Mutagene, chemische Agenzien und physikalische Einflüsse, die geeignet sind, in Nucleinsäuren (DNA und RNA) Mutationen auszulösen.

Zu den chemischen M. gehören 1) Basenanaloga, wie z.B. 5-Bromuracil (BU für die Ketoform bzw. BU* für die Enolform), ein Strukturanaloges des Thymins. Es wird bei der DNA-Replikation anstelle von Thymin in die neu gebildete DNA eingebaut. Hierdurch werden einige A-T-Paare durch A-BU-Paare ersetzt (Basenpaarung). BU zeigt ein anderes Paarungsverhalten als Thymin, da es häufiger als Thymin zur Enolform tautomerisiert. In der Enolform hat BU* das gleiche Paarungsverhalten wie Cytosin. Das führt dazu, dass anstelle eines A-T-Basenpaares bei der Replikation das Basenpaar BU-G gebildet wird, das sich wie das Paar C-G verhält. Dadurch kommt es zu einer Änderung der Basen- bzw. Nucleotidsequenz der DNA (Transition). 2) modifizierende Agenzien (z.B. Dimethylsulfat durch Alkylierung der Basen); 3) interkalierende Stoffe (z.B. Acridinorange; vgl. Acridinfarbstoffe, Interkalation) und spindelaktive Stoffe.

Physikalische M. sind 1) ionisierende Strahlen, die die Bildung reaktiver, freier Radikale bewirken. Diese führen nachfolgend u.a. zu Einzelstrang- oder Doppelstrangbrüchen und Basenverlust der DNA. 2) ultraviolettes Licht besonders im Wellenlängenbereich von 250-260 nm, das eine chemische Veränderung der Nucleotidbasen der DNA, z.B. Bildung von Thymin-Dimeren durch Cycloaddition bewirkt.

Zum Nachweis mutagener Substanzen wurden bakteriologische Tests (z.B. Ames-Test) entwickelt. Einige chemische Stoffe werden erst nach Biotransformation in biologisch wirksame M. umgewandelt (z.B. polyzyklische Aromaten, Bay-Region). In der Molekulargenetik verwendet man M. zur Erhöhung der spontanen Mutationsrate.