Polimorfismo (biología) para niños

Jaguar de fase clara (típico)

Jaguar de fase oscura o melanístico (alrededor del 6% de la población sudamericana)

En biología, el polimorfismo ocurre cuando en una población de la misma especie existen dos o más formas o apariencias (llamadas fenotipos) que son claramente diferentes. Para que se considere polimorfismo, estas formas deben vivir en el mismo hábitat al mismo tiempo. También deben pertenecer a una población donde los individuos se reproducen de forma aleatorioa.

El polimorfismo es muy común en la naturaleza. Está relacionado con la biodiversidad, la variación genética y la adaptación de los seres vivos. Generalmente, ayuda a mantener una variedad de formas en una población. Esto es útil en ambientes que también son variados. Un ejemplo muy conocido es el dimorfismo sexual. Esto significa que machos y hembras de una especie tienen apariencias diferentes. Otros ejemplos incluyen las formas de mimetismo en las mariposas. También los grupos sanguíneos y los colores de pelo en los humanos.

Según la teoría de la evolución, el polimorfismo es el resultado de procesos evolutivos. Es decir, se hereda y puede cambiar por la selección natural. En algunos casos, como el polifenismo, la genética de un individuo permite varias formas. El ambiente es lo que provoca el cambio entre ellas. En el polimorfismo genético, la genética del individuo es la que decide su forma. En las hormigas, se pueden ver ambos tipos de polimorfismo en una misma población.

¿Qué significa polimorfismo?

Morfo pardo (con blanco arriba en el fondo).

Morfo blanco.

El piquero patirrojo presenta 5 morfos de color que coexisten en las mismas colonias.

Aunque la palabra "polimorfismo" puede ser amplia, en biología tiene un significado específico.

• No incluye características que cambian de forma continua. Por ejemplo, el peso o la altura. El polimorfismo se refiere a formas con variaciones claras y separadas.
• Las diferentes formas deben vivir en el mismo lugar y al mismo tiempo. Esto excluye las razas geográficas (subespecies). También las variaciones que cambian con las estaciones.
• Al principio, el término se usaba para formas que se podían ver. Ahora también incluye formas "ocultas". Por ejemplo, los grupos sanguíneos. Estos se descubren con análisis especiales.
• Las variaciones muy raras no se consideran polimorfismos. Las mutaciones por sí solas tampoco. Para ser polimorfismo, debe haber un equilibrio entre las formas. La forma menos común debe ser lo suficientemente frecuente. Esto significa que no es solo el resultado de una mutación nueva. Se considera que su frecuencia debe ser mayor al 1%.

¿Cómo se nombran las formas polimórficas?

En zoología, las diferentes formas no tienen nombres científicos oficiales. A veces se añade "morpha" y un nombre en latín. Pero esto puede confundirse con las subespecies. En botánica, se usan los términos "variedad", "subvariedad" y "forma". Estos sí están regulados por el CINB.

¿Cómo influye el ambiente en el polimorfismo?

La selección natural o artificial cambia la cantidad de cada forma en una población. Esto ocurre porque las formas se reproducen con diferentes niveles de éxito. Un polimorfismo genético suele durar muchas generaciones. Se mantiene por dos o más fuerzas de selección opuestas. Por ejemplo, se han encontrado caracoles con conchas rayadas de hace miles de años. Los grandes simios tienen grupos sanguíneos parecidos a los humanos. Esto indica que este tipo de polimorfismo es muy antiguo.

El morfo blanco de la mariposa monarca en Hawái es un ejemplo de selección apostática.

Las cantidades de cada forma pueden variar. Sus valores dependen de lo bien que se adapten en un lugar y momento. La ventaja heterocigótica asegura que los alelos (versiones de un gen) se mantengan en la población. Solo si la competencia desaparece, un alelo podría desaparecer. Otra forma de mantener el polimorfismo es la selección apostática. Esto ocurre cuando un depredador aprende a cazar la forma más común. Así, las formas más raras son ignoradas.

El polimorfismo es muy importante para la adaptación de las especies a su ambiente. Las especies pueden cambiar de color, forma de alimentarse o de protegerse. El polimorfismo les da más oportunidades de sobrevivir. También parece estar relacionado con una mayor velocidad de formación de nuevas especies.

