Στη βιολογία, η μετατόπιση αναφέρεται σε δύο εντελώς διαφορετικές διαδικασίες. Στη βοτανική, ή στη μελέτη των φυτών, η μετατόπιση είναι η μετακίνηση υλικού από το ένα μέρος στο άλλο μέσα σε ένα φυτό. Στη γενετική, είναι η ανταλλαγή μερών μεταξύ δύο χρωμοσωμάτων. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε συγκεκριμένα τη χρωμοσωμική μετατόπιση.
Μέσα στον πυρήνα όλων των κυττάρων, κλώνοι DNA σχηματίζουν χρωμοσώματα, όπου βρίσκονται τα γονίδια. Όλα τα κύτταρα του σώματος, εκτός από τα αναπαραγωγικά κύτταρα, έχουν ταιριαστά ζεύγη χρωμοσωμάτων ή ομόλογα χρωμοσώματα. Στα ομόλογα χρωμοσώματα, και τα δύο χρωμοσώματα έχουν το ίδιο μέγεθος και σχήμα και έχουν τα ίδια γονίδια στην ίδια θέση. Ένα από κάθε ζευγάρι προέρχεται από τη μητέρα και ένα από τον πατέρα. Εντός των αναπαραγωγικών κυττάρων, ή των σεξουαλικών κυττάρων, εμφανίζεται μόνο ένα αντίγραφο κάθε χρωμοσώματος.
Η μετατόπιση είναι μια μορφή δομικής μεταβολής που συμβαίνει μεταξύ μη ομόλογων χρωμοσωμάτων. Συχνά εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της μείωσης όταν τα χρωμοσώματα είναι κοντά μεταξύ τους. Κατά τη διάρκεια μιας μετατόπισης, τμήματα μη ομόλογων χρωμοσωμάτων αποσπώνται από το αρχικό και στη συνέχεια ανταλλάσσονται. Το αποτέλεσμα μιας μετατόπισης είναι ότι η δομή των δύο χρωμοσωμάτων έχει πλέον αλλάξει.
Διαφορετικά χρωμοσώματα δεν φέρουν τα ίδια γονίδια στην ίδια θέση, επομένως διαφορετικά γονίδια ανταλλάσσονται κατά τη διάρκεια μιας μετατόπισης. Οι μετατοπίσεις δεν επηρεάζουν τον αριθμό των γονιδίων στο κύτταρο καθώς δεν χάνεται κανένα τμήμα του χρωμοσώματος. Μπορούν να επηρεάσουν τον τρόπο με τον οποίο τα γονίδια εκφράζονται από το κύτταρο επειδή αλλάζει η αλληλουχία των γονιδίων. Δεδομένου ότι μια μετατόπιση δεν προκαλεί απώλεια γονιδίων σε ένα κύτταρο, σπάνια επηρεάζει ένα σωματικό κύτταρο, ένα μη αναπαραγωγικό κύτταρο.
Οι μετατοπίσεις επηρεάζουν τον σχηματισμό γαμετών ή σεξουαλικών κυττάρων. Κατά τη διάρκεια της μείωσης, τα ομόλογα ζεύγη χρωμοσωμάτων παρατάσσονται και διαχωρίζονται για να σχηματίσουν κύτταρα γαμετών με μόνο ένα αντίγραφο κάθε χρωμοσώματος. Εάν ένα χρωμόσωμα ενός ζεύγους έχει υποστεί μετατόπιση, μπορεί να μην μπορεί να ζευγαρώσει με τον σύντροφό του λόγω αλλαγής μεγέθους ή σχήματος. Αυτό μπορεί πραγματικά να εμποδίσει εντελώς τη μείωση, η οποία σταματά τον σχηματισμό των σεξουαλικών κυττάρων.
Εάν η μείωση προχωρήσει, τα μη ομόλογα χρωμοσώματα που έχουν ανταλλάξει γονίδια θα ομαδοποιούνται μόνο τις μισές φορές. Όταν δεν το κάνουν, οι γαμέτες που σχηματίζονται είτε θα έχουν διπλά γονίδια είτε θα τους λείπουν γονίδια. Τα διπλά γονίδια και τα γονίδια που λείπουν εμφανίζονται όταν το ένα σωστό χρωμόσωμα διαχωρίζεται με το άλλο χρωμόσωμα που φέρει το μετατοπισμένο γονίδιο, επομένως θα υπάρχουν δύο αντίγραφα του ενός γονιδίου και κανένα αντίγραφο του άλλου που απενεργοποιήθηκε.
Εάν συμβεί γονιμοποίηση με έναν από αυτούς τους τύπους γαμετών, ο ζυγώτης που προκύπτει μπορεί να μην είναι βιώσιμος ή να πεθάνει. Εάν ο ζυγώτης επιβιώσει και λείπει ένα αντίγραφο ενός γονιδίου, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε επιβλαβή υπολειπόμενα γονίδια που εκφράζονται από το κύτταρο. Με ένα φυσιολογικό ζυγώτη που σχηματίζεται από δύο φυσιολογικά κύτταρα γαμετών, αυτά τα υπολειπόμενα γονίδια συνήθως καλύπτονται από τα κυρίαρχα, επομένως δεν εκφράζονται από τον οργανισμό.
Οι μετατοπίσεις προκαλούνται συχνότερα από βλάβη που προκαλείται από ακτίνες Χ στα χρωμοσώματα του κυττάρου. Η βλάβη καθιστά τους δεσμούς μέσα στα χρωμοσώματα πιο αδύναμους, καθιστώντας τα έτσι πιο επιρρεπή σε θραύση. Τα διαλείμματα οδηγούν σε πολλά διαφορετικά είδη χρωμοσωμικών μεταλλάξεων, συμπεριλαμβανομένων των μετατοπίσεων. Μερικές κοινές ανθρώπινες ασθένειες που προκαλούνται από μετατοπίσεις είναι ο καρκίνος, η υπογονιμότητα και το σύνδρομο Down.