Previo
Siguiente Carlos von der Becke - Biología 61
Previo
Siguiente Carlos von der Becke - Biología 61
MODULO III UNIDAD 4 INICIO
Este tema ya se ha considerado varias veces a lo largo del texto, de manera que, en parte, es un repaso. Se define como mutación al cambio en el cromosoma heredable. Se excluye el cambio debido a DNA no cromosomal o extraño. Los organismos que han sufrido mutaciones se denominan mutantes. El proceso por el cual se establece una mutación resulta en un cambio en el genotipo y si ese cambio se expresa tambien exteriormente, coincide con un cambio en el fenotipo. El nuevo fenotipo que ha surgido se puede usar para diferenciar la forma biológica mutante de la forma silvestre. Desde un punto de vista pr[actico, la gran mayoría de las mutaciones que alcanzan a expresarse fenotipicamente resultan en un deterioro de las condiciones normales de vida, por la ineficiencia o la falta de coevolución de los genes mutados. Pueden ser espontáneas o inducidas por el investigador. Serán espontáneas aquéllas debidas a acción mutagénica natural, resultando en errores durante la replicación del DNA. Serán inducidas las que utilicen agentes mutagénicos (que generan mutaciones) especiales que actúan sobre el cromosoma. Son dos ejemplos los compuestos químicos como el ácido nitroso y los agentes físicos como la radiación de alta energía (ultravioleta). En la tabla siguiente aparecen los más habituales.
Además de los procesos de mutación inducida, siempre actúa el proceso natural, que es mucho más lento (aproximadamente un error cada diez millones de aciertos en la duplicación del mensaje).
Es bastante sencillo reflexionar sobre cuáles pueden ser los errores que se pueden cometer. Pueden ser puntuales, muy localizados en el DNA y pueden ser más amplios, con sectores completos que saltan y se insertan en otros sitios, tal cual o inviertiéndose 180 grados, etc. El más sencillo es sustituir, en un punto, por error, una base por otra, generalmente una purina por la otra o una pirimidina por la otra. Si ocurre en el tercer sitio del codón, la mutación se llama muda en todos aquellos casos cuando el amino-ácido no cambia pese a que cambió la base. El codón para la serina basta que tenga correctamente las dos primeras letras (UC-) para que la tercera no importe. Con esto se reduce fuertemente la tasa de errores durante la duplicación, porque un error mudo se puede ignorar. Otra cosa pasa si el error aparece en las otras dos letras o bases del codón, pasando a llamarse mutación errónea. Si el amino-ácido cambiado está en un sitio clave de la proteína en acción, habrá consecuencias estructurales, metabólicas o comportamentales. Si la instrucción para fabricar la proteína está repetida varias veces en el genoma, las consecuencias pueden ser menores, dependiendo de si todas las repeticionesdel gen pueden llegar a estar encendidas (1) o nó (0). Una mutación en el exón a eliminar durante la maduración es muda.
Una segunda posibilidad de error es la supresión (sinónimo: deleción) o la insersión de bases, lo cual generalmente provoca grandes cambios en la lectura comenzando a partir del error. Los codones necesitan tres símbolos y si hay un error los completan con el que sigue, con lo cual de allí en más casi ningun codón coincide con el mensaje heredado. En estos casos puede haber errores compensatorios más adelante, con lo cual la lectura pasa a ser de nuevo correcta. Como ejemplo, un error por la inserción de una única base adicional se compensa con la falta de otra base a continuación o muy cerca de la primera. Si coincide con sitios clave, las proteínas no tienen uso alguno y serán desarmadas como casi todo el resto de las proteínas de la célula sin haber satisfecho misión alguna. La función que debían cumplir solamente la podría hacer un gen de repuesto desrreprimido que la fabricase correctamente. Si no hay repuestos, la situación puede ser grave.
Hay dos posibilidades de reversión. Un DNA con una purina equivocada se podría volver a equivocar en otra replicación a esa misma altura, con lo cual se habría producido un ciclo completo de dos errores compensatorios.
Si la tasa de error es de uno en diez millones, (a veces es de uno en un millón) la probabilidad que ocurran dos errores compensatorios es insignificante.
La segunda arregla ese error particular pero introduce miles y miles
de errores nuevos. Se trata de un cambio compensatorio en el anticodón
de la molécula sabia correspondiente al amino-ácido afectado, pero
el razonamiento lleva a que esto no podría solucionar más que un error
y en cambio leer erroneamente otra serie de instrucciones correctas.