Polimorfismo y diferentes formas de vida

La diferencia de tamaño entre sexos en muchas especies evita que compitan por el alimento al ocupar nichos diferentes.

George Evelyn Hutchinson, un experto en nicho ecológico, dijo que es probable que todas las especies tengan poblaciones adaptadas a más de un "nicho" (un rol en el ecosistema). Puso como ejemplos el dimorfismo sexual de tamaño y el mimetismo. En muchas especies, los machos son más pequeños y viven menos que las hembras. Esto hace que no compitan por la comida. La diferencia de tamaño permite a ambos sexos usar diferentes recursos. En casos de mimetismo complejo, como el de la mariposa africana Papilio dardanus, las hembras imitan a varias mariposas de mal sabor. La ventaja de cada tipo de imitación disminuye si se vuelve muy común. Así, el polimorfismo se mantiene.

El "interruptor" de las formas

El mecanismo que decide qué forma tendrá un individuo se llama "alternador". Puede ser genético o ambiental. Por ejemplo, en los humanos, el Sistema XY de determinación del sexo decide si eres niño o niña. En las hormigas, abejas y avispas, el sexo también es genético. Pero en algunos animales, como los cocodrilos, la temperatura del huevo decide el sexo. En las hormigas, la alimentación de las larvas decide si serán obreras o soldados. El polimorfismo que se activa por el ambiente se llama polifenismo.

El polifenismo ofrece más flexibilidad al ambiente que el polimorfismo genético. Sin embargo, los factores ambientales que lo activan son menos comunes que los genéticos.

¿Cómo funciona la genética del polimorfismo?

Polimorfismo genético

Aunque todos los polimorfismos tienen una base genética, el polimorfismo genético tiene un significado especial. Se refiere a la presencia de dos o más alelos (versiones de un gen) en una población. Estos alelos deben tener una frecuencia notable, generalmente más del 1%.

Esta definición tiene tres puntos clave:

1. Simpatría: la población se reproduce entre sí.
2. Formas claras y separadas.
3. No se mantiene solo por mutaciones repetidas.

El polimorfismo genético se mantiene activamente por la selección natural. A diferencia de los polimorfismos temporales, donde una forma es reemplazada por otra. Por lo tanto, el polimorfismo genético implica un equilibrio entre las diferentes formas. Los mecanismos que lo conservan son tipos de selección equilibradora.

Mecanismos de la selección equilibradora

• Heterosis (o ventaja heterocigótica): Significa que un individuo con dos alelos diferentes (heterocigótico) en un gen es más apto que los que tienen dos alelos iguales (homocigóticos).

• Selección según la frecuencia: La ventaja de una forma depende de lo común que sea en la población. Por ejemplo, los depredadores pueden cazar más las formas comunes.

• La ventaja cambia con el tiempo y el lugar. La ventaja de una forma puede variar mucho entre la etapa joven y la adulta. También entre diferentes partes del hábitat.

• La selección actúa de forma diferente en distintos niveles. La ventaja de una forma puede depender de lo que hagan los otros individuos de la población.

Pleiotropía: Un gen, muchos efectos

La mayoría de los genes tienen más de un efecto en la apariencia de un organismo (pleiotropía). Algunos de estos efectos pueden ser visibles, y otros no. Por eso, a menudo es importante mirar más allá de los efectos obvios de un gen. A veces, un gen afecta una característica visible sin importancia. Pero también puede cambiar la capacidad de supervivencia del organismo. En estos casos, el gen puede tener otros efectos (ocultos o fisiológicos) que son los responsables del cambio en la aptitud.

Epistasia: Genes que se influyen

La epistasia ocurre cuando la acción de un gen es modificada por otro gen. Por ejemplo, si el gen A solo funciona cuando el alelo B1 (en otro lugar del cromosoma) está presente. Esta es una forma en que dos o más genes pueden trabajar juntos para producir un cambio. A diferencia de un supergen, la epistasia no necesita que los genes estén muy cerca.

