Una mutación es cualquier alteración del material hereditario de un organismo que no se debe a la recombinación genética y que, por afectar a la propia secuencia o a la organización del ADN, es transmisible a las células descendientes.
Se producen espontáneamente por errores de la replicación, con una frecuencia muy baja gracias a la actividad correctora de las polimerasas y a los sistemas de reparación, o son inducidas por agentes mutagénicos. Solo las que afectan a las células germinales pasan a la descendencia y tienen repercusión evolutiva; las que ocurren en células somáticas quedan en el individuo y pueden originar un tumor.
Sus efectos son variables: la mayoría resulta perjudicial o neutra, pero unas pocas son beneficiosas, y precisamente por ser la única fuente de alelos verdaderamente nuevos constituyen la materia prima de la evolución.
Una mutación génica o puntual afecta a la secuencia de nucleótidos de un solo gen y no es visible al microscopio. Puede consistir en la sustitución de una base por otra —con efectos que van desde ninguno, si la mutación es silenciosa, hasta la interrupción de la traducción, si crea un codón de parada— o en la inserción o deleción de nucleótidos, que si no son múltiplo de tres desplazan el marco de lectura y alteran toda la proteína a partir de ese punto.
Una mutación cromosómica afecta a la estructura de un cromosoma, es decir, al orden o al número de copias de bloques enteros de genes, y sí puede observarse al microscopio en el cariotipo. Comprende las deleciones, las duplicaciones, las inversiones y las translocaciones. No debe confundirse con la mutación genómica o numérica, que altera el número de cromosomas, como ocurre en las trisomías.
Los agentes mutagénicos físicos son fundamentalmente las radiaciones. Un ejemplo es la radiación ultravioleta, que no es ionizante y cuya energía es absorbida por las bases: provoca que dos timinas contiguas se unan formando un dímero que deforma la doble hélice y bloquea la replicación; su escasa penetración limita su efecto a la piel. Otro ejemplo son las radiaciones ionizantes, como los rayos X y los rayos gamma, que arrancan electrones de las moléculas, generan radicales libres y provocan roturas en una o en las dos cadenas del ADN, de donde resultan mutaciones cromosómicas; su poder de penetración es grande y alcanzan a las células germinales.
Los agentes mutagénicos químicos son sustancias que reaccionan con el ADN o interfieren en su replicación. Un ejemplo es el ácido nitroso, que desamina las bases y transforma la citosina en uracilo y la adenina en hipoxantina, lo que produce sustituciones del tipo transición. Otro son los análogos de bases, como el 5-bromouracilo, que se incorpora al ADN en lugar de la timina y aparea erróneamente en replicaciones posteriores. Cabe citar también los agentes alquilantes, como el gas mostaza, y los intercalantes, como la acridina, que se insertan entre dos pares de bases y provocan desplazamientos del marco de lectura.
Existen además agentes mutagénicos biológicos, como determinados virus y los transposones, que se insertan en el genoma e interrumpen la secuencia de un gen.