Se especula con que, por ejemplo, el codón GCU (ALA) fue cambiado
por error a ACU (THR) pero el anticodón CGA (ALA) de la
Lo que se sabe modernamente es que hay muchos mecanismos de revisación
de errores, hasta hace muy poco desconocidos por los investigadores,
que se fueron acumulando con el avance de la vida, que en forma práctica
disminuyen la tasa de errores hasta llevarla a valores optimizados
(regla de variabilidad de la variabilidad de Darwin).
Agentes mutagénicos (ver tabla)- son usados para aumentar la tasa de errores.
Es de esperar que si el cáncer se origina por instrucciones equivocadas
de arranque del ciclo de duplicación de la célula (equivocación que
hace que ya no se detenga), los agentes mutagénicos sean al mismo
tiempo cancerígenos, lo cual resulta ser así. La radiación ultravioleta
produce fotodímeros pirimidina-pirimidina (tres casos: CC, TT y CT)
en los cromosomas, inhabilitando el sector.
Los tipos de mutágeno denominados análogos de bases
(como el 5-bromouracilo) introduce ese análogo
en la maquinaria en lugar de la base natural, provocando la mutación.
Crecimiento diferente del organismo mutante - si la mutación ocurre
en un microorganismo, se le introduce el mutágeno a la placa de Petri
y se espera que el mutágeno provoque la muerte de gran cantidad de
microorganismos que aún no han formado colonias. Los que sobreviven
mutan con tasas de 10
El genotipo cambia con respecto a la cepa silvestre o salvaje (no
mutada); el fenotipo a veces sí, otras no.
El reconocimiento de las mutantes lleva a una serie de razonamientos
biológicos de bastante agudeza mental, de los que daremos un solo
ejemplo para reservar otros para los ejercicios de final de unidad.
Sea, por ejemplo, un ensayo para generar mutantes que sean resistentes
a un dado antibiótico. Aplicamos el agente mutagénico y queremos saber
si alguna colonia sobrevivente será resistente al antibiótico que
antes mataba a las silvestres.anLa solución es hacer crecer muestras
de cada colonia en placas con medio de cultivo conteniendo el antibiótico
en cuestión. Las colonias antibiótico resistentes serán las únicas
que se ven despues de la incubación.
La mutación es heredable
y resulta en un cambio brusco, al azar, en el genotipo de una única
mutante, que lo transmite a sus sucesores si dicho cambio es viable.
El destino de la mutación está circunscripto a la acción de la
selección natural, que lo eliminará del acervo génico o lo hará
más preponderante con el avance de las generaciones, hasta que,
eventualmente, logre fijarse.
LECTURA 55
C.K.CHAI - Mutación - Academic American Encyclopedia
Definición de adaptación - Es el proceso evolucionario por el cual
una población de organismos cambia gradualmente en su genotipo, como
respuesta heredable a un cambio ambiental. Con la adaptación el acervo
génico se va orientando hacia la prevalencia o fijación de un genotipo
mutado desde antes de un cambio en el ambiente. Es así la respuesta
a cambios de muy largo alcance.
Definición de aclimatación - Es el conjunto de respuestas que exhibe
un organismo cuando se ajusta a cambios de largo alcance del ambiente,
que casi siempre tienen que ver con el clima, pero que tambien tienen
que ver con el ajuste de una planta silvestre al cultivo y el ajuste
del animal silvestre al cautiverio. El proceso de aclimatación se
considera reversible con el mismo individuo y más todavía, con las
generaciones, en el sentido que no pasa a estar geneticamente fijado
para el pasaje a los sucesores: no es hereditaria. La aclimatación
de una planta a los vientos prevalentes no es heredable, pero la resistencia
mecánica de sus ramificaciones sí resultó heredable de sus ancestros:
podría haberse roto durante el primer vendaval del sitio donde le
tocó nacer. Esto quiere decir que no toda especie se va a poder aclimatar.
CONCLUSIONES RAZONADAS
Queda claro que la mutación individual heredable tiene una explicación
de biología molecular y que la adaptación poblacional heredable tiene
una explicación de biología de la selección natural que necesitó una
mutación individual previa para poderse exteriorizar. Para la aclimatación
individual no-heredable es importante la mutación individual previa
que fijó la adaptabilidad o ausencia de adaptabilidad poblacional
a las condiciones ambientales. Hay dos casos no contemplados aquí,
la transmisión de características por genes no cromosomales, que
no necesariamente se heredan y que pueden revertir a condiciones de
ausencia de ellos y
la hipotética cascada de cambios de Kauffman que ni es un mecanismo
habitual ni se ha identificado como tal en mensajes genéticos simples.
El resultado de la cascada tendría que ser heredable.
EVOLUCION Y MUTACION
Previo
Siguiente
Actualización 23 Febrero 2001