Tanto la pleiotropía como la epistasia muestran que un gen no siempre se relaciona de forma simple con una característica.

Supergenes: Genes que trabajan en equipo

Aunque el polimorfismo puede ser controlado por los alelos de un solo gen (como los grupos sanguíneos humanos), a menudo es más complejo. Puede ser regulado por supergenes. Estos son grupos de varios genes que están muy ligados en un solo cromosoma. Actúan como una unidad. El mimetismo batesiano de las mariposas y la heterostilia de las angiospermas son buenos ejemplos.

Se ha debatido mucho cómo surgieron los supergenes. A diferencia de una "familia de genes" (que surge por la duplicación de un gen), los supergenes tienen genes con funciones diferentes. Por lo tanto, deben haberse unido por selección natural. Este proceso podría haber implicado la supresión del entrecruzamiento cromosómico (intercambio de material genético), y el movimiento de fragmentos de cromosomas.

¿Por qué es importante el polimorfismo para la evolución?

El polimorfismo fue clave para la investigación de la genética ecológica de E. B. Ford y sus colegas. Sus estudios, desde la década de 1920 hasta la de 1970, tuvieron un gran impacto en la teoría evolutiva actual. En ese tiempo, la selección natural no era considerada el mecanismo principal de la evolución. El trabajo sobre genética ecológica demostró lo importante que era la selección en la evolución de las poblaciones naturales. Mostró que la selección es una fuerza mucho más poderosa de lo que se pensaba.

En pocas décadas, el trabajo de científicos como Fisher, Ford, Arthur Cain, Philip Sheppard y Cyril Clarke elevó a la selección natural. La convirtieron en la explicación principal de la variación en las poblaciones naturales. Esto fue en lugar de la deriva genética (cambios aleatorios).

Motoo Kimura hizo una distinción. Pensó que la evolución a nivel molecular estaba dominada por mutaciones neutrales. Pero las características visibles (fenotipos) estaban dominadas por la selección natural. Esto no contradice lo dicho sobre el polimorfismo. Sin embargo, muchos genetistas creen que hay pruebas que van en contra de la teoría de Kimura.

Ejemplos de polimorfismo

Dimorfismo sexual: Diferencias entre machos y hembras

El loro eclecto es una de las muchas aves que presentan dimorfismo sexual extremo. Macho (izq) y hembra (dcha).

La mayoría de las especies eucariotas se reproducen sexualmente. La división en machos y hembras es un tipo de dimorfismo. La evolución de la reproducción sexual ha sido un tema de estudio para muchos biólogos.

Se cree que la ventaja de la reproducción sexual es que la recombinación aumenta la diversidad genética de la población. Esto ayuda a las especies a enfrentar mejor los desafíos del ambiente. Por ejemplo, las infecciónes, el parasitismo o la depredación.

Mariposa de los abedules: Un cambio rápido

La mariposa de los abedules (Biston betularia) es un ejemplo famoso de cómo una población cambia genéticamente. Esto ocurre en respuesta a un cambio importante en su hábitat. E.B. Ford describió la evolución de la mariposa de los abedules como un cambio evolutivo sorprendente.

Biston betularia morpha typica,
morfo claro, el más común.

Biston betularia morpha carbonaria, morfo melánico.

Estas polillas se camuflan en los árboles durante el día. Pero son cazadas por pájaros que las ven. Su camuflaje original las hacía invisibles en los líquenes de la corteza de los árboles. En el siglo XIX, la contaminación industrial en Inglaterra ennegreció los troncos de los árboles. Esto mató a los líquenes. En 1848, se encontró una versión oscura de esta mariposa cerca de Mánchester. Para 1895, el 98% de las mariposas en esa área eran negras. Fue un cambio muy rápido para una especie que solo tiene una generación al año.

En Europa, hay tres formas de esta polilla: la típica blanca (typica), la negra (melanística o carbonaria), y una intermedia (insularia). La forma carbonaria es dominante.

