Termin fenotyp dosłownie oznacza „ukazaną formę” i można go zdefiniować jako zbiór widocznych cech organizmu, które są wynikiem ekspresji jego genów i interakcji z otaczającym go środowiskiem.
Według Manhera i Kary w 1997 roku fenotyp organizmu to po prostu zbiór wszystkich typów cech lub cech, które posiada on lub jeden z jego podsystemów. Odnosi się do każdego rodzaju cech fizycznych, fizjologicznych, biochemicznych, ekologicznych, a nawet behawioralnych.
Fenotypowe różnice w kolorze ludzkiego oka (źródło: LeuschteLampe za pośrednictwem Wikimedia Commons)
Autor ten uważa zatem, że każdy fenotyp jest wynikiem ekspresji podzbioru w obrębie genotypu organizmu, który rozwija się w określonym środowisku.
Uważany za „ojca genetyki”, Gregor Mendel, ponad 150 lat temu, był pierwszym, który zbadał i opisał dziedziczne cechy organizmów, ale nie ukuł współczesnych terminów, które są dziś używane.
W pierwszej dekadzie XX wieku Wilhelm Johannsen wprowadził do nauki podstawowe pojęcia dotyczące fenotypu i genotypu. Od tego czasu były one przedmiotem wielu dyskusji, ponieważ różni autorzy używają ich do różnych celów, a niektóre teksty zawierają pewne niespójności dotyczące ich użycia.
Charakterystyka fenotypowa
Z punktu widzenia niektórych autorów fenotyp jest fizycznym wyrażeniem charakteru u osoby i jest uwarunkowany genetycznie. Większość fenotypów powstaje w wyniku wspólnego działania więcej niż jednego genu, a ten sam gen może uczestniczyć w tworzeniu więcej niż jednego określonego fenotypu.
Cechy fenotypowe można rozważać na różnych poziomach, ponieważ można mówić o gatunku, populacji, jednostce, systemie wewnątrz tego osobnika, komórkach któregokolwiek z ich organów, a nawet białkach i organellach komórki wewnętrzne danej komórki.
Jeśli mówimy na przykład o gatunku ptaka, można określić wiele cech fenotypowych: kolor upierzenia, dźwięk śpiewu, etologię (zachowanie), ekologię itp., A te i inne cechy można wyróżnić w dowolnej populacji tego gatunku. gatunki.
W związku z tym łatwo jest zapewnić, że osobnik tego hipotetycznego gatunku ptaków będzie również posiadał cechy fenotypowe, które sprawią, że będzie się wyraźnie i ilościowo różnić od innych osobników w tej samej populacji, zarówno na poziomie makro, jak i mikroskopowym.
Ma to zastosowanie do wszystkich żywych organizmów: jednokomórkowych lub wielokomórkowych, zwierząt lub roślin, grzybów, bakterii i archeonów, ponieważ nie ma dwóch identycznych osobników, mimo że mają te same sekwencje DNA.
Różnice fenotypowe
Dwie osoby mogą mieć podobne cechy fenotypowe, które nie wynikają z ekspresji tych samych genów. Jednak nawet jeśli dwie osobniki pochodzą z organizmu, którego rozmnażanie jest bezpłciowe („klony”), te dwie nigdy nie będą fenotypowo identyczne.
Fakt ten wynika z faktu, że istnieje wiele mechanizmów regulujących cechy fenotypowe organizmu, które nie zależą od modyfikacji sekwencji genomowego DNA; to znaczy biorą udział w regulacji ekspresji genów, które będą dyktować określony fenotyp.
Mechanizmy te są znane jako mechanizmy epigenetyczne („epi” od greckiego przedrostka „on” lub „in”); i generalnie mają one do czynienia z metylacją (dodanie grupy metylowej (CH3) do cytozyny bazy DNA) lub modyfikacją chromatyny (kompleks białek, histonów i DNA, które tworzą chromosomy).
Genotyp zawiera wszystkie instrukcje genetyczne niezbędne do budowy wszystkich typów tkanek zwierzęcia lub rośliny, ale to epigenetyka określa, które instrukcje są „czytane” i wykonywane w każdym przypadku, dając początek obserwowalny fenotyp każdego osobnika.
