Varför är genetisk variation viktig?
Hög genetisk variation i en population ger mer variation i egenskaper. Utan genetisk variation får populationer svårt att anpassa sig när deras livsmiljö ändras.
Om alla individer inom en population är genetiskt lika kommer de att vara känsliga för samma förändringar. Ett nytt virus eller ett varmare klimat skulle då slå hårt mot hela gruppen.
Med en högre grad av genetisk variation ökar chansen att några individer har just de genvarianter och egenskaper som krävs för att anpassa sig. Det är därför en slags försäkring för populationens, och hela artens, överlevnad.
Mutationer är källan till ny variation
Mutationer är förändringar i DNA-sekvensen som uppkommer spontant i varje ny generation oavsett vilken organism det handlar om. Mutationer generar genetisk variation och är själva bränslet till evolutionen.
Hos en flercellig organism måste en mutation uppstå i en könscell för att kunna överföras till nästa generation och bidra till den genetiska variationen i en population.
Mutationer som uppstår i somatiska (kropps)celler stannar i den individen men kan ändå ha stor påverkan på individnivå. Till exempel orsakas många fall av cancer av somatiska mutationer som uppkommit under livets gång i celler i vissa vävnader eller organ.
De flesta mutationer märks inte
Varje organisms genom är ett förfinad produkt och ett resultat av selektion under tusentals generationer. Det är därför inte så stor chans att en ny mutation leder till en förbättring, det vill säga öka individens chans till att överleva och fortplanta sig.
Emellanåt uppstår en mutation med positiv effekt. Till följd av naturlig selektion kan en sådan mutation med tiden bli vanlig i en population. Allt oftare uppstår en mutation som har en negativ effekt för individen. Då kan det motsatta ske, att individen inte lyckas överleva eller fortplanta sig, och mutationen ”försvinner”.
Majoriteten av alla mutationer ger ingen påverkan alls på fenotypen av den enkla anledningen att de uppstår i icke-kodande DNA. Det kan också hända att en mutation ändrar en egenskap men varken på ett positivt eller negativt sätt i den rådande livsmiljön. En sådan mutation kan finnas kvar i en population eller art som naturlig variation.
Så här uppstår mutationer
Inför att en cell delar sig kopieras allt DNA i cellen. På så sätt har alla celler en kopia av individens genom. Ibland uppstår det fel vid kopieringen och när cellen inte lyckas laga felet uppstår en mutation.
Yttre faktorer som till exempel viss strålning kan orsaka skador på DNA. För en cell är skadat DNA mycket dåliga nyheter och det är viktigare att skadan lagas snabbt än bra. Då kan också mutationer uppstå.
Det finns också en viss typ av virus som kan orsaka mutationer. De kallas retrovirus och när det infekterar en cell fogar det in sitt DNA på flera platser i cellens genom och orsakar mutationer.
Mutationer ser olika ut
Effekten av en mutation varierar och beror bland annat på hur den ser ut och framför allt var den uppstår. Vissa typer av mutationer ”rör om” mer i genomet än andra.
- Enbaspolymorfier är små förändringar i DNA-sekvensen som till exempel kan innebära att basparet A-T förändras till C-G. I Sverige används ofta termen SNPs som är en förkortning av engelskans Single Nucleotide Polymorphisms. En SNP är en typ av punktmutation.
- En insertion är också typ av punktmutation som innebär att enstaka baspar lagts till DNA-sekvensen.
- En deletion innebär att enstaka baspar, eller större delar av en kromosomen, har försvunnit ur DNA-sekvensen. När det rör sig om enstaka nukleotider är det också en typ av punktmutation.
- En inversion innebär att delar av kromosomen har hamnat åt fel håll så att DNA-sekvensen blir bakvänd.
- En translokation innebär att en bit av en kromosom bytt plats och hamnat på en annan kromosom.
- En duplikation innebär att en bit av kromosomen kopierats upp så att den upprepas. Uppstår många kopior av samma sekvens kallas det för kopietalsvariation (på engelska Copy Number Variation, som förkortas CNV).