Un dato importante es que los individuos con dos alelos diferentes (heterocigotos) sobreviven mejor. Esto afecta tanto a las orugas como a las polillas. Por eso, ninguna forma puede llegar al 100% de la población. Es probable que el alelo carbonaria ya existiera antes de la industrialización, pero en muy bajas cantidades. Con la reducción de la contaminación, el equilibrio entre las formas ha vuelto a cambiar.

Este caso muestra cómo el polimorfismo ayuda a las especies a adaptarse a ambientes cambiantes. También demuestra el poder de la selección natural para transformar a los seres vivos.

Puestas de carricero con un huevo de cuco mimetizado.

Carricero alimentando a un polluelo de cuco (Cuculus canorus).

Los cucos: Maestros del disfraz

Más de cincuenta especies de la familia Cuculidae ponen sus huevos en nidos de otras aves. La hembra del cuco europeo (Cuculus canorus) pone entre 15 y 20 huevos por temporada. Pero solo uno en cada nido ajeno. Ella quita algunos o todos los huevos del nido y pone uno suyo. Su huevo se parece mucho a los del ave anfitriona. Aunque los anfitriones suelen ser más pequeños, el huevo de cuco es pequeño y tiene colores que combinan. Además, su cáscara es más gruesa. Esto lo protege si el anfitrión detecta el cambio.

El huevo de cuco se desarrolla muy rápido. Cuando el polluelo de cuco tiene solo diez horas, aunque está ciego, ya intenta tirar fuera del nido a los otros polluelos y huevos. Los empuja con una parte especial de su espalda. Los polluelos de cuco logran que los dueños del nido los alimenten imitando las llamadas de sus propios polluelos. La variedad de huevos de cuco es asombrosa. Se parecen a los de sus anfitriones más comunes. En Gran Bretaña, imitan los huevos de:

• el bisbita común (Anthus pratensis): huevos pardos con motas más oscuras;
• el petirrojo (Erithacus rubecula): huevos grises blanquecinos con motas rojas;
• el carricero común (Acrocephalus scirpaceus): huevos verdosos con manchas oliváceas;
• el colirrojo real (Phoenicurus phoenicurus): huevos azules lisos;
• el acentor común (Prunella modularis): huevos azules lisos.

Cada hembra pone un solo tipo de huevos, el mismo que ponía su madre. Así, las hembras de cuco se dividen en grupos (llamados gentes, singular gens). Cada grupo se adapta a un anfitrión específico. El macho de cuco tiene su propio territorio y se aparea con hembras de cualquier grupo. Así, toda la población de cucos comparte genes.

La explicación de cómo se hereda el color del huevo es la siguiente. El color del huevo se hereda a través del cromosoma sexual. En las aves, el sistema de determinación de sexo es ZZ/ZW. La hembra es la que tiene los cromosomas diferentes (ZW). Se cree que el gen que determina el color está en el cromosoma W. Este se transmite directamente de madre a hija. La elección del anfitrión por parte de la hembra se aprende por impronta (un tipo de aprendizaje) después de nacer.

Desde el punto de vista ecológico, tener muchos anfitriones protege a las especies anfitrionas. Evita que sus poblaciones disminuyan demasiado. También maximiza la cantidad de huevos que puede poner la población de cucos. Además, amplía los lugares donde los huevos de cuco pueden crecer con éxito.

Caracol rayado: Camuflaje y depredadores

El caracol (Cepaea nemoralis) es famoso por la gran variedad de formas de su concha. Este sistema está controlado por varios alelos. Los colores de la concha van desde el pardo (el más dominante) hasta el amarillo claro (el más recesivo). Pueden tener bandas o no. La ausencia de bandas es el rasgo más dominante.

Caracol rayado con la concha amarilla oscura con una sola banda.

En Inglaterra, el caracol es cazado por el zorzal común (Turdus philomelos). El zorzal rompe la concha del caracol usando rocas. La acumulación de fragmentos de concha permite a los investigadores saber qué tipo de caracoles son cazados. Los zorzales cazan con la vista. Seleccionan las formas que más destacan en su hábitat. Las colonias de caracoles viven en bosques, matorrales y pastizales. La caza por los zorzales determina la cantidad de cada forma en cada colonia.

Dos caracoles (Cepaea nemoralis) de morfos diferentes.

