  CAT  TCA  CAT  TCA  TAA  AAA  ACT

Proteína sintetizada:  Met  His    Ser   His   Ser    fin

Si lo que ocurre es una deleción o una inserción, el cambio puede llegar a ser mucho más drástico. Dado que la maquinaria de síntesis proteica lee los nucleótidos de 3 en 3, la falta o el agregado de una base resultará en un cambio de todo el mensaje posterior, por un mecanismo que se denomina un cambio en el marco de lectura.

Veamos que pasaría con la secuencia que analizamos antes, si en la secuencia de ADN:   ATG CAT TCA CAT TCA ATT AAA ACT la T es omitida, resultaría la secuencia: ATG CAT _CA CAT TCA ATT AAA ACT, que agrupada de a codones resulta en:

Molécula de ADN:            ATG  CAT  CAC  ATT  CAA  TTA  AAA  CT

Proteína sintetizada:    Met  His    His   Ile    Gln    Leu   Lys

Esta secuencia de aminoácidos difiere completamente de la original y el cambio se origina simplemente omitiendo una base de la secuencia de ADN. Un fenómeno similar ocurre con una inserción.

Consecuencias de las mutaciones. Como ocurre en muchas áreas, los cambios pueden tener consecuencias beneficiosas o perjudiciales. En algunos casos la simple mutación de un nucleótido por otro puede resultar en la aparición de una enfermedad. Algunos ejemplos de esto son la anemia falciforme, la fibrosis quística, la fenilcetonuria y la enfermedad de Tay-Sachs. Sin embargo, las mutaciones son también de alguna manera responsables de la aparición de nuevas actividades biológicas y, junto con la selección natural, de la aparición de nuevas formas de vida. No debe perderse de vista, sin embargo, que la aparición de especies nuevas no es producto de la presencia de mutaciones aisladas sino de la conjunción de la aparición de mutaciones y mecanismos de selección cuya explicación exceden los objetivos de este artículo.