Repasemos de manera general ciertos puntos clave sobre Biología molecular para entender algunos ejemplos. Se da por hecho que todos los seres vivos en el planeta comparten un mismo código genético; es decir, el lenguaje cifrado en cuatro nucleótidos representados por las iniciales: A, C, G y T (adenina, citosina, guanina y timina, respectivamente). Esta universalidad del código genético pone de manifiesto por sí misma la existencia de un ancestro común, del cual proceden todos los organismos hoy vivos. Sin embargo, si todos los organismos tienen el mismo origen, ¿cómo explicamos la gran biodiversidad que
vemos en nuestro entorno, desde los microorganismos unicelulares hasta los enormes mamíferos? La respuesta son dos palabras: las mutaciones.

Hipotéticamente hablando, supongamos que, durante la reproducción celular, el contenido genético se hereda de una generación a la siguiente sin alteración alguna. Si esto hubiera sido la constante desde que apareció la primera forma de vida, nuestro planeta aún estaría lleno de bacterias anaeróbicas y nada más, pero la realidad indica algo muy distinto. Si los fenotipos son reflejo de los genotipos; es decir, si las características observables de los organismos manifiestan su constitución genética, podemos afirmar categóricamente que los genes han evolucionado continuamente a través de las mutaciones durante millones de años, lo cual explica la gran diversidad
funcional y morfológica de las especies que actualmente existen, incluyendo al Homo sapiens.

Mutación es un término utilizado para describir eventos cuyo resultado es una alteración en el ADN, que generalmente ocurre durante el proceso de replicación celular. Por ejemplo, en algunas mutaciones se sustituye un nucleótido por otro; pueden presentarse inserciones de nucleótidos que hacen más larga una secuencia o, por el contrario, sufrir pérdidas que las acortan: mutaciones que se conocen como indels (del inglés insertion-deletion: inserción y eliminación, respectivamente).

Otro mecanismo por el que el ADN puede sufrir mutaciones es la translocación, a partir de la cual un segmento se desprende de un lugar y se incorpora a otro, ya sea en el mismo cromosoma o en uno distinto. Una forma de translocación por inversión ocurre cuando un segmento de una secuencia se reacomoda en dirección opuesta a la original. Pero también se presentan duplicaciones de genes completos y transferencia génica horizontal, procesos a partir de los cuales un material genético pasa de un individuo a otro o, incluso, de una especie a otra, como sucede con frecuencia en ciertas bacterias que adquieren resistencia a los antibióticos.

Conviene enfatizar que no todas las mutaciones tienen el mismo impacto en las poblaciones de especies en las que se presentan, ni para el fin de los relojes moleculares que aquí nos interesa. En cuanto a lo primero, específicamente en organismos que se reproducen por vía sexual, es necesario distinguir entre las mutaciones ocurridas en las células somáticas y las que sobrevienen en las células germinales. En el primer caso, las mutaciones se pierden cuando el individuo muere, mientras que las mutaciones de una célula germinal o gameto tienen la posibilidad de heredarse, suponiendo que tal gameto fecunde o sea fecundado para reproducir un nuevo individuo.

Una mutación heredada tiene a su vez la posibilidad de fijarse en una población o de desaparecer, lo que depende de varios factores; por ejemplo, el carácter nocivo o benéfico de la mutación misma, las presiones selectivas del medio ambiente que actúan sobre el nuevo rasgo fenotípico adquirido y el tamaño de la población en la que ocurre la mutación, entre otros. Un caso típico sería la hiperpigmentación melánica de la piel, la que resultaría benéfica para pobladores del África tropical donde la radiación solar es intensa, pero no así para los pobladores de las regiones nórdicas de Europa, donde los rayos solares son mínimos y el efecto sería adverso.