A saúde e sobrevivência de um organismo depende da replicação confiável e precisa do DNA (ácido desoxirribonucleico) e da divisão ordenada das células. Sem que estes processos sejam altamente confiáveis, a sobrevivência é questionável. No entanto, erros ocasionais ocorrem. Que tipo de erros acontecem, o que os causa e quais são alguns dos resultados?

Primeiro, é importante saber que a maioria do DNA não faz nada. O DNA é classificado como “codificador” ou “não codificador”. Codificação de códigos de ADN para a produção de enzimas e proteínas necessárias para executar os processos necessários para a vida. O DNA não codificador é semelhante a letras aleatórias colocadas juntas que não fazem sentido. O propósito de tal abundância de DNA não codificante é mal compreendido, mas dos 6,5 pés de DNA em cada célula humana, apenas cerca de 1 polegada é DNA codificante. Erros dentro das secções não codificadoras não têm consequências aparentes e essa é uma teoria sobre o porquê de haver tanto – pode agir como um tampão para proteger o ADN codificador. Um artigo anterior da Michigan State University Extension, “Os mutantes também têm valor”, mencionou que algumas mudanças no DNA são úteis. Este artigo irá discutir como elas ocorrem e dá exemplos de mutações de plantas comumente vistas.

Mutações são devidas a mudanças que ocorrem dentro do próprio DNA ou no processo de replicação/divisão de células. Mudanças dentro da molécula de DNA são referidas como “mutações pontuais”, uma vez que ocorrem em uma pequena porção do DNA, mas ainda podem ter efeito significativo porque alteram o “significado do código”. As mutações pontuais podem ser devidas a danos causados por raios cósmicos, químicos e vírus. Também podem ser devidas ao stress do calor, frio, poda severa ou erro de replicação causando uma mudança nas sequências de ADN, por isso já não faz sentido. Muitos sistemas biológicos são sistemas do tipo caminho que requerem a formação de produtos intermediários antes de produzir o produto final. As enzimas controlam estas etapas intermediárias, e a interrupção em qualquer etapa impede que o produto final seja produzido. Portanto, quanto mais passos no caminho, mais vulnerável é o sistema à possível mudança.

Mutações de pontos afetam muitos sistemas dentro das plantas. Os mais dramáticos visualmente são a cor ou a forma. A foto 1 mostra várias mutações de cor que ocorrem naturalmente. A mudança pode afetar uma porção de uma flor, fruto ou folha, ou um ramo inteiro. Dependendo do tecido envolvido, a mudança pode ser transmitida para a próxima geração através de sementes. Elas também podem ser propagadas através de enxertos ou estacas. Algumas mutações podem ser instáveis e resultar na produção de secções da planta que revertem ao seu estado original (Foto 2).

Mutações de ponto de planta são frequentemente encontradas após condições ambientais estressantes, especialmente frio. Todas as células de um organismo contêm a mesma informação genética, independentemente da sua localização. Algumas células formam raízes enquanto outras formam flores, mesmo que ambas contenham a mesma informação genética. Nós não entendemos completamente o que regula este processo. No entanto, sabemos que as células forçadas a reprogramar para uma função diferente parecem propensas a cometer erros no processo. Isto acontece quando as plantas experimentam temperaturas que matam os botões. Quando os botões vegetativos normais sofrem danos, a planta forma botões adventícios que se transformam em novos rebentos. A maioria das células reprogramará com sucesso, mas algumas podem expressar mudanças. A maioria das mudanças passam despercebidas e não são benéficas, mas pode haver uma mudança na cor ou no hábito de crescimento, que facilmente identificamos e achamos atraente ou benéfica.

Uma pequena explicação sobre a anatomia e desenvolvimento da planta pode esclarecer a aparência da mutação. As estruturas das plantas começam com uma única célula. Que uma célula se divide para fazer duas, essas duas se dividem para fazer quatro, depois quatro se dividem para fazer oito e assim por diante até que a estrutura esteja completa. É por isso que algumas mutações visuais parecem bastante geométricas. A flor do hibisco na foto 1 é em sua maioria meio branca e meio rosa, indicando que a mudança de cor ocorreu na fase de duas células. Isso também é o que acontece em um fruto meio vermelho, meio amarelo.

