Нарушения в последовательности нуклеотидов приводят к мутациям по нескольким причинам:

• Ошибки в процессе репликации ДНК. 4 Большинство ошибок быстро удаляются из ДНК и корректируются комплексом ферментов репарации. 4 Однако даже если повреждение обнаружено и удалено, система репарации может неточно прочитать комплементарную нить и, как следствие, создать мутацию, вводя неправильные основания. 4
• Спонтанные химические изменения нуклеотидов. 3 Например, из-за дезаминирования цитозина напротив гуанина в цепь ДНК может включаться урацил (образуется пара У-Г вместо канонической пары Ц-Г). 3 При репликации ДНК напротив урацила в новую цепь включается аденин, образуется пара У-А, а при следующей репликации она заменяется на пару Т-А, то есть происходит транзиция (точечная замена пиримидина на другой пиримидин или пурина — на другой пурин). 3
• Индуцированные мутации. 2 Некоторые мутагены (например, бромурацил) встраиваются в цепь ДНК. 2 Енольный сдвиг в их структуре меняет количество водородных связей и, как следствие, нарушает комплементарность и структуру двойной спирали. 2

Также мутации могут возникать в результате неравного кроссинговера, когда в хромосоме имеется несколько дуплицированных копий исходного гена, сохранивших похожую последовательность нуклеотидов. 3