Mechanizmy epigenetyczne są często kontrolowane przez czynniki środowiskowe, którym dana osoba jest stale poddawana podczas jej cyklu życiowego. Jednak mechanizmy te mogą przechodzić z jednego pokolenia na drugie, niezależnie od tego, czy pierwotny bodziec został usunięty.
Tak więc, chociaż wiele różnic fenotypowych ma związek z obecnością innego podstawowego genotypu, epigenetyka również odgrywa ważną rolę w regulowaniu ekspresji zawartych w nim genów.
Różnice w stosunku do genotypu
Fenotyp odnosi się do każdej cechy, która jest wyrażana w organizmie zamieszkującym określone środowisko w wyniku ekspresji zestawu genów w nim. Z drugiej strony, genotyp ma związek z kompendium dziedzicznych genów, które posiada organizm, niezależnie od tego, czy są wyrażane, czy nie.
Genotyp jest niezmienną cechą, ponieważ zestaw genów, który dziedziczy organizm, jest zasadniczo taki sam od poczęcia do śmierci. Z drugiej strony fenotyp może się zmieniać i zmienia się w sposób ciągły przez całe życie jednostek. Tak więc stabilność genotypu nie oznacza niezmiennego fenotypu.
Pomimo tych różnic i pomimo istniejącego dużego wpływu na środowisko, można wnioskować o fenotypie, analizując jego genotyp, ponieważ to on w pierwszej kolejności determinuje fenotyp. Krótko mówiąc, genotyp określa potencjał rozwoju fenotypu.
Przykłady
Dobrym przykładem wpływu środowiska środowiskowego na powstanie fenotypu jest to, które występuje u bliźniąt jednojajowych (jednojajowych), które mają wspólne całe DNA, takie jak macica, rodzina i dom; i wykazują jednak diametralnie przeciwne cechy fenotypowe w zachowaniu, osobowości, chorobach, IQ i innych.
Bakterie to kolejny klasyczny przykład zmienności fenotypowej związanej ze środowiskiem, ponieważ mają złożone mechanizmy reagowania na szybko i ciągle zmieniające się warunki środowiskowe. Z tego powodu można znaleźć stabilne subpopulacje, które prezentują różne fenotypy w tej samej populacji bakterii.
Rośliny można uznać za organizmy, które w największym stopniu wykorzystują mechanizmy epigenetyczne do kontroli fenotypu: roślina, która rośnie w wilgotnym i gorącym środowisku wykazuje inne cechy (fenotyp) niż te, które ta sama roślina będzie wykazywać w zimnym i suchym środowisku, na przykład.
Przykładem fenotypu jest także kształt i kolor kwiatów u roślin, wielkość i kształt skrzydeł u owadów, kolor oczu u ludzi, kolor sierści psów, wielkość i kształt postura człowieka, kolor ryb itp.
Bibliografia
- Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D. i Miller, J. (2005). Wprowadzenie do analizy genetycznej (8th ed.). Freeman, WH & Company.
- Klug, W., Cummings, M. i Spencer, C. (2006). Concepts of Genetics (8th ed.). New Jersey: Pearson Education.
- Mahner, M. i Kary, M. (1997). Czym dokładnie są genomy, genotypy i fenotypy? A co z fenomami? J. Theor. Biol., 186, 55–63.
- Pierce, B. (2012). Genetyka: podejście koncepcyjne. Freeman, WH & Company.
- Rodden, T. (2010). Genetics For Dummies (2nd ed.). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.
- Smits, WK, Kuipers, OP i Veening, J. (2006). Zmienność fenotypowa bakterii: rola regulacji sprzężenia zwrotnego. Nature Reviews Microbiology, 4, 259–271.
- Szyf, M., Weaver, I., & Meaney, M. (2007). Opieka położnicza, epigenomy i różnice fenotypowe w zachowaniu. Reproductive Toxicology, 24, 9–19.
- Wong, AHC, Gottesman, II i Petronis, A. (2005). Różnice fenotypowe u organizmów identycznych genetycznie: perspektywa epigenetyczna. Human Molecular Genetics, 14 (1), 11–18.