Izraz fenotip dobesedno pomeni "oblika, ki je prikazana", in jo lahko opredelimo kot nabor vidnih značilnosti organizma, ki so posledica izražanja njegovih genov in njegove interakcije z okoljem, ki ga obdaja.
Po mnenju Manher in Kary iz leta 1997 je fenotip organizma preprosto skupek vseh vrst lastnosti ali znakov, ki jih ima ali eden od njegovih podsistemov. Nanaša se na katero koli vrsto fizikalnih, fizioloških, biokemičnih, ekoloških ali celo vedenjskih značilnosti.
Fenotipska variacija človeške barve oči (Vir: LeuschteLampe via Wikimedia Commons)
Potem ta avtor meni, da je kateri koli fenotip posledica izražanja podskupine znotraj genotipa organizma, ki se razvija v določenem okolju.
Gregor Mendel, ki je bil več kot 150 let, "oče genetike", je prvi, ki je preučeval in opisal dedne lastnosti organizmov, le brez naštevanja sodobnih izrazov, ki se uporabljajo danes.
V prvem desetletju devetdesetih je Wilhelm Johannsen v znanost predstavil temeljne pojme fenotipa in genotipa. Od takrat so bili ti predlogi veliko razprav, saj jih različni avtorji uporabljajo v različne namene, nekatera besedila pa predstavljajo določene neskladnosti glede njihove uporabe.
Fenotipske značilnosti
S stališča nekaterih avtorjev je fenotip fizični izraz lika pri posamezniku in je genetsko določen. Večina fenotipov nastane s usklajenim delovanjem več kot enega gena, isti gen pa lahko sodeluje pri vzpostavitvi več kot enega specifičnega fenotipa.
Fenotipske značilnosti je mogoče razmišljati na različnih ravneh, saj lahko govorimo o vrsti, populaciji, posamezniku, sistemu znotraj navedenega posameznika, celicah katerega koli od njihovih organov in celo beljakovin in organelov notranje celice dane celice.
Če na primer govorimo o vrsti ptic, lahko določimo številne fenotipske značilnosti: barvo perja, zvok pesmi, etologijo (vedenje), ekologijo itd., In te in druge lastnosti je mogoče razlikovati pri kateri koli populaciji tega vrste.
Tako je enostavno zagotoviti, da bo posameznik te hipotetične vrste ptic imel tudi fenotipske značilnosti, zaradi katerih se bo vidno in količinsko razlikoval od drugih posameznikov v isti populaciji, tako na makro kot mikroskopski ravni.
To velja za vse žive organizme: enocelične ali večcelične, živali ali rastline, glive, bakterije in arheje, saj ne obstajata dva identična posameznika, čeprav imata enaka zaporedja DNK.
Fenotipske razlike
Dve osebi imata lahko podobne fenotipske lastnosti, ki ne izhajajo iz izražanja istih genov. Toda tudi če dva človeka izvirata iz organizma, katerega razmnoževanje je aseksualno ("kloni"), ti dve nikoli ne bosta fenotipično identični.
To dejstvo je posledica dejstva, da obstaja več mehanizmov, ki uravnavajo fenotipske značilnosti organizma, ki niso odvisne od spremembe zaporedja genomske DNK; torej sodelujejo pri uravnavanju izražanja genov, ki bodo narekovali določen fenotip.
Ti mehanizmi so znani kot epigenetski mehanizmi ("epi" iz grške predpone "on" ali "in"); in na splošno imajo povezavo z metilacijo (dodajanje metilne skupine (CH3) v citozinsko bazo DNK) ali z modifikacijo kromatina (kompleksa proteinov histonov in DNK, ki tvori kromosome).
Genotip vsebuje vsa genska navodila, potrebna za gradnjo vseh vrst tkiv pri živali ali rastlini, vendar je epigenetika tista, ki določa, katera navodila se preberejo in izvedejo v vsakem primeru, kar povzroči nastanek opazen fenotip vsakega posameznika.
Epigenetske mehanizme pogosto nadzorujejo okoljski dejavniki, ki jim je posameznik ves čas izpostavljen v svojem življenjskem ciklu. Vendar lahko ti mehanizmi prehajajo iz ene generacije v drugo, ne glede na to, ali je bil odstranjen začetni dražljaj.
Čeprav imajo številne fenotipske razlike povezane s prisotnostjo različnega osnovnega genotipa, igra epigenetika tudi pomembno vlogo pri uravnavanju izražanja genov, ki jih vsebuje.
Razlike z genotipom
Fenotip se nanaša na vsako značilnost, ki se izrazi v organizmu, ki naseljuje določeno okolje kot posledica izražanja