¿Qué causa que las bacterias muten aleatoriamente?

Hay muchas respuestas a nivel de química, bioquímica y enzimología, pero iré directamente a la vista de alto nivel: las mutaciones son consecuencia de la Segunda Ley de la Termodinámica. En otras palabras:

De Daniel Wolfert ’16 | Qué hacemos

Solo hay una posible secuencia no mutada de un cromosoma bacteriano. Cada variación de la misma es una mutación, una pérdida del orden que se encuentra en la secuencia precisa del cromosoma no mutado. La entropía siempre aumenta con el tiempo, por lo tanto, el orden preciso de los nucleótidos en un cromosoma siempre se volverá más desordenado. Se requiere energía (trabajo) útil para ralentizar este proceso, aunque nunca puede detenerlo por completo.

Si una célula bacteriana no hace nada, su secuencia de ADN original adquirirá mutaciones (desde la fotodegradación, la desaminación oxidativa, la depuración depilatoria para nombrar algunos de los mecanismos más comunes). También surgirán errores al copiar secuencias de ADN durante la replicación. Las células gastan una cantidad considerable de energía para prevenir, revertir y reparar estas mutaciones espontáneas. Pero no pueden evitarlos a todos, esto requeriría una cantidad infinita de energía.

En última instancia, la adquisición de mutaciones es el estado predeterminado, lo que sucede si una célula no hace nada.

Hay dos niveles diferentes de causalidad que podemos usar para responder esta pregunta. El primero se llama causación próxima, y ​​esa es una pregunta sobre los mecanismos que causan mutaciones en las bacterias. El segundo se llama causalidad última, y ​​esas son preguntas que tratan menos sobre los detalles mecánicos sobre la mutación, pero para comprender la existencia de mutaciones en un contexto más amplio.

Para el primer nivel (es decir, causalidad próxima), los mismos factores causan mutaciones en bacterias como en cualquier otro organismo: infección por virus, replicación de ADN de la meiosis, sustancias químicas en el medio ambiente que pueden entrar en la célula y dañar el ADN directamente , radiación y luz UV.

En términos de causalidad última, aunque la mayoría de las nuevas mutaciones tienen efectos dañinos en los organismos que las adquieren, cualquier especie que no tenga nuevas mutaciones eventualmente está destinada a la extinción porque no podrán adaptarse a una amplia gama de cambios y desafíos ambientales. .