Zonder genetische variabiliteit zouden alle levende wezens (door erfelijkheid) gelijk moeten zijn aan de eerste. Om ongelijke wezens te hebben, zouden de enige verklaringen die betrekking hebben op enkele creaties. Maar we weten dat de structuur van DNA, die de basis vormt voor de overdracht van erfelijke karakters, een relatieve en geen absolute stabiliteit heeft. Hoewel stabiliteit het behoud van initiële informatie garandeert, bepaalt instabiliteit de veranderingen, of liever (om de specifieke term te gebruiken) mutaties.
Mutaties kunnen worden onderverdeeld in 3 grote groepen:
- genmutaties;
- chromosomale mutaties;
- genomische mutaties.
Op dit punt is het goed om kort twee concepten toe te voegen: de ene is die van "reparatie" en de andere is die van "gunstige" of "ongunstige" mutatie.
De reparatie, een Engelssprekende term die reparatie betekent, verwijst naar het bestaan in cellen van specifieke enzymatische processen die zijn ontworpen om de bewaring van informatie te verifiëren, het elimineren of corrigeren van de stukken DNA die niet conform zijn aan het origineel.
Het begrip "gunstige" of "ongunstige" mutatie drukt de vergelijking uit tussen de efficiëntie, voor het organisme en voor de soort, van het originele gen ("wild", dat is "wild", primitief) en van het mutante gen.
Opgemerkt moet worden dat voor- en nadelen altijd betrekking hebben op bepaalde omgevingscondities; een nadelige mutatie in een bepaalde omgeving kan gunstig worden onder verschillende omstandigheden.
De gevolgen van dit principe zijn zeer groot in populatiegenetica, omdat de verschillende efficiënties voor overleving van hemoglobinevarianten in normale of malaria-omgevingen al kunnen worden aangetoond. Maar dit argument moet worden verwezen naar meer gedetailleerde artikelen over algemene, menselijke of medische genetica.
Een ander onderscheid is noodzakelijk (vooral voor genmutaties) tussen somatische mutaties en kiemlijnmutaties. Alle cellen van ons meercellige organisme stammen, zoals bekend, van een enkele zygoot af, maar al heel vroeg verschillen ze in een somatische lijn, waaruit het hele lichaam zich ontwikkelt, en een kiemlijn die bestemd is om de geslachtsklieren te vormen en, voor terminale meiose, de gameten. Het is vrij duidelijk dat, met uitzondering van de interacties tussen de twee celpopulaties, een mutatie van de somatische lijn zich zal manifesteren in het enkele organisme, maar geen reflexen zal hebben voor de afstammelingen, terwijl een mutatie in de kiemlijn zich alleen in de afstammelingen kan manifesteren.
Wat de verschillende soorten mutaties en de relatieve gevolgen betreft, is het goed om nog steeds een classificatie van de oorzaken van mutatie te noemen. Deze oorzaken worden mutagene agentia genoemd, die vooral worden onderscheiden in fysische en chemische mutagenen. Verscheidene veranderingen in de fysieke omgeving kunnen tot mutaties leiden, maar de belangrijkste fysieke mutagenen zijn straling. Om deze reden zijn radioactieve stoffen gevaarlijk, en vooral de zwaardere radioactieve deeltjes die neigen tot mutaties als gevolg van een defect, met de meest ernstige gevolgen.
Chemische mutagenen kunnen werken door hetzij de geordende structuur van nucleïnezuren te veranderen, hetzij door in vergelijkbare stoffen normale stikstofhoudende basen in cellen in te brengen, die daarmee kunnen concurreren in de synthese van nucleïnezuren, waardoor substitutiemutaties worden veroorzaakt.
ECHTE MUTATIES
Genmutaties hebben betrekking op een of enkele genen, dwz een beperkt deel van het DNA. Omdat de informatie wordt opgeslagen in een reeks nucleotideparen, omvat de kleinste mutatie-eenheid (een muton) een enkel paar complementaire basen. Zonder in te gaan op de details van de verschillende mechanismen van mutatie op genniveau, kunnen we ons beperken tot het vermelden van twee: die van basisvervanging en die van herverkiezing (of invoeging). In mutaties voor basische vervanging worden één of meer nucleotiden van het DNA door anderen vervangen. Als de fout niet tijdig wordt hersteld, zal deze op het moment van transcriptie een sequentie volgen die ook in het RNA is veranderd. Als de wijziging van het triplet niet beperkt is tot een synoniem (zie de genetische code), zal de vervanging van één of meer aminozuren in de polypeptidesequentie volgen. De vervanging van een aminozuur kan meer of minder kritisch zijn voor de bepaling van de eiwitstructuur en voor de functie ervan.
