Los 11 tipos de mutaciones (y sus características)

Las mutaciones aparecen por cambios en la secuencia del ADN y han permitido la evolución de todos los seres vivos. Pero no todas son iguales. Veamos cuáles son los principales tipos.
Tipos mutaciones

El mundo de la genética es apasionante y, a la vez, complicado de entender. Sin embargo, el concepto de “mutación” forma parte de nuestras vidas e incluso de la cultura popular, pues un sinfín de películas, series y novelas han utilizado estas mutaciones como pilar de su argumento.

Pero, ¿sabemos realmente qué es una mutación? Estos cambios en nuestro material genético, es decir, en nuestra secuencia de ADN no siempre son dañinos. Y es que aunque es cierto que las mutaciones pueden derivar en la aparición de tumores, lo cierto es que día a día estamos sufriendo mutaciones que ya no solo no nos provocan daños, sino que pueden contribuir a una mejoría en la especie.

Las mutaciones son el pilar de la evolución de todos los seres vivos. Si no hubiera estos errores en la replicación del ADN, ¿cómo hubieran aparecido tantas especies distintas? Las mutaciones acumuladas a lo largo de millones de años han permitido la diversidad de seres vivos.

Y en el artículo de hoy, además de entender de forma sencilla qué es una mutación, veremos cuáles son los principales tipos que existen, pues la clasificación depende de cómo de grande es la alteración en el ADN, cómo se produce y cuáles son las consecuencias para el organismo portador de la misma.

¿Qué es una mutación genética?

Entender en profundidad la naturaleza de una mutación genética no es tarea sencilla, pues hay que partir de una base muy sólida de conocimientos en genética. De todos modos, vamos a intentar comprenderlo de la forma más sencilla posible.

Una mutación genética es, a grandes rasgos, un cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN, es decir, en nuestro material genético. Pero, ¿qué quiere decir “cambio”? ¿Qué significa que sea una secuencia? ¿Qué son los nucleótidos? ¿Qué es el ADN? Vayamos paso a paso.

Todas las células del mundo (incluso los virus, que no son células) tienen alguna forma de ADN, pero para hacer más fáciles las cosas, nos centraremos en las humanas. En este sentido, toda célula humana tiene, en su interior, un núcleo.

Este núcleo es una región del citoplasma celular que tiene la única (y vital) función de almacenar nuestro material genético. En cada una de nuestras células está absolutamente toda la información sobre qué somos y qué seremos. Cada célula tiene todo nuestro ADN.

El ADN (ácido desoxirribonucleico) es una molécula que consiste, básicamente, en una secuencia de genes que son leídos por distintas enzimas, las cuales, dependiendo de lo que “lean”, sintetizarán una proteína u otra y unas moléculas determinadas, que es lo que, en última instancia, determina nuestra anatomía y fisiología.

En este sentido, el ADN, que es la secuencia de genes de nuestro organismo, es una especie de “manual” que le dice a nuestras células cómo tienen que comportarse, determinando así nuestras funciones internas, cualidades, aspecto, etc.

Y estos genes, que son porciones de ADN que llevan la información para un proceso concreto, están formados, a su vez, por cadenas de nucleótidos, que son las unidades más pequeñas del ADN. Serían algo así como cada una de las millones de piezas que conforman el puzzle completo, que es nuestro ADN.

Los nucleótidos son moléculas formadas por un azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada, la cual puede ser de cuatro tipos: adenina, guanina, citosina o timina. Y es aquí donde está la clave. Pues estos nucleótidos se juntan formando una sucesión de nucleótidos cuyas bases nitrogenadas van cambiando.

Las enzimas que comentábamos leen la secuencia de nucleótidos y, dependiendo de qué bases nitrogenadas vean, darán lugar a unas proteínas u otras. Todos y cada uno de nuestros genes dependen de cómo se combinan solo cuatro bases nitrogenadas.

Como bien sabemos, el ADN está constituido por una doble cadena complementaria. Esto significa que las bases nitrogenadas de cada una de las cadenas es complementaria con las de la otra, pues se unen específicamente. Si en un punto concreto de una cadena hay una citosina, esta se unirá a la otra cadena por una guanina. Y si hay una adenina, en la otra habrá timina.

Ahora bien, cuando los mecanismos de replicación de la doble cadena fallan, es posible que se ponga, por ejemplo, una timina donde tendría que haber una guanina. En el momento en el que se introduce una base nitrogenada incorrecta en nuestra secuencia de ADN, estamos ante una mutación genética.

¿Por qué se producen?

A pesar de que, como veremos, hay otras causas, lo que nos va mejor para entenderlo es basarnos en lo que hemos visto de las bases nitrogenadas. En nuestras células existe una enzima conocida como DNA-polimerasa, una molécula que permite hacer copias de las dos cadenas de ADN, algo imprescindible cuando la célula tiene que dividirse.

Cada una sirve como molde para generar una nueva. De este modo, después de que la DNA-polimerasa actúe, habrá dos dobles cadenas, es decir, dos moléculas de ADN (una vieja y una nueva).