Para preparar este artigo, fiz uma visita de estudo ao super mercado local. Como esperado, encontrei mutações. Elas são fáceis de identificar, uma vez que você sabe o que procurar. A foto 3 mostra o que eu encontrei. Com base no tamanho da mudança, a fruta laranja à esquerda na foto 3B e C aparentemente teve uma mudança ocorre no estágio de quatro células e a da direita no estágio de 16 células. Estas mudanças visuais podem ser surpreendentes quando observadas, já que não acontecem com freqüência, mas não são incomuns uma vez que o processo é compreendido.

Mutações de cor de frutas são mais óbvias. O desenvolvimento da cor é um processo com vários passos intermediários entre o produto inicial e o produto final. As mudanças de cor, portanto, acontecem com bastante frequência, especialmente mudando para menos cor. No entanto, muitas maçãs vermelhas melhoraram a cor em relação à original porque os cultivadores de maçãs encontram membros individuais com frutos de alta coloração. Os brotos desses membros são então propagados para árvores inteiras.

Um outro tipo comum de mutação envolve a adição ou exclusão de cromossomos ou a adição de um conjunto inteiro de cromossomos. Estes resultam de erros durante o processo de divisão celular. Durante a divisão normal das células, os cromossomos se alinham, se duplicam e então são separados e igualmente distribuídos nas duas células resultantes. Algumas vezes os cromossomos “atrasam” e ficam para trás, resultando em uma distribuição desigual – uma célula tem mais e a outra tem menos. Essas células frequentemente não se dão bem, já que metade delas não tem a informação necessária e números desiguais levam a mais dificuldades de replicação.

No entanto, ocasionalmente os cromossomos se duplicam e uma nova célula não se forma. Isto faz com que a célula original tenha um conjunto de cromossomas extra. Estas mudanças são bastante estáveis já que elas têm a informação necessária – apenas o dobro, e eles têm um número igual de cromossomas, tornando a divisão celular adicional regular. As células resultantes desta mudança são consideradas poliplóides (poli = muitas; ploidy = cromossomas). Essa mudança pode ocorrer em todas as células, mas se ela ocorrer em células responsáveis pela reprodução sexual, elas formam óvulos e grãos de pólen que têm o dobro do número normal de cromossomos e os ovos e pólen resultantes são chamados de “gâmetas não reduzidos”

Se um grão de pólen não reduzido se combinar com um óvulo não reduzido da mesma espécie, ele tem o potencial de se desenvolver em toda uma nova espécie de planta. Este processo deu origem a algumas plantas alimentares bem conhecidas. Mirtilos e morangos fazem parte de uma série poliplóide com alguns sendo diplóides (a situação normal de dois conjuntos de cromossomas), tetraplóides (quatro conjuntos), hexaplóides (seis conjuntos) e octoplóides (oito conjuntos). Os morangos comerciais são octoplóides e os mirtilos comerciais são tetraplóides ou hexaplóides. Os tetraplóides, hexaplóides e octoplóides são todos considerados como tendo origem num antepassado diplóide que passou pelas etapas e combinações de produção não reduzidas da gameta. Outras plantas poliplóides incluem o trigo (tetraplóide ou hexaplóide), aveia (hexaplóide), kiwifruit (hexaplóide) e outras. Na verdade, 30 a 80% de todas as plantas são poliplóides.

Você notará que todos os níveis mencionados são números pares – dois, quatro, seis, oito, etc. Nenhuma foi ímpar-um, três, cinco, etc. Isso porque os números ímpares nos devolvem ao problema da distribuição desigual dos cromossomos durante a divisão celular. Entretanto, para cada regra há uma exceção, e a batata tem membros com dois, três, quatro e cinco conjuntos de cromossomos, mas então a batata não depende apenas da reprodução sexual, mas pode ser propagada através de pedaços de sementes assexuadas. Os conjuntos ímpares existem ou podem ser feitos em outras espécies de plantas, e nós aproveitámo-los como culturas alimentares, já que em muitos casos a distribuição desigual dos cromossomas leva à ausência de sementes, tais como melancia sem sementes e bananas. As plantas crescerão, mas não produzirão descendência, são estéreis e têm apenas vestígios de sementes.

Mutações também ocorrem dentro dos sistemas animais. No entanto, como os sistemas animais são mais complexos, sua sobrevivência não é tão confiável e as mudanças não são tão dramáticas. Existem alguns peixes e anfíbios poliploides, mas os mamíferos poliploides são raros e é ainda mais raro que sobrevivam até ao nascimento.