Existe una segunda fuerza de selección. Algunos individuos con dos alelos diferentes (heterocigotos) tienen una ventaja fisiológica. También es probable la selección apostática. Esto significa que los pájaros buscan preferentemente la forma más común. A pesar de la caza, el polimorfismo sobrevive en casi todos los hábitats. Aunque las proporciones de las formas varían mucho. Los alelos que controlan el polimorfismo forman un supergen. Están tan ligados que casi no se separan. Esto evita que la población tenga muchas combinaciones no deseadas.

En resumen, la caza por los pájaros parece ser la principal fuerza que mantiene el polimorfismo en esta especie. El caracol vive en ambientes variados. Los zorzales son buenos detectando a los que peor se camuflan. La herencia de la diversidad se mantiene también por la ventaja heterocigótica en el supergen. Estudios recientes han incluido el efecto del color de la concha en la regulación de la temperatura.

Un sistema similar de polimorfismo genético ocurre con el caracol rayado de labio blanco (Cepaea hortensis). En Islandia, donde no hay zorzales, se ha encontrado una relación entre la temperatura y los colores de los caracoles. Las formas pardas y rayadas alcanzan temperaturas más altas que las formas sin bandas y las amarillas. Esto podría ser la base de la selección fisiológica en ambas especies de caracol.

Calimorfa escarlata: Polillas con colores de aviso

La calimorfa escarlata (Callimorpha dominula) se encuentra en Europa y el oeste de Asia. Es una polilla diurna que tiene un sabor desagradable. Muestra colores de aviso llamativos cuando vuela. Pero cuando descansa, sus colores son de camuflaje. Vive en colonias y prefiere terrenos pantanosos y matorrales. Sus larvas se alimentan de consuelda (Symphytum officinale).

Callimorpha dominula morpha typica con alas extendidas. El rojo y negro de las alas posteriores avisa de que su sabor desagradable y las alas frontales crípticas las cubren cuando descansan.

Esta polilla es conocida por ser polimórfica en su colonia de Cothill, cerca de Oxford. Tiene tres formas: la typica (la más común), la rara bimacula y la medionigra (intermedia). Fue estudiada por Ford y Sheppard durante muchos años. Los datos de 1939 hasta la actualidad muestran la frecuencia de los genes y el tamaño de la población.

En este caso, la base genética es simple: dos alelos en un solo gen producen tres fenotipos. Los estudios de campo no mostraron una ventaja clara para la forma intermedia. Sheppard descubrió que el polimorfismo se mantenía por el apareamiento selectivo. Cada forma prefiere aparearse con las otras formas. Esto es suficiente para mantener el sistema.

Mariquita de dos puntos: Colores de advertencia

Adalia bipunctata morfo rojo.

Morfo negro.

La mariquita de dos puntos (Adalia bipunctata) tiene un alto grado de polimorfismo. La forma básica es roja con dos puntos negros. Pero tiene muchas otras formas, las más importantes son las melanísticas. Estas tienen los élitros (alas duras) negros y puntos rojos. Un dato curioso es que, aunque las formas melanísticas son más comunes en zonas industriales, esto no tiene que ver con el camuflaje. Las mariquitas en general (Coccinellidae) tienen sabores desagradables. Los experimentos mostraron que esta especie en particular era muy repelente. Por eso, su coloración es una advertencia (aposematismo). Todas las formas son bastante visibles y destacan en la vegetación. Los estudios de campo muestran diferentes proporciones de las formas en distintas épocas y lugares. Esto indica una fuerte selección. Sin embargo, las razones exactas de esta selección aún no se conocen con seguridad. Se cree que otros efectos de los genes (pleiotrópicos) podrían afectar la fisiología de la mariquita. Un sistema polimórfico similar se encuentra en otras especies de mariquitas.

Lithobates sylvaticus morfo listado.

Morfo sin lista.

