Ejercicio resuelto de Mutaciones · Biología · Aragón · 2024

Existe un tipo de sordera congénita producida por mutaciones en el gen OTOF, que codifica una proteína esencial para la audición, la otoferlina. En relación con las mutaciones: [2 puntos]

a) Defina y explique brevemente los tipos de mutaciones génicas que pueden producirse, haciendo hincapié en las consecuencias que puede tener cada una de ellas. [1,2 puntos]

b) Defina lo que es una mutación de tipo cromosómico y genómico, haciendo hincapié en las diferencias entre ellas y las consecuencias que pueden tener. [0,4 puntos]

c) Como en el ejemplo del enunciado, las mutaciones pueden tener efectos graves para el individuo que las sufre, sin embargo, son muy importantes desde el punto de vista evolutivo. Explique razonadamente esta aparente contradicción. [0,4 puntos]

$\textbf{a) Defina y explique brevemente los tipos de mutaciones génicas que pueden producirse, haciendo hincapié en las consecuencias que puede tener cada una de ellas. [1,2 puntos]}$

Las mutaciones génicas o puntuales son alteraciones de la secuencia de nucleótidos de un gen concreto; afectan a uno o a unos pocos pares de bases y, según cuáles sean, pueden tener consecuencias muy distintas. Se distinguen dos grandes tipos.

Mutaciones por sustitución. Un nucleótido de la secuencia es reemplazado por otro distinto, de modo que el número total de nucleótidos no varía. Se llaman transiciones cuando se sustituye una base por otra del mismo tipo químico, purina por purina o pirimidina por pirimidina, y transversiones cuando se sustituye una purina por una pirimidina o al revés.

Sus consecuencias pueden ser de tres clases. Si la mutación es silenciosa, el nuevo codón sigue codificando el mismo aminoácido gracias a la degeneración del código genético y la proteína no cambia en absoluto. Si modifica el aminoácido codificado, la proteína incorpora un aminoácido distinto; el efecto será leve o grave según lo diferentes que sean sus propiedades y según se encuentre o no en una zona crítica, como el centro activo de una enzima. Y si genera un codón de parada, la traducción se interrumpe antes de tiempo y se obtiene una proteína truncada, casi siempre no funcional; es el caso más perjudicial de los tres.

Mutaciones por inserción o por deleción. Consisten en la adición o en la pérdida de uno o más nucleótidos, de manera que sí se altera el número total de nucleótidos del gen. Sus consecuencias suelen ser mucho más graves que las de las sustituciones, porque si el número de nucleótidos ganados o perdidos no es múltiplo de tres se desplaza el marco de lectura a partir del punto de la mutación: todos los codones siguientes se leen incorrectamente, la proteína cambia por completo desde ese punto y con frecuencia aparece además un codón de parada prematuro. Solo cuando lo insertado o perdido es un múltiplo de tres se conserva el marco de lectura y el efecto se limita a la ganancia o pérdida de algún aminoácido.

$\textbf{b) Defina lo que es una mutación de tipo cromosómico y genómico, haciendo hincapié en las diferencias entre ellas y las consecuencias que pueden tener. [0,4 puntos]}$

Las mutaciones cromosómicas son las que afectan a la estructura de un cromosoma, es decir, a la disposición de los genes dentro de él. Son las deleciones, las duplicaciones, las inversiones y las translocaciones de segmentos cromosómicos. A diferencia de las génicas, que afectan a un solo gen, implican fragmentos grandes de ADN y pueden alterar muchos genes a la vez, ya sea porque desaparecen, porque se duplican o porque cambian de posición y de contexto; sus efectos sobre el desarrollo y la fisiología del individuo suelen ser importantes.

Las mutaciones genómicas son las que afectan al número de cromosomas, ya sea por exceso o por defecto. Comprenden las aneuploidías, que alteran el número de ejemplares de un cromosoma concreto, como la trisomía del par 21 que produce el síndrome de Down, y las euploidías o poliploidías, que alteran el número de juegos cromosómicos completos.

La diferencia esencial es, pues, que las cromosómicas cambian la estructura del cromosoma sin variar su número, mientras que las genómicas cambian el número de cromosomas sin alterar su estructura. Las genómicas rompen el equilibrio de dosis génica y suelen dar fenotipos drásticamente alterados o inviables, aunque en vegetales la poliploidía es frecuente y suele ser viable, e incluso ventajosa.

$\textbf{c) Como en el ejemplo del enunciado, las mutaciones pueden tener efectos graves para el individuo que las sufre, sin embargo, son muy importantes desde el punto de vista evolutivo. Explique razonadamente esta aparente contradicción. [0,4 puntos]}$

La contradicción es solo aparente, porque las dos afirmaciones se sitúan en niveles distintos: una habla del individuo y la otra de la población y del tiempo evolutivo.

Para el individuo concreto que la porta, una mutación como la del gen OTOF es casi siempre perjudicial, porque altera una proteína que estaba ajustada a su función por millones de años de selección. Pero las mutaciones son el único mecanismo capaz de crear alelos nuevos: la reproducción sexual recombina la variabilidad existente, no la genera. Sobre esa variabilidad actúa la selección natural, eliminando los alelos desfavorables y favorecendo los pocos que resultan ventajosos en un ambiente determinado, que aumentarán su frecuencia generación tras generación.

Además, un alelo perjudicial en un ambiente puede ser beneficioso en otro, de modo que la variabilidad "en reserva" es lo que permite a la especie adaptarse cuando cambian las condiciones, explorar nuevos nichos o defenderse de patógenos nuevos. Sin mutación no habría materia prima sobre la que seleccionar y, por tanto, no habría evolución, aunque el precio sea que la mayoría de las mutaciones concretas perjudiquen a quien las lleva.