I cambiamenti del DNA si verificano principalmente a causa di errori naturali che si verificano durante il processo di replicazione del DNA. Possono anche accadere quando uno o più fattori ambientali agiscono sul DNA. I cambiamenti del DNA sono noti come mutazione, indipendentemente dalla loro origine.
Tutto il DNA è composto da quattro diverse basi: timina (T), citosina (C), adenina (A) e guanina. Queste basi si uniscono in quelle che sono conosciute come coppie di basi. Insieme alle molecole di zucchero e fosfato, queste coppie formano i nucleotidi che compongono il filamento di DNA a doppia elica e le differenze nelle sequenze delle coppie di basi sono ciò che crea varianza genetica.
Normalmente, quando il DNA viene replicato, il processo inizia con una proteina chiamata DNA elicasi. Questa proteina rompe i legami tra le basi, separando così la molecola di DNA in due filamenti. Una seconda proteina, la DNA polimerasi, copia ogni singolo filamento di DNA in modo da poter formare una nuova molecola di DNA a doppio filamento. Un errore nella copia si verifica circa una volta ogni miliardo di basi o anche meno frequentemente.
Come dimostra il naturale processo di replicazione del DNA, il DNA richiede che i legami chimici tra le quattro basi primarie siano stabili. Alcune sostanze chimiche e altri fattori ambientali, come le radiazioni, hanno la capacità di alterare le basi nucleotidiche in modo da imitare altre basi nucleotidiche. Se ciò accade, quando il DNA si replica, la base alterata viene essenzialmente scambiata per una base diversa. Il risultato è che le basi si accoppiano in modo errato e si verifica una mutazione.
Molti evoluzionisti, forse il più famoso dei quali era Charles Darwin, credevano che le specie si adattassero in base ai cambiamenti del DNA. La teoria è che le mutazioni genetiche che alla fine saranno benefiche diventeranno comuni. Ad esempio, una mutazione genetica potrebbe aver portato alcune giraffe a sviluppare i loro colli notoriamente lunghi. Quelli con collo più lungo potrebbero avere un migliore accesso al cibo più in alto e quindi avrebbero potuto avere maggiori probabilità di sopravvivere e trasmettere il gene mutato.
Anche se alcuni cambiamenti del DNA possono essere utili, molti non lo sono. Il cancro, ad esempio, uno degli esempi più notevoli di mutazione del DNA, è una delle principali cause di morte in molti luoghi. Per questo motivo, molti scienziati hanno dedicato i loro sforzi per saperne di più sul processo di replicazione del DNA e su come trattare le condizioni genetiche attraverso la terapia genica. La conoscenza dei cambiamenti del DNA crea anche alcune controversie, ad esempio con gli aborti dei feti che risultano positivi per alcune malattie genetiche. I sostenitori dell’ambiente e della salute hanno anche studiato gli effetti delle sostanze chimiche prodotte dalle persone e hanno lottato per regolare le sostanze e le pratiche che hanno dimostrato di causare problemi di salute legati al DNA.