Variaciones Fenotípicas

Definición de variación fenotípica

El fenotipo de un organismo se refiere a sus rasgos observables: su aspecto físico, comportamiento, capacidad de aprendizaje, modo de reproducción, etc.

La figura 1 muestra cuatro fenotipos de dedalera, cada uno con pétalos de distinto color. La coloración es un ejemplo de rasgo fenotípico.

Figura 1. Cuatro fenotipos de dedalera, cada uno con pétalos de distinto color.

Causas de la variación fenotípica

Las causas de la variación fenotípica pueden resumirse en dos factores principales: lavariación genotípica y la influencia ambiental (Fig. 2).

Figura 2. El fenotipo de un organismo viene determinado por su genotipo y su interacción con el medio ambiente.

Variación genotípica

El genotipo se refiere a la información genética de un organismo. Concretamente, es la combinación de alelos (variantes de genes) que tiene un organismo. El genotipocontribuye al fenotipo de un organismo. Los organismos pueden ser homocigóticos o heterocigóticos para un genotipo concreto (Fig. 3):

• Homocigoto: cuando dos alelos de un gen son idénticos

• Heterocigoto: cuando dos alelos de un gen son diferentes

Fig. 3. Ejemplo de una variación genotípica que tiene una variación fenotípica en las alas de las moscas.

Es importante distinguir entre genotipos homocigóticos y heterocigóticos, porque afectan a cómo se transmiten los fenotipos de padres a hijos. Esto se tratará más adelante en los ejemplos.

Las diferencias en el genotipo (o variacionesgenotípicas) contribuyen a la variación fenotípica. Las variaciones genotípicas están causadas por mutaciones, flujo genético y reproducción sexual:

• Lamutación es un cambio en la secuencia de genes del ADN. Es la fuente última de nuevos alelos.

• Elflujo genético esla introducción de genes de una población de organismos a otra. Esto puede ocurrir cuando los organismos emigran a otra población y se reproducen con ella, o cuando el polen o las semillas se dispersan a una población que está separada geográficamente.

• Lareproducción sexual fomenta la variación genética al crear nuevas combinaciones de genes.

Influencia medioambiental

Las condiciones ambientales, como el clima, la disponibilidad de alimentos y las interacciones con otros organismos, pueden influir en el desarrollo de los rasgos heredados, contribuyendo así a la variación fenotípica. La capacidad de un genotipo para producir diferentes fenotipos en respuesta a distintas condiciones ambientales se denomina plasticidad fenotípica.

Por ejemplo, las diferencias en la disponibilidad de alimentos pueden dar lugar a diferencias de tamaño y peso entre organismos del mismo genotipo. Del mismo modo, las diferencias en el clima (estación seca frente a estación húmeda) pueden dar lugar a diferencias en el rendimiento de los cultivos. En ambos casos, el retraso en el crecimiento puede deberse a la falta de nutrición.

Es importante señalar que las variaciones fenotípicas debidas a la influencia ambiental no se transmiten de padres a hijos.

Tipos de variación fenotípica en una población

La variación fenotípica en una población puede clasificarse como discreta o continua. En el apartado siguiente se exponen ejemplos de cada tipo.

Discreto variaciones

Las variaciones discretasson rasgos con diferencias cualitativas. Son categorías distintas y separadas , sin nada "intermedio". Piensa en el grupo sanguíneo: sólo puedes tener uno de los cuatro tipos posibles: A, B, AB u O.

En las variaciones discretas, la combinación de alelos en un único locus genético (la posición de un gen en un cromosoma) tiene un impacto significativo en el fenotipo. Algunos ejemplos son laherencia de la anemia falciforme en humanos y el color del tallo de las tomateras. Analicemos brevemente estos ejemplos.

Variaciones continuas

Las variaciones continuasson rasgos expresados como diferencias cuantitativas con un amplio rango de valores. Esto se debe a que, en las variaciones continuas, la combinación de alelos en un único locus genético tiene efectos pequeños o aditivos sobre el fenotipo. Ejemplos de variaciones continuas en humanos son la altura, el peso y el color de la piel.

Ejemplos de variaciones fenotípicas

Veamos ahora algunos ejemplos de variaciones fenotípicas tanto discretas como continuas.

Figura 4. Diagrama que muestra la herencia de la hemoglobina falciforme en humanos.

