Tasa de mutación

Qué es la tasa de mutación

Tasa es un derivado regresivo del verbo tasar, y este procede del latín taxare, forma frecuentativa de tangere, «tocar», con el sentido original de fijar el precio o el valor de una cosa. Aplicada a un fenómeno biológico, la palabra conserva esa idea de medida: designa la frecuencia con la que algo ocurre por unidad de tiempo o de replicación.

Aplicada a la mutagénesis, la tasa de mutación mide cuántos cambios se fijan en el ADN por nucleótido cada vez que el genoma se copia, o cada vez que se transmite a la siguiente generación. No debe confundirse con la frecuencia de mutación, que es la proporción de individuos de una población que porta una mutación concreta en un momento dado: la primera es una velocidad de aparición; la segunda, una fotografía de cuánto se ha extendido ya un cambio.

Tasa germinal y tasa somática

La tasa de mutación germinal es la que tiene relevancia evolutiva: representa los cambios que se transmiten de padres a hijos a través de las células reproductoras y que constituyen la materia prima sobre la que actúa la selección natural. En 2009, un equipo del Wellcome Trust Sanger Institute logró medirla de forma directa por primera vez, secuenciando dos familias completas: la cifra obtenida, una mutación nueva por cada treinta millones de nucleótidos y generación, coincidía con lo que hasta entonces solo se había estimado de forma indirecta.

La tasa de mutación somática sigue una lógica distinta. Afecta a las células del cuerpo a lo largo de la vida, no se mide por generación sino por división celular, y varía enormemente de un tejido a otro. Está en la base de la carcinogénesis: cada división celular es una nueva oportunidad para que se fije un error, y los tejidos que se renuevan más deprisa acumulan más mutaciones somáticas con el paso de los años.

Qué determina la tasa

Dos fuerzas contrapuestas determinan, en cualquier organismo, el valor final de la tasa: la frecuencia con la que se producen errores durante la replicación del ADN y la eficiencia de los sistemas que los corrigen. La ADN polimerasa humana comete un error aproximadamente cada 10.000 o 100.000 nucleótidos incorporados. Su propia actividad de corrección de pruebas reduce esa cifra a uno por cada millón o diez millones; los sistemas de reparación postreplicativa, sobre todo la reparación de apareamientos erróneos, la llevan hasta uno por cada mil millones o diez mil millones. Cuando alguno de estos sistemas falla, la tasa se dispara: los tumores con deficiencia en la reparación de apareamientos erróneos presentan una carga mutacional entre diez y cien veces superior a la de los tumores con este mecanismo intacto.

Variación entre especies

Por nucleótido, la tasa varía enormemente de un organismo a otro. Los virus de ARN presentan las más altas, del orden de una mutación cada mil o cien mil nucleótidos copiados, porque la mayoría de sus ARN polimerasas carecen de actividad correctora. Bacterias como Escherichia coli se sitúan varios órdenes de magnitud por debajo, y los eucariotas, humanos incluidos, ocupan la zona más baja de la escala. Sin embargo, cuando el cálculo se hace por genoma completo y por generación en lugar de por nucleótido, la cifra converge en todos los organismos en un rango sorprendentemente estrecho, en torno a unas pocas milésimas de mutación por genoma. Esa convergencia sugiere un equilibrio universal entre dos costes: demasiada poca variación impide la adaptación; demasiada, compromete la viabilidad del organismo.

Diferenciación con otros conceptos genéticos

La tasa de mutación no debe confundirse con el polimorfismo, que designa una variante ya establecida y relativamente frecuente en una población, no la velocidad a la que surgen cambios nuevos. Tampoco equivale a la mutación en sí misma, que es el cambio puntual; la tasa es la magnitud que cuantifica con qué frecuencia se produce ese cambio.

Preguntas frecuentes

¿Cuántas mutaciones nuevas tiene cada ser humano?

Entre 100 y 150 mutaciones de novo en el conjunto del genoma, según las estimaciones actuales basadas en la secuenciación de tríos padres-hijo.

¿Es lo mismo tasa de mutación que frecuencia de mutación?

No. La tasa mide la velocidad de aparición de mutaciones nuevas; la frecuencia mide qué proporción de una población ya porta una mutación concreta.

¿Por qué los virus de ARN mutan tanto más que los organismos con ADN?

Porque la mayoría de las ARN polimerasas que copian su material genético carecen de la actividad de corrección de pruebas que sí tiene la ADN polimerasa. Sin ese mecanismo de vigilancia, los errores de copia se acumulan sin filtro.

¿La tasa de mutación es igual en todo el genoma?

No es uniforme. Varía según la región cromosómica, el contexto de secuencia y factores como la replicación tardía o temprana durante el ciclo celular, entre otros que aún se investigan.

¿Qué ocurre cuando fallan los sistemas de reparación del ADN?

La tasa de mutación aumenta de forma considerable. Es lo que sucede en los tumores con deficiencia en la reparación de apareamientos erróneos, que acumulan entre diez y cien veces más mutaciones que los tumores con este sistema intacto. Ese exceso de mutaciones deja una huella característica en el genoma tumoral, y es precisamente esa huella la que permite identificar, años después del diagnóstico, qué mecanismo de reparación falló en origen.

Referencias

1. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. MedlinePlus Genetics en español: información sobre variantes y mutaciones genéticas. medlineplus.gov.
2. Biblioteca Virtual en Salud, Organización Panamericana de la Salud. Descriptores en Ciencias de la Salud (DeCS): "Tasa de Mutación". decs.bvsalud.org.
3. Comisión Europea, CORDIS. "Científicos aclaran una mutación genética". cordis.europa.eu.
4. Real Academia Española. Diccionario de la lengua española: "tasar". rae.es.