MUTAZIONE Il termine mutazione, in genetica, si riferisce a cambiamenti trasmissibili del materiale genetico. Può riferirsi al cambiamento di una singola coppia di basi nella sequenza di un gene, oppure può coinvolgere interi corredi cromosomici (poliploidia). Le mutazioni possono essere spontanee (l’operatore non è in grado di stabilirne la causa) o indotte (provocate dall’intervento diretto dello sperimentatore). Si dicono mutazioni geniche o mutazioni alleliche, quelle che si riferiscono al cambiamento di un allele a un’altra forma, conservando le caratteristiche di ereditarietà mendeliana

Destino di una singola mutazione Se una mutazione compare in una popolazione, è necessariamente presente in un individuo allo stato eterozigote (è infatti una sola). quale è la probabilità che la mutazione scompaia perché non trasmessa? quale è la probabilità che venga trasmessa alla generazione successiva? quale è la probabilità che aumenti di frequenza perché trasmesse due, tre o più copie?

Tasso di cambiamento delle frequenze alleliche sotto la pressione di mutazione Qualunque sia il tipo di mutazione, per semplificare, si consideri la mutazione come “passaggio da una forma allelica a un’altra”, sia essa completamente nuova o preesistente. Si indica con A1 A2 la mutazione d’allele A1 verso la forma A2. Se il processo è reversibile si indica con A1 A2

Tasso di cambiamento delle frequenze alleliche sotto la pressione di mutazione Il tasso di mutazione si indica in genere con la lettera . Quindi  A1 A2 indica che il tasso di mutazione dalla forma A1 alla forma A2 è . Se anche la forma A2 può mutare apprezzabilmente nella forma A1, si adopera la lettera  (retromutazione)  A1 A2 Quando vi è reversibilità del sistema, si indica come  A1 A2 

Mutazione unidirezionale Consideriamo il caso in cui la mutazione può avvenire in una sola direzione  A1 A2 in una popolazione in cui le frequenze a una data generazione di partenza siano p0 e q0 rispettivamente per gli alleli A1 e A2 E’ chiaro che ad ogni generazione la frequenza dell’allele A1 diminuisce a favore di A2.

Mutazione unidirezionale Alla prima generazione la frequenza di A2 sarà: che può essere anche espressa come e q’ = freq iniziale di A2+ freq dei nuovi alleli A2 formati per mutazione p’ = frequenza di alleli A1 che non sono mutati Alla seconda generazione e

Mutazione unidirezionale In generale, alla n-sima generazione e quindi, poichè avremo La frequenza dell’allele A1 diminuisce in misura proporzionale al tasso di mutazione e alla quantità (frequenza p) di tutti gli alleli A1 che possono ancora mutare. Quindi l’aumento degli alleli A2 procederà ad un tasso via via minore nel tempo

Partendo da p = 1 in 60000 generazioni la frequenza si dimezza ma dopo altre 120000 generazioni la frequenza è ancora intorno al 15%

Mutazione unidirezionale La mutazione unidirezionale è un meccanismo che tende a sostituire un allele con la sua forma mutante. Quando n, numero di generazioni, è grande, pn tende a 0

Destino di 10 nuove mutazioni neutrali

Mutazione bidirezionale Consideriamo il caso in cui la mutazione può avvenire in entrambe le direzioni, cioè un allele può mutare ad altra forma e la forma mutante tornare a quella ancestrale (retromutazione)  A1 A2  In presenza di mutazione e retromutazione a un locus non vi è fissazione di una delle forme alleliche, ma si arriverà a una situazione di equilibrio. L’equilibrio sarà raggiunto quando si formeranno tanti alleli A2 per mutazione da A1, quanti alleli A1 per retromutazione da A2

Cambiamenti nella frequenza allelica per effetto di un processo di mutazione bidirezionale; p = freq A’ Esempio:  = 0,00003,  = 0,00001 Frequenza all’equilibrio: p =  /( +  ) = 0,25 Due situazioni opposte: p = 1 (A’ fissato) p = 0 (A’ assente)  A1 A2 