The evolution of opsins and color vision: connecting genotype to a complex phenotype / Conectando el genotipo a un fenotipo complejo: evolución de las opsinas y la visión a color

ABSTRACT

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.

RESUMEN

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.