Разработка методов определения последовательности нуклеотидов в ДНК позволила установить, что гены всех организмов содержат огромное количество точечных мутаций, которые, даже находясь в гомозиготном состоянии, не изменяют белки, кодируемые этими генами, и поэтому никак не проявляются в фенотипе. Чем можно объяснить такое «скрытное» существование мутаций?

«Скрытное» существование точечных мутаций можно объяснить вырожденностью генетического кода, то есть тем, что одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими различными триплетами нуклеотидов — кодонами.

Генетический код включает 64 кодона, из которых 61 кодирует аминокислоты, а 3 являются стоп-кодонами. При этом в состав белков входит всего 20 основных аминокислот. Поэтому большинство аминокислот кодируется несколькими кодонами. Например, аминокислота лейцин кодируется шестью различными кодонами.

В результате замена одного нуклеотида в ДНК может привести к изменению кодона, но при этом не вызвать изменения аминокислоты, включаемой в белок. Особенно часто это происходит при замене третьего нуклеотида кодона, поскольку генетический код обладает так называемой избыточностью в этой позиции.

Такие мутации называют синонимичными, или молчащими. Они изменяют последовательность нуклеотидов ДНК, но не изменяют аминокислотную последовательность кодируемого белка. Поскольку структура белка остается прежней, его свойства и выполняемые функции обычно не меняются, а следовательно, мутация не проявляется в фенотипе организма.

Важно отметить, что подобные мутации могут не проявляться даже в гомозиготном состоянии. Это объясняется тем, что их эффект отсутствует не из-за подавления рецессивного аллеля доминантным, а вследствие того, что изменение нуклеотида не приводит к изменению аминокислотной последовательности белка.

Кроме того, точечные мутации могут возникать в некодирующих участках генов, например во многих участках интронов, которые удаляются из первичной РНК при ее созревании. Если такие изменения не затрагивают регуляторные элементы и сигналы сплайсинга, они также могут не оказывать заметного влияния на фенотип.

Таким образом, основная причина «скрытного» существования большого числа точечных мутаций заключается в вырожденности генетического кода, благодаря которой замена нуклеотида нередко не изменяет кодируемую аминокислоту и, соответственно, структуру и функцию белка. Такие мутации могут накапливаться в геномах, не вызывая заметных фенотипических изменений.