Por lo tanto, lo que tiene que hacer esta enzima es leer los nucleótidos de la cadena vieja e ir sintetizando una nueva poniendo los nucleótidos que tocan. Si en la vieja hay una citosina, en la nueva habrá una guanina. Y si hay una timina, en la nueva habrá una adenina.

Esta enzima es increíblemente rápida y efectiva, pues sintetiza la nueva cadena a una velocidad de 700 nucleótidos por segundo. Y solo se equivoca en 1 de cada 10.000.000.000. Es decir, solo pone un nucleótido que no es en 1 de cada 10.000 millones de nucleótidos.

Cuando esto sucede (que pasa constantemente), la secuencia de nucleótidos cambia, por lo que cambia el gen y, consecuentemente, se ha alterado el ADN. Las mutaciones ocurren porque la DNA-polimerasa se equivoca. Pero esto ha hecho posible la evolución.

¿Qué tipos de mutaciones existen?

Una vez entendido (más o menos) qué es una mutación y cuál es el mecanismo celular que las impulsa, podemos ver ya qué tipos de mutaciones existen. Hay muchas clasificaciones distintas en función de parámetros diferentes, pero hemos intentado combinar varias para cubrir el mayor conocimiento posible sin complicar en exceso las cosas.

En este sentido, la primera división va acorde a cómo de grande es la mutación, es decir, si afecta solo a un gen, a un cromosoma (ahora veremos qué son) o a todo el genoma.

1. Mutaciones génicas

También conocidas como mutaciones moleculares o puntuales, las mutaciones génicas, como su propio nombre indica, son aquellas que se sufren a nivel de gen y que, por lo tanto, cumplen con la definición general que hemos dado de mutación.

Las mutaciones génicas se desarrollan por alteraciones puntuales en una molécula del esqueleto del ADN, es decir, en los nucleótidos. Son cambios en un solo nucleótido (o en un número muy reducido), por lo que, aunque la estructura del cromosoma en cuestión y del genoma general se mantenga intacta, da lugar a un gen distinto. Dependiendo de dónde ocurran y de si alteran o no a la proteína resultante del gen, estaremos ante un tipo u otro.

1.1. Mutaciones silenciosas

Por mutación silenciosa entendemos todos aquellos cambios en la secuencia de nucleótidos que siguen dando lugar a la misma proteína que el gen “original”, es decir, el no mutado. Las proteínas son una sucesión de aminoácidos. Y cada tres nucleótidos, se sintetiza un aminoácido concreto. Lo que pasa es que, por seguridad, hay varias combinaciones de tres nucleótidos que siguen dando el mismo aminoácido. Cuando la proteína sintetizada es la misma, la mutación es silenciosa. Como su propio nombre indica, no da señal de su presencia.

1.2. Mutación con cambio de sentido

Este tipo de mutación da lugar a un aminoácido diferente al del gen original. En este sentido, el cambio en el nucleótido hace que se sintetice un aminoácido distinto, lo que, dependiendo del aminoácido y del lugar, puede generar una proteína distinta, cosa que puede ser dañino para el cuerpo. En el caso de estas mutaciones, la proteína resultante es diferente, pero solo se ha modificado un aminoácido, así que mantiene normalmente su función.

1.3. Mutación sin sentido

También es posible que el cambio de nucleótido dé lugar a un aminoácido que detiene la síntesis de la proteína, pues se genera lo que en genética se conoce como codón de terminación, que es una secuencia concreta de tres nucleótidos que hace que, a partir de ahí, se pare la fabricación de la proteína. Dependiendo de la proteína afectada, de si puede preservar algo de su función y de en qué punto de la cadena se haya sufrido la mutación, será más o menos peligrosa.

Mutación sin sentido
La mutación da lugar a un aminoácido que detiene la síntesis de la proteína.

1.4. Polimorfismo

El polimorfismo se basa en lo mismo que la mutación con cambio de sentido, aunque en este caso, a pesar de que el aminoácido sea distinto al original, la proteína final es la misma, pues justo en el punto de la mutación, hay varios aminoácidos que sirven. Es decir, se altera la secuencia de aminoácidos pero no la proteína.

1.5. Inserción

En este tipo de mutación, no es que se ponga el nucleótido incorrecto, sino que se introduce uno que no debería estar ahí. En otras palabras, un nucleótido se pone en medio de otros dos. Esto cambia por completo el patrón de lectura, pues a partir de ese punto, como se van haciendo packs de tres nucleótidos, todos serán distintos. Toda la secuencia de aminoácidos a partir de ese punto será diferente, lo que acaba dando lugar a una proteína muy distinta.

1.6. Deleción

Lo mismo que el anterior, pero en lugar de insertar un nucleótido en medio, “quitamos” uno de la cadena. El resultado es el mismo, pues se cambia el patrón de lectura y la secuencia resultante de aminoácidos es muy diferente a la original.