Franja dorsal de las ranas: Variaciones en la espalda

Algunas especies de ranas muestran polimorfismo en la presencia o ausencia de una franja en el centro de su espalda. Tienen una franja clara controlada por un solo gen dominante. Esto ocurre en especies como Fejervarya limnocharis, Pelophylax ridibundus, Lithobates sylvaticus y Rana arvalis. Tanto los individuos con dos copias del alelo dominante como los que tienen una copia dominante y una recesiva tienen la franja. Los individuos con dos copias del alelo recesivo no tienen la franja. La cantidad de ranas con franja varía en las poblaciones. Por ejemplo, en Norteamérica, la cantidad de Lithobates sylvaticus con franja aumenta hacia el oeste y el norte.

Las variaciones en las proporciones de colores están relacionadas con procesos genéticos y con su importancia para la adaptación. Para las diferentes formas de color de Acris crepitans, hay dos ideas: que ayuda a escapar de los depredadores o que está relacionada con la regulación de la temperatura. Las ranas Lithobates sylvaticus con franja se desarrollan mejor en áreas abiertas. Las diferencias en las proporciones de ranas con franja en Rana arvalis se explican por diferencias fisiológicas. Las ranas con franja recién transformadas tienen el hígado más grande y crecen más rápido. Los renacuajos de Rana arvalis con franja tardan más en transformarse, pero luego crecen más rápido. En la Rana macrocnemis, la cantidad de ranas con franja aumenta con la altitud en algunas montañas.

Hormigas y abejas: Castas y roles

Las hormigas y las abejas muestran un polimorfismo variado. Primero, su sistema de determinación del sexo es haploide. Esto significa que todos los machos tienen una sola copia de cada cromosoma, y todas las hembras tienen dos copias. Segundo, la alimentación diferente en su etapa de larva decide la casta y la capacidad de reproducirse del adulto. Si una larva hembra se alimenta mucho, se convierte en reina. Si se alimenta poco, se convierte en obrera. Por último, hay diferencias de tamaño y tarea, especialmente en las hembras. Esto se debe a la alimentación o la edad, pero también puede estar controlado genéticamente. Así, su organización muestra tanto polimorfismo genético como polifenismo.

Heterostilia: Flores con diferentes formas

Disección comparativa de las flores de los morfos thrum y pin de la prímula.

Un ejemplo de polimorfismo genético en botánica es la heterostilia. En este caso, las diferentes formas de flores tienen distintas estructuras en sus estambres (parte masculina) y pistilos (parte femenina). Este sistema evita que la flor se autofertilice. Se llama autoincompatibilidad heteromórfica.

Las especies de Primula con heterostilia tienen dos tipos de flores: pin y thrum. La flor pin tiene un estilo largo con el estigma (parte que recibe el polen) en la parte superior. Sus estambres están a media altura. La flor thrum tiene un estilo corto con el estigma a media altura. Sus estambres son largos y su saco polínico (donde está el polen) está en la parte superior. Así, cuando un insecto busca néctar, el polen se le pega a la altura exacta para polinizar el morfo contrario.

Otra característica importante de la heterostilia es fisiológica. Si el polen de una flor thrum cae en el estigma de otra thrum, o el polen pin en un estigma pin, hay incompatibilidad. Se producen pocas semillas. Esto asegura que haya entrecruzamiento cromosómico (reproducción con otro individuo). Se sabe que el sistema está controlado por genes muy ligados que actúan como un supergen. Todas las ramas del género Primula tienen especies con heterostilia. Esto significa que el sistema es tan antiguo como el propio género.

Charles Darwin descubrió este tipo de estructura en otras plantas. Por ejemplo, en el lino y la arroyuela. Algunas especies de Lythrum tienen tres formas diferentes. Se conoce la heterostilia en al menos 51 géneros de 18 familias de angiospermas (plantas con flores).

Zonotrichia albicollis morfo con listas blancas.

Zonotrichia albicollis morfo con listas parduzcas.

Chingolo gorgiblanco: Patrones de cabeza y comportamiento

El chingolo gorgiblanco (Zonotrichia albicollis) es un pájaro que muestra una clara diferencia en los dos sexos en toda su área de distribución.

Su cabeza tiene un patrón de rayas negras alternadas con blancas o parduzcas. Esta diferencia se debe a un polimorfismo de inversión cromosómica equilibrado. En los individuos con rayas blancas, una parte del cromosoma 2 está invertida. En los individuos con rayas pardas, ambas copias están normales.