De största mutationerna innefattar hela kromosomer. Istället för att det finns två kromosomer av varje i en somatisk cell så finns till exempel tre. Ett välkänt exempel är trisomi av kromosom nummer 21 som ger Down syndrom.
Om alla kromosomer finns i fler än två kopior, till exempel tre (triploid) eller fyra (tetraploid) överlever oftast inte bäraren. Ett undantag är växter där olika former av polyploidi är ganska vanligt utan att bäraren tar skada. Även en del fiskar och salamandrar är polyploida.
Mutationers placering
Effekten av en mutation avgörs av dess placering. En mutation som uppstår i icke-kodande DNA märks oftast inte men uppkommer den i en gen eller i ett så kallat reglerande element så har den potential att ändra en egenskap.
En gen har exoner som innehåller instruktionerna för hur ett protein ska tillverkas. Om en mutation uppstår i en exon kan det ändra proteinets uppbyggnad. Ett vanligt utfall är att en för tidig stopp-signal introduceras i DNA-sekvensen vilket leder till att proteinet blir ofullständigt, eller inte tillverkas alls.
Mellan exonerna finns introner som klipps bort i mRNA innan instruktionerna förs till cellens proteinfabriker. Den processen kallas för splitsning, eller splicing på engelska. Oftast får en mutation i en intron inte någon effekt alls, men det finns undantag. En mutation vid ett ett klipp-ställe (eng. splice site) kan leda till en ofullständig splitsning och att introner felaktigt finns kvar i den färdiga mRNA-molekylen och tolkas som kod. Då förändras proteinets uppbyggnad.
En gen har också en startsekvens som kallas promotor. Ofta finns även DNA-sekvenser i anslutning till promotorn och genen som kallas regulatoriska element som fungerar som landningsbanor för transkriptionsfaktorer. Dessa bidrar stort till att styra geners aktiviteter. Om en mutation uppkommer i en promotor eller ett regulatoriskt element, kan den också påverka, inte proteinets uppbyggnad men till exempel hur mycket som ska bildas och när.
Mutationers påverkan på aminosyrans uppbyggnad
I styckena ovan delas mutationer in beroende på hur de ser ut och var de uppstår i genomet. Ett annat sätt att dela in dem är genom att benämna hur de påverkar själva aminosyrasekvensen och därmed proteinets uppbyggnad.
Tre och tre bildar nukleotiderna i DNA, som vid proteintillverkningen representeras av mRNA, ett så kallat kodon. Varje kodon översätts med en aminosyra.
En tyst mutation märks inte
En tyst mutation ändrar DNA sekvensen men inte vilken aminosyrasekvensen. Det kan ske eftersom flera kodon översätts med samma aminosyra. Till exempel översätts både kodon AGU och AGC med aminosyran serin. En punktmutation som ändrar U till C påverkar därför inte vilken aminosyrasekvensen och proteinet förblir oförändrat. Mutationen märks alltså inte.
Missense och nonsense ändrar proteinet
Om en punktmutation istället leder till att aminosyrasekvensen förändras kallas den för en missense-mutation. En sådan mutation ändrar proteinets uppbyggnad och kanske dess funktion beroende på vilken del av proteinet som förändrats.
Punktmutationer kan även vara nonsense-mutationer som ändrar ett kodon för en aminosyra till ett stopp-kodon. Detta leder till att tillverkningen avslutas för tidigt och proteinet blir förkortat.
En förskjutning av läsramen
Om en mutation innebär att nukleotider läggs till eller tas bort i en exon, kan det också innebära att aminosyror läggs till eller tas bort från proteinet. Det sker när antalet nukleotider som omfattas av mutationen är delbart med tre och motsvarar ”jämna” kodon. Om antalet inte är delbart med tre så sker istället en förskjutning av hela läsramen och alla kodon som följer blir förändrade. En sådan mutation kallas för en frameshift mutation som på svenska ungefär betyder läsramsförskjutning.
