Le mutazioni possono essere classificate anche in base alla causa che le ha provocate:

1. Le mutazioni spontanee sono cambiamenti permanenti del materiale genetico che si verificano senza l’intervento di una causa esterna. In altre parole, sono una conseguenza dell’imperfezione dei dispositivi cellulari.
2. Le mutazioni indotte si verificano in seguito a un cambiamento permanente del DNA provocato da un fattore esterno alla cellula, detto agente mutageno.

I meccanismi che producono una mutazione spontanea sono svariati:

Le quattro basi nucleotidiche del DNA sono parzialmente instabili.

Per ogni base possono esistere due forme diverse, una frequente e una rara. Una base che abbia temporaneamente assunto la sua forma rara può appaiarsi alla base sbagliata. Per esempio, normalmente C si appaia con G ma, se al momento della duplicazione del DNA si trova nella forma rara, si accoppia con A (e la DNA polimerasi inserirà la base A). Il risultato è una mutazione puntiforme da G ad A (▶figura 22).

Le basi possono cambiare in seguito a una reazione chimica.

Per esempio, la perdita di un gruppo amminico (una reazione chiamata deamminazione) trasforma la citosina in uracile. Alla duplicazione del DNA, di fronte a quella che era una C, la DNA polimerasi inserirà una A (per complementarietà con U), anziché una G.

La DNA polimerasi può compiere errori di duplicazione.

Per esempio, può inserire una T di fronte a una G; generalmente questi errori vengono riparati dal complesso di duplicazione in fase di correzione di bozze, ma alcuni sfuggono a questa funzione e diventano permanenti.

Il meccanismo della meiosi non è perfetto.

Si può verificare una non-disgiunzione (la mancata separazione degli omologhi durante la meiosi), che porta all’aneuploidia (uno o più cromosomi in più o in meno, vedi ▶capitolo B1). Eventi casuali di rottura e successiva ricongiunzione dei cromosomi producono delezioni, duplicazioni e inversioni o traslocazioni.

Anche le mutazioni indotte da agenti mutageni presentano vari meccanismi di alterazione del DNA; per esempio, alcune sostanze chimiche sono in grado di modificare le basi nucleotidiche, convertendo una base in un’altra. Altre sostanze, come quelle contenute nel fumo di sigaretta, danneggiano le basi, che vengono così eliminate e sostituite dalla DNA polimerasi con una base a caso. Le radiazioni (come i raggi X o i raggi UV) possono danneggiare il DNA, alterando la struttura delle basi o addirittura causando la rottura della molecola.

Le mutazioni comportano costi e benefici. I costi sono evidenti, dato che spesso producono organismi meno idonei all’ambiente; inoltre, le mutazioni somatiche possono portare al cancro. è anche vero che le mutazioni della linea germinale sono fondamentali per la vita, in quanto forniscono la variabilità genetica su cui agiscono le forze dell’evoluzione.