Heteroza , cunoscuta si ca avantaj al heterozigotilor si al vigoarei hibride, este un fenomen genetic care se manifesta prin imbunatatirea, fata de parinti, a performantei fiziologice in prima generatie a incrucisarii intre rude indepartate ale aceleiasi specii, sau intre diferite specii de plante si animale.

Imbunatatirea performantei fiziologice are loc, de exemplu, in cresterea starii de sanatate, a capacitatii cognitive sau a masei, cu referire la caracteristici fenotipice avantajoase rezultate din detinerea unui genotip mai potrivit.

Trebuie remarcat faptul ca rudele indepartate sunt intelese ca indivizi din populatii izolate genetic, precum si soiuri, tulpini sau subspecii ale aceleiasi specii.

Heteroza este rezultatul indoielii. Este opusul consangvinizarii, care poate produce homozigozitate. Din cauza recombinarii genetice, avantajele heterozigotilor pot disparea, din cauza reaparitiei homozigozitatii, si chiar din cauza sterilitatii, in a doua generatie.

Cu toate acestea, schimbul genetic intre rude indepartate poate conferi avantaje adaptative pe termen lung.

Depresia de consangvinizare este reducerea fitnessului cauzata de consangvinizare. Se exprima ca o reducere a supravietuirii si reproducerii la descendenta indivizilor inruditi fata de descendentii indivizilor neinruditi. Este un fenomen universal care a fost documentat la plante si animale.

Cand incrucisarea are loc intre rude indepartate ale aceleiasi specii, sau intre specii diferite, rezultatul este de obicei incorporarea de alele noi sau rare (introgresie) in pool-ul de gene al populatiei la care membrii generatiei rezultate se alatura.incrucisarea initiala.

De fapt, incrucisarea este adesea o sursa mai importanta de alele noi sau rare decat mutatia.

Aceste alele confera doua avantaje:

1) cresc variabilitatea genetica si, prin urmare, frecventa indivizilor heterozigoti din populatia mentionata;

2) introduc gene care codifica trasaturile fenotipice care reprezinta noi preadaptari.

Din punctul de vedere al geneticii mendeliane, avantajele heterozei au fost explicate prin doua ipoteze:

1) complementare, denumita si modelul de dominanta;

2) interactiunea alelica, denumita si modelul de supradominanta.

Ipoteza complementarii presupune ca, la multiple loci genetici, descendentii heterozigoti exprima mai putine alele recesive usor daunatoare decat parintii lor homozigoti.

La descendenta hibrida, alelele superioare ale unui parinte ar ascunde alelele inferioare ale celuilalt parinte. Aceasta ar insemna ca, pentru fiecare dintre locii genetici implicati, descendenta ar exprima numai cele mai bune dintre alelele ambilor parinti.

Astfel, prima generatie ar poseda un genotip cumulativ mai potrivit cu cele mai bune caracteristici ale fiecarui parinte.

Ipoteza interactiunii alelice postuleaza ca cele doua alele ale fiecarui loc genetic sunt exprimate complementar, adica isi adauga efectele. Aceasta inseamna ca caracterele fenotipice codificate de ambele alele ar putea produce un raspuns mai larg la variabilitatea mediului cu care se confrunta descendenta decat cea permisa de homozigozitate.

Aceste doua ipoteze nu se exclud reciproc, in sensul ca fiecare dintre ele ar putea fi aplicata la seturi de loci genetici diferiti in acelasi individ hibrid.

La inceputul secolului al XX-lea, George Shull a aratat ca hibridizarea a doua soiuri de porumb cultivate in Statele Unite, care si-au pierdut o parte din productivitate din cauza consangvinizarii, a produs plante mai mari, mai viguroase, cu randamente mai mari. In prezent, la porumbul hibrid, heteroza permite productii cu 100–200% mai mari.

La sfarsitul anilor 1970, China a inceput sa cultive orez hibrid care a produs randamente cu 10% mai mari decat porumbul conventional. In prezent, se obtin randamente cu 20–50% mai mari

Cresterile de recolta realizate prin heteroza la alte plante de cultura comestibile sunt: ​​brinjal, 30–100%; broccoli, 40–90%; dovlecel, 10–85%; orz, 10–50%; ceapa, 15–70%; secara, 180–200%; rapita, 39–50%; fasole, 45–75%; grau, 5–15%; morcov, 25–30%.

Catarii sunt cel mai faimos hibrid animal. Ele rezulta din imperecherea unui cal mascul ( Equus caballus ) cu o femela de magar ( E. asinus ). Utilitatea lor ca animale de pachet se datoreaza heterozei. Sunt mai mari, mai puternici si mai rezistenti decat calul. Au pasul sigur al fundului. De asemenea, au o capacitate de invatare mai mare decat parintii lor.

Hibridizarea macacilor ( Macaca mulatta ) de origine chineza si indiana produce masculi si femele care prezinta heteroza datorita lungimii lor mai mari cap-corp si masei corporale mai mari decat parintii lor. Aceasta diferenta este mai accentuata la barbati, ceea ce le-ar putea imbunatati capacitatea de a concura cu masculii nehibrizi pentru femele.

Broasca comestibila ( Pelophylax esculentus ) este hibridul fertil de Pelophylax ridibundus si P. lessonae (familia Ranidae) care traiesc simpatric in Europa centrala. P. esculentus  rezista la presiuni mai mici de oxigen decat specia sa mama, ceea ce ii permite sa hiberneze in apele cu deficit sever de oxigen. Acolo unde coexista, P. esculentus  este mai abundent.

In prezent, planeta noastra este locuita de o singura specie umana. Exista dovezi genetice care indica faptul ca in urma cu 65.000–90.000 de ani, oamenii moderni europeni ( Homo sapiens ) s-au hibridizat ocazional cu oamenii de Neanderthal ( Homo neanderthalensis ).

Exista, de asemenea, dovezi care indica faptul ca oamenii moderni melanezieni ( Homo sapiens ) s-au hibridizat destul de frecvent cu denisovenii, o specie umana misterioasa disparuta, acum 50.000-100.000 de ani.

Nu se stie daca aceste hibridizari antice au dus la heteroza, dar acesta poate fi cazul pe baza observatiei heterozei pozitive si negative la oamenii moderni.

S-a demonstrat ca oamenii cu tati si mame din diferite parti ale Chinei au inaltimi si performante academice mai mari decat mediile pentru regiunile de origine ale parintilor lor. Acest lucru poate fi interpretat ca heteroza pozitiva.

Multe grupuri etnice diferite traiesc in Pakistan si sunt caracterizate de niveluri ridicate de homozigozitate cauzate de frecventa ridicata a casatoriilor consanguine. Se crede ca aceste grupuri sufera de heteroza negativa, care se exprima in incidenta mai mare decat cea normala a cancerelor de san si ovarian.