Las diferencias en el plumaje también se asocian con diferencias en el comportamiento. Los machos con rayas blancas cantan más y son más agresivos. Los individuos con rayas pardas, tanto machos como hembras, cuidan más a sus crías.

El polimorfismo se mantiene porque cada forma prefiere aparearse con la forma contraria. Las parejas de diferentes formas tienen un buen equilibrio entre el cuidado de las crías y la defensa del territorio. Además, la ventaja heterocigótica ayuda a mantenerlo.

Pinzones de Darwin: Picos y cantos diferentes

Peter y Rosemary Grant y sus colaboradores estudiaron a los pinzones de Darwin en las islas Galápagos durante treinta años. El pinzón de Darwin conirrostro (Geospiza conirostris) de la isla Genovesa presenta varios tipos de polimorfismo.

Los machos tienen dos tipos de cantos muy diferentes, llamados A y B. Además, los machos con canto A tienen el pico más corto que los machos B. Con estos picos, los machos pueden alimentarse de diferentes maneras de su cactus favorito, Opuntia. Los que tienen picos largos pueden perforar los frutos del cactus y comer la pulpa. Los que tienen picos cortos rasgan la base del cactus y comen su pulpa e insectos. Este polimorfismo les ayuda a encontrar más comida cuando escasea.

Los territorios de los machos de tipo A y B se distribuyen de forma que no hay dos machos del mismo canto juntos. Esto sugirió que las hembras elegían a su pareja. Sin embargo, estudios posteriores mostraron que la elección de la hembra no dependía del canto de su padre. Tampoco hay pruebas de que elijan por el tipo de pico.

Si la población se reproduce de forma aleatoria, entonces Geospiza conirostris tiene un polimorfismo genético equilibrado. No es un caso de formación de nuevas especies. La selección que mantiene el polimorfismo maximiza las oportunidades de alimentación de la especie.

Los picos de los pinzones jóvenes presentan otra diferencia interesante: son rosas o amarillos. Todas las especies de pinzones de Darwin muestran esta diferencia, que dura dos meses. La razón de este fenómeno aún se desconoce.

Lagartija manchada norteña: Colores de garganta y estrategias

Los machos de lagartija manchada norteña (Uta stansburiana) tienen tres colores diferentes en sus gargantas. Estos colores se relacionan con distintas formas de buscar pareja. Los machos de garganta naranja son los más grandes y agresivos. Defienden territorios grandes y tienen varias hembras. Los machos de garganta azul son de tamaño intermedio. Tienen un territorio más pequeño con una sola hembra. Los machos de garganta amarilla son los más pequeños. En lugar de tener territorios, imitan la apariencia de las hembras. Así, se cuelan en los territorios de los otros dos tipos de machos para intentar aparearse con sus hembras. El equilibrio entre las tres formas se mantiene por la selección dependiente de la frecuencia.

Ejemplos en humanos

Además del dimorfismo sexual, existen muchos casos de polimorfismos genéticos en humanos. Hay pruebas de que muchos polimorfismos se han mantenido en las poblaciones humanas por la selección equilibradora. Las enfermedades infecciosas, que han causado muchas muertes a lo largo de la historia, han influido en la evolución humana. Son responsables de que muchos de estos polimorfismos se mantengan.

Grupos sanguíneos: Variedad en la sangre

Todos los grupos sanguíneos, como el sistema ABO, se deben a polimorfismos genéticos. En este sistema, existen más de dos formas: A, B, AB y O. Estas formas se encuentran en todas las poblaciones humanas, aunque sus proporciones varían. Este polimorfismo nunca ha sido eliminado por la selección natural. La razón se ha descubierto al estudiar las estadísticas de enfermedades. La investigación ha mostrado que las diferentes formas son más o menos propensas a sufrir varias enfermedades. Por ejemplo, las personas con grupo O son más propensas al cólera. Mientras que las de grupo AB son las más resistentes. Los grupos A y B están en una posición intermedia. Sin embargo, el grupo O da más resistencia a otras enfermedades como la malaria. Esto indica que estos efectos pleiotrópicos de los genes han sido fuerzas selectivas opuestas. Han mantenido este polimorfismo, aunque en diferentes proporciones según la historia de las enfermedades en las poblaciones.