Sexuell förökning bidrar till genetisk variation
Vid sexuell förökning gynnas den genetiska variationen på flera sätt. Dels med det uppenbara i att föräldrarnas DNA blandas, men även eftersom nya kombinationer av genvarianter (alleler) uppkommer när könsceller bildas.
Den celldelningsprocess som ger nya könsceller heter meios men kallas också för reduktionsdelning, eftersom antalet kromosomer halveras. Ur en somatisk (diploid) cell bildas fyra (haploida) könsceller. Eftersom varje könscell är haploid kan två könsceller som smälter samman vid befruktningen bilda en ny diploid cell som är början på ett nytt liv.
Innan den diploida cellen börjar dela sig under meiosen kopieras alla kromosomer. När det är klart ligger kromosomerna uppradade bredvid varandra innan de dras isär och separeras till olika könsceller. I det här steget uppstår nya kombinationer av genvarianter på två sätt: oberoende nedärvning och homolog rekombination, som leder till att varje könscell blir unik. Det är förklaringen till att helsyskon kan vara ganska olika varandra.
Homolog rekombination (överkorsning)
När kromosomerna kopierats under meiosen och de ligger uppradade inför celldelningen, sker ett utbyte av DNA mellan homologa kromosompar. Det kallas för homolog rekombination eller överkorsning, och leder till en omflyttning av alleler.
Under överkorsningen kan utbytet av DNA vara rent fysiskt och innebära att DNA-sekvenser mellan homologa kromosomer klipps ut och byter plats. En DNA-sekvens kan också kopieras från den ena kromosomen och klistras in i den andra, utan att den kopierade strängen ändras.
Oberoende nedärvning
Efter överkorsningen dras kromosomerna isär och separeras till var sin könscell. Vilken kromosom, den som ärvts från mamman eller pappan, som hamnar i vilken könscell är helt slumpmässigt. Det kallas för oberoende nedärvning och innebär att genvarianter som finns på olika kromosomer nedärvs helt oberoende av varandra. Det kan märkas i avkomman genom att helt nya kombinationer av egenskaper som inte fanns hos föräldrarna kan uppkomma.
Omflyttning av genvarianter via plats-specifik rekombination
Omflyttningar av genvarianter kan också ske i specifika delar av genomet och gynna genetisk variation. Det sker inte under meiosen och kallas för plats-specifik rekombination.
Ett exempel är på plats-specifik rekombination är V(D)J-rekombination. Det sker kontinuerligt när vissa immunceller bildas för att göra immunförsvaret snabbare och mer effektivt i att bekämpa till exempel virus. V(D)J-rekombination förekommer bara hos ryggradsdjur och är ett signum för den adaptiva delen av vårt immunförsvar – det som minns infektioner vi redan haft.
Till det adaptiva immunförsvaret hör bland annat B- celler och T-celler. B-celler bildar antikroppar som känner igen främmande ämnen, så kallade antigen, i kroppen. Ett antigen kan komma från till exempel virus, bakterier eller från egna celler som inte beter sig normalt, till exempel cancerceller. T-celler har receptorer på ytan som också känner igen antigen. När en igenkänning sker så aktiveras en immunsvar som attackerar infektionen eller cancercellerna.
När B-celler och T-celler bildas sker en omkastning av de gensegment som kodar för T-cellsreceptorernas och antikropparnas igenkänningsytor. Segmenten heter V (variable), D (diversity) och J (joining), därav benämningen V(D)J rekombination. På det här sättet kan T-celler och antikroppar upptäcka många olika antigen och immunförsvaret blir snabbare och effektivare.
Transposition
Transposition är en annan typ av rekombination som ökar den genetiska variationen. Egentligen är transposition en typ av mutation som innebär att rörliga DNA-sekvenser, så kallade transposoner, fogar in sig på nya platser i genomet. Om en transposon infogas i en gen ger det ofta negativa konsekvenser. Ett undantag är en handfull gener som verkar ha sitt ursprung i transposoner, till exempel generna Rag1 och Rag2 som kodar för de enzymer som driver V(D)J rekomb
Uppdaterad 2025-10-03