Bij mutaties door herverkiezing of insertie worden één of meer nucleotiden verwijderd of toegevoegd aan de DNA-sequentie. Deze mutaties zijn over het algemeen zeer ernstig omdat (tenzij het hele tripletten zijn die afzonderlijke aminozuren toevoegen of verwijderen) alle drielingen die volgen in de leesvolgorde, worden gemodificeerd.
Genmutaties komen het meest voor en zijn de oorzaak van de meeste variabiliteit van erfelijke eigenschappen bij individuen.
CHROMOSOMALE MUTATIES
Dit zijn mutaties met relatief lange fragmenten van een chromosoom. Het wordt gebruikt om ze voornamelijk in te delen in:
- chromosomale mutaties voor herverkiezing;
- chromosomale mutaties door duplicatie;
- chromosomale mutaties door translocatie.
Defectiemutaties treden op vanwege breuk en verlies van een min of meer lang chromosoomfragment. Vooral in meiose is dit type mutatie vaak dodelijk, vanwege het totale verlies van een aantal genen, min of meer onmisbaar.
In duplicatiemutaties, na een ruptuur, hebben de chromatidabutments de neiging om aan elkaar te lassen.
Bij de daaropvolgende verwijdering van de centromeren breekt het chromosoom, dat een dicentrisch karakter heeft, in vaak ongelijke delen. Zoals te zien is het resultaat herverkiezing enerzijds en duplicatie anderzijds.
Een chromosomale breuk kan worden gevolgd door een inversie. Het totale genetische materiaal is ongewijzigd, maar de sequentie van genen op het chromosoom is veranderd.
Het geval van een translocatie is vergelijkbaar, maar betreft het lassen van een fragment van een chromosoom op een chromosoom dat niet homoloog is. Eén chromosoom wordt geamputeerd en de andere wordt verlengd; de totale genetische informatie van de cel is nog steeds onveranderd, maar het positie-effect is nog meer uitgesproken. Het is gemakkelijk om een positie-effect weer te geven dat verwijst naar het concept van regulatie van genactie: door van positie te veranderen op de chromosomen, kan een gen gemakkelijk een operon verlaten en in een andere worden ingebracht, resulterend in een gewijzigde activering of repressie.
Er wordt wel gezegd dat een translocatie gebalanceerd (of gebalanceerd) is wanneer er reciprociteit is van translocatie tussen twee paren chromosomen, waardoor de som van de genetische informatie ongewijzigd blijft. De gebalanceerde translocatie komt over het algemeen overeen met de kruisvormige figuur in de meiotische diacinese.
GENOMISCHE MUTATIES
Onthouden dat het genoom het individuele genetische patrimonium is, geordend in chromosomen, er kan worden gespecificeerd dat er sprake is van genomische mutaties wanneer de chromosomen verschijnen met een andere verdeling dan de norm van de soort.
Genomische mutaties kunnen voornamelijk worden ingedeeld in mutaties voor poliploïdia, haploïdie en aneuploïdie.
Polyploïdmutaties treden op wanneer reduplicatie niet resulteert in deling; ze komen gemakkelijker voor in groenten, waar ze worden gebruikt om de productie te verbeteren.
Als het gebrek aan celdeling optreedt in meiose, is het mogelijk om diploïde gameten te hebben; als een dergelijke gamete erin slaagt te fuseren met een normale gameet, zal de zygote die resulteert uit deze bevruchting triploïde zijn. Zo'n zygote kan er soms in slagen om een heel organisme te produceren, omdat reduplicatie en mitose geen even aantal chromosomen vereisen. Op het moment van meiose is de reguliere koppeling van homologe chromosomen echter onmogelijk.
Genomische mutaties voor haploïdie kunnen voorkomen wanneer, in een normaal diploïde soort, een gamete wordt geactiveerd door een ander spel dat geen kernmateriaal heeft, of zelfs in afwezigheid van bevruchting: het zal resulteren in een haploïde persoon.
Terwijl de voorgaande typen genomische mutaties altijd betrekking hebben op de som of aftrekking van hele aantallen chromosomen, hebben de aneuploïde mutaties betrekking op de overmaat of het defect van enkele chromosomen (chromosomale aberraties).
De euploïde chromosoomset van een soort wordt gedefinieerd als zijn normale of idiotype karyotype.
Bewerkt door: Lorenzo Boscariol