Polimorfismos contra la malaria

Anemia de células falciformes: Protección contra la malaria

La anemia de células falciformes es un trastorno genético que se encuentra en poblaciones de África tropical y la India. Las personas que la padecen tienen glóbulos rojos alargados. Estos contienen Hemoglobina S (HgbS), en lugar de la hemoglobina normal (Hemoglobina A (HgbA)). Tienen una vida más corta y menos fuerza física. Se hereda por un gen recesivo. Solo las personas con dos copias de este gen la presentan. Las personas con una copia del gen (heterocigóticas) tienen una vida similar a las que tienen hemoglobina normal. La variante falciforme sobrevive en la población porque los heterocigóticos son más resistentes a la malaria. Esta enfermedad mata a muchas personas en esas zonas. Así, existe un equilibrio entre la fuerte selección en contra de los que tienen la anemia y la selección positiva a favor de los heterocigóticos.

Sistema de Duffy: Un escudo contra el parásito

El antígeno de Duffy es una proteína en la superficie de los glóbulos rojos. Es el punto de entrada para los parásitos de la malaria humana Plasmodium vivax y Plasmodium knowlesi. Las variaciones en este gen son la base del sistema de grupos sanguíneos de Duffy.

En humanos, una variante mutante en una región del gen FY impide que el gen se exprese en los glóbulos rojos. Esto da una fuerte protección a las personas con dos copias de la mutación contra la infección por P. vivax. Y una protección menor a los que tienen una copia. Esta variante ha surgido dos veces en poblaciones humanas muy separadas: en África y Papúa Nueva Guinea. Estudios recientes muestran un patrón similar en los babuinos (Papio cynocephalus). Ellos también sufren otro tipo de enfermedad transmitida por mosquitos. Los investigadores creen que esto es un caso de convergecia adaptativa.

G6PD: Otra defensa contra la malaria

El polimorfismo humano de la G6PD (Deshidrogenasa Glucosa-6-fosfato) también implica resistencia a la malaria. Los alelos G6PD con actividad reducida se mantienen en zonas donde la malaria es común. Esto ocurre a pesar de que reducen la capacidad de supervivencia general. La variante A (con un 85% de actividad) alcanza el 40% en el África subsahariana. Pero es menos del 1% fuera de África y Oriente Medio.

Tolerancia e intolerancia a la lactosa: ¿Puedes beber leche?

La capacidad de muchos humanos para metabolizar la lactosa (un azúcar de la leche) también se debe a un polimorfismo. La mayoría de los mamíferos pierden la capacidad de digerir la lactosa al terminar la lactancia. Por eso, es notable que algunos adultos humanos puedan hacerlo. La gran diferencia en la cantidad de personas tolerantes e intolerantes a la lactosa en el mundo se relaciona con la evolución humana reciente y las migraciones.

Polimorfismo del gusto: ¿Amargo o sin sabor?

En 1931, se descubrió una peculiaridad de la genética humana: la capacidad de saborear la feniltiocarbamida (PTC). Esta sustancia es amarga para algunos y no tiene sabor para otros. La cantidad de personas que pueden distinguirla es alta y varía entre diferentes grupos étnicos. Detectar la PTC no es importante por sí mismo. Pero está relacionado con la capacidad de detectar otras sustancias amargas, muchas de ellas tóxicas. La variación en la percepción de la PTC puede reflejar variaciones en las preferencias de dieta durante la evolución humana. También puede estar relacionada con algunas enfermedades en las poblaciones modernas.

Científicos como Fisher, Ford y Huxley hicieron pruebas con orangutanes y chimpancés. Obtuvieron resultados positivos en la percepción de la PTC. Esto demuestra que este polimorfismo existe desde hace mucho tiempo. Se ha identificado el gen responsable. Su análisis indica que la selección es la causa de su mantenimiento.

Véase también

En inglés: Polymorphism Facts for Kids