Ejemplo de variación fenotípica discreta en humanos: anemia falciforme

Supongamos que un gen determina si un humano tiene o no anemia falciforme. Los alelos de este gen podrían dar lugar a hemoglobina normal o falciforme. Como ya se ha dicho, un genotipo puede ser homocigótico o heterocigótico, dando lugar a los siguientes genotipos (Fig. 4):

• Un genotipo homocigótico tendrá alelos normales o falciformes.
  • Un genotipo homocigótico con dos alelos fal ciformes tendrá anemia falciforme. Toda su hemoglobina tendrá dificultades para transportar oxígeno.
  • Un genotipo homocigótico con dos alelosnormales tendrá una hemoglobina completamente normal.
• Un genotipoheterocigótico tendrá un alelo normal y un alelo falciforme .
  • Tendrán un rasgo falciforme pero parecerán normales.

Otros ejemplos de variaciones discretas en humanos son la capacidad de enrollar la lengua (si se puede o no) y la mano utilizada para escribir (dominante izquierda o derecha).

Ejemplo de variación fenotípica discreta en las plantas: color del tallo del tomate

También hay casos en los que elfenotipo de un organismo heterocigótico sólose ve afectado por un alelo.

Por ejemplo, el color del tallo de una planta de tomate está determinado por dos alelos: uno produce tallos verdes y el otro tallos morados. Una tomatera que tenga un alelo para los tallos morados y otro para los tallos verdes tendrá unos tallos morados idénticos a los de una tomatera que tenga dos alelos para los tallos morados.

En este ejemplo, el alelo que produce tallos morados es dominante, mientras que el alelo que produce tallos verdes es recesivo.

• Alelodominante: afecta al fenotipo
• Alelo recesivo: no afecta al fenotipo

Ejemplo de variación fenotípica continua

Supongamos que la altura de un organismo está determinada por dos genes Aa y Bb, donde los alelos dominantes (A y B) añaden 2x cm cada uno y los alelos recesivos añaden 1x cm cada uno.

Esto significa

• Un homocigoto recesivo (aabb) mide potencialmente 4x cm.
• Un homocigoto dominante (AABB) mide potencialmente 8x cm.
• Los otros 14 genotipos estarán dentro de este rango. Por ejemplo:
  • Un heterocigoto con alelos AaBb mide potencialmente 6x cm.
  • Un heterocigoto con alelos AABb mide potencialmente 7x cm.

En realidad, en la determinación de la altura del organismo intervienen más genes, cada uno de los cuales tiene un efecto aditivo. Los rasgos determinados por múltiples genes se denominan rasgos poligénicos.

¿Por qué es necesaria la variación fenotípica para la evolución por selección natural?

La variación fenotípica es necesaria para la evolución porque la selección natural actúa sobre el fenotipo de un organismo, y no sobre su genotipo (aunque estén relacionados). Las variaciones fenotípicas dan lugar a diferentes tasas de supervivencia y reproducción entre los organismos. La evolución por selección natural -en la que los individuos con rasgos más adaptados al medio tienen más posibilidades de sobrevivir y reproducirse- sólo puede tener lugar cuando existen estas diferencias. Sin variación fenotípica, una población no puede evolucionar.

Algunos factores pueden reducir la variación fenotípica. Un ejemplo de ello es la endogamia, o cuando se reproducen individuos estrechamente emparentados. Esto puede ocurrir en la naturaleza cuando una población es tan pequeña que los individuos capaces de reproducirse están estrechamente emparentados. También puede ocurrir cuando los humanos practican la selección artificial, el proceso de reproducción de organismos con rasgos deseables. Laendogamia provocará una reducción del número de alelos en el acervo genético de la población, con la consiguiente pérdida de variación genética.

Otro ejemplo es la deriva genética. La deriva genética se produce cuando sucesos fortuitos hacen que las frecuencias alélicas cambien al azar. Esto significa que los alelos que se transmiten a las generaciones sucesivas no son los mejor adaptados al entorno, lo que puede provocar que los individuos con estos rasgos heredados mueran, reduciendo así la variación genética.

Con menos variación genética, es menos probable que haya individuos con los rasgos necesarios para sobrevivir a los cambios en las condiciones ambientales (por ejemplo, el cambio climático o la aparición de enfermedades infecciosas), lo que puede llevar a la extinción de la población o incluso de toda la especie.