RESUMO
Dissecting the genetic basis of adaptive traits is key to our understanding of evolutionary processes. A major and essential step in the study of evolutionary genetics is drawing link between genotype and phenotype, which depends on the difficult process of defining the phenotype at different levels, from functional to organismal. Visual pigments are a key component of the visual system and their evolution could also provide important clues on the evolution of visual sensory system in response to sexual and natural selection. As a system in which genotype can be linked to phenotype, I will use visual pigments and color vision, particularly in birds, as a case of a complex phenotype. I aim to emphasize the difficulties in drawing the genotype-phenotype relationship for complex phenotypes and to highlight the challenges of doing so for color vision. The use of vision-based receiver models to quantify animal colors and patterns is increasingly important in many fields of evolutionary research, spanning studies of mate choice, predation, camouflage and sensory ecology. Given these models impact on evolution and ecology, it is important to provide other researchers with the opportunity to better understand animal vision and the corresponding advantages and limitations of these models.
Entender la base genética de los rasgos adaptativos es un paso crítico en el estudio de los procesos evolutivos. Para estudiar la conexión entre genotipo y fenotipo es importante definir el fenotipo a diferentes niveles: desde las proteínas que se construyen con base en un gen, hasta las características finales presentes en un organismo. Las opsinas y los fotopigmentos son elementos primordiales de la visión y entender cómo han evolucionado es fundamental en el estudio de la visión en los animales como un caracter derivado de selección natural o sexual. Este artículo se enfoca en este sistema, en el que se pueden conectar genotipo y fenotipo, como ejemplo de fenotipo complejo para ilustrar las dificultades de establecer una relación clara entre genotipo y fenotipo. Adicionalmente, este artículo tiene como objetivo discutir el funcionamiento del sistema de fotorrecepción, con énfasis particular en las aves, con el fin de enumerar varios factores que deben ser tenidos en cuenta para predecir cambios en la visión a partir del estudio de los fotopigmentos. Dado que los modelos basados en la visión de aves son cada vez más usados en diversas áreas de la biología evolutiva tales como: selección de pareja, depredación y camuflaje; se hace relevante entender los fundamentos y limitaciones de estos modelos. Por esta razón, en este artículo discuto los detalles y aspectos prácticos del uso de los modelos de visión existentes para aves, con el fin de facilitar su uso en futuras investigaciones en diversas áreas de evolución.
RESUMO
Vision not only plays an important role in the behavior and exploration capacity of new ecology niches but also influences the evolution of species exposed to the heterogeneity of light. Floodplain environments have high habitat heterogeneity and, thus, different light gradients. Cichlids are a group of vertebrates that has stirred interest in evolutionary studies due to their morphological and behavioral diversity and their widely used vision. The molecular basis of vertebrates' vision occurs through the interaction of opsin proteins and retinal chromophores. Proteins are expressed by opsin genes where each is responsible for absorbing certain light wavelengths. Current review analyzes the main characteristics of opsin genes family and the possibility of using them in floodplain and Neotropical cichlids studies. Opsins may have different levels of expression and molecular polymorphisms according to the dispersion of the species. They are also related to such behavior as sexual selection, nourishment and exploration of new habitats. Floodplains are natural experiments and dynamic environments that provide a wide range of habitats. In fact, the integration of studies in floodplains and the opsin genes in Neotropical cichlids seems to be a promising and still unexplored area in Neotropical regions.
A visão desempenha um importante papel no comportamento e capacidade de explorar novos nichos, e também influencia o processo evolutivo de espécies que estão sujeitas à heterogeneidade de luz. Ambientes de planície de inundação têm alta heterogeneidade de habitats, exibindo diferentes gradientes de luminosidade. Um grupo de vertebrados que desperta interesse para estudos evolutivos são os ciclídeos, pela sua diversidade morfológica e comportamental, além de usarem amplamente a visão. A base molecular da visão dos vertebrados ocorre pela interação de proteínas opsinas e cromóforos retinais. Essas proteínas são expressas pelos genes opsins, cada uma responsável por absorver determinado comprimento de onda de luz. Esta revisão aborda as principais características destes genes e a possibilidade de sua utilização em estudos de planície de inundação e ciclídeos neotropicais. Os opsins podem apresentar diferentes níveis de expressão e polimorfismos de acordo com a dispersão das espécies estudadas. São relacionados com comportamentos de seleção sexual, forrageamento, e capacidade de explorar novos habitats. As planícies de inundação representam experimentos naturais, sendo ambientes dinâmicos e que apresentam vários tipos de habitats. Assim, a integração de estudos de planície de inundação e genes opsins em ciclídeos parece ser uma área promissora e ainda inexplorada em regiões neotropicais.