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.

Una mutazione spontanea può avvenire per vari motivi, qui di seguito descriveremo i più comuni.

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 19).

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, ovvero la mancata separazione degli omologhi durante la meiosi, che porta all’aneuploidia (uno o più cromosomi in meno o in più). 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 possono convertire 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.