1.7. Duplicación

La duplicación consiste en un tipo de mutación en el que un fragmento más o menos corto de DNA está duplicado. Imaginemos que seleccionamos varios nucleótidos y hacemos un “copy - paste”, añadiéndolos justo después. Sería algo así como una inserción más larga que, de igual modo, cambia el marco de lectura y la proteína resultante es distinta.

Mutación duplicación

2. Mutaciones cromosómicas

Dejamos el nivel de gen y pasamos a hablar de cromosomas. Los cromosomas son estructuras de compactación del ADN que adquieren su famoso aspecto de X en el momento en el que la célula se divide. Presentados en pares (las células humanas tienen 23 pares de cromosomas, es decir, un total de 46), contienen todos los genes.

En los cromosomas, la secuencia de nucleótidos está altamente compactada, formando una estructura de un nivel superior. En este sentido, las mutaciones cromosómicas son todas aquellas en las que, por distintos motivos genéticos y de expresión de proteínas (como hemos visto en las mutaciones génicas), la estructura de los cromosomas se daña.

Por lo tanto, los cromosomas pueden sufrir deleciones (se pierden grandes fragmentos de genes), duplicaciones o cambios de lugar en los genes. Al estar involucrados muchos más genes, las consecuencias suelen ser peores. De hecho, las mutaciones cromosómicas normalmente dan lugar a organismos que no son viables.

Mutación cromosómica
Las mutaciones cromosómicas afectan a todo una parte de un cromosoma, por lo que hay varios genes cuya expresión se ve alterada.

3. Mutaciones genómicas

El genoma es el conjunto de todos los genes de un ser vivo. Por lo tanto, puede definirse también como la suma de todos los cromosomas. En el caso de los humanos, nuestro genoma es el conjunto de los 46 cromosomas.

En este sentido, las mutaciones genómicas hacen referencia a alteraciones en el número total de cromosomas y que, como su propio nombre indica, no afectan solo a un gen o a un cromosoma, sino a todo el genoma. En este sentido, dependiendo de cómo se altera el número de cromosomas, tenemos los distintos tipos:

3.1. Poliploidía

La poliploidía es el tipo de mutación genómica en la que hay un aumento en el número total de “juegos de cromosomas”. En el caso de los humanos, una mutación poliploide sería aquella que hiciera que el individuo no tuviera 23 pares de cromosomas (un total de 46), sino que tuviera, por ejemplo, 23 tripletes (un total de 69). Podemos incluso encontrar mutaciones que hagan tener 4, 5 ó 6 juegos de cromosomas. De todos modos, estas mutaciones son muy extrañas (algo más normales en plantas), pero no imposibles, aunque en ningún caso darían lugar a un organismo viable.

3.2. Haploidía

La haploidía es el tipo de mutación genómica en la que hay una disminución en el número total de “juegos de cromosomas”. En el caso de los humanos, una mutación haploide sería aquella que nos hiciera dejar de tener 23 pares de cromosomas (un total de 46) y pasar a tener simplemente 23. Del mismo modo, son mutaciones muy raras que en ningún caso dan lugar a un organismo viable.

3.3. Aneuploidía

La aneuploidía es el tipo de mutación genómica en la que un cromosoma concreto está duplicado, es decir, está de más, o ha desaparecido. Por lo tanto, aunque hay un incremento en el número total de cromosomas, no afecta al conjunto entero, como sí hacen las poliploidías y las haploidías.

Pueden ser monosomías (se tiene solo uno de los cromosomas de un par concreto), como el Síndrome de Turner, trisomías, como el síndrome de Down (en el juego de cromosomas 21 hay un cromosoma extra, por lo que la persona no tiene un total de 46, sino de 47), tetrasomías, etc. En este caso, las personas portadoras de la mutación sí que es posible que nazcan, aunque su vida estará determinada por ella.

Trisomía
La trisomía que da lugar al Síndrome de Down. En el juego 21 de cromosomas, en lugar de haber dos cromosomas, hay tres.

Referencias bibliográficas

  • Pavlov, Y., Shcherbakova, P., Rogozin, I.B. (2006) “Roles of DNA Polymerases in Replication, Repair, and Recombination in Eukaryotes”. International Review of Cytology.
  • Johnston, M.O. (2006) “Mutations and New Variation: Overview”. Encyclopedia of Life Sciences.
  • Alliance, G. (2009) “Cómo entender la genética: Una guía para pacientes y profesionales médicos en la región de Nueva York y el Atlántico Medio”. Washington (DC): Genetic Alliance.
TÓPICOS
Genética
Pol Bertran Prieto

Pol Bertran Prieto

Microbiólogo y divulgador

Pol Bertran (Barcelona, 1996) es Graduado en Microbiología por la Universidad Autónoma de Barcelona. Máster en Comunicación Especializada con mención en Comunicación Científica por la Universidad de Barcelona. Apasionado por la divulgación de la salud y la medicina y aficionado del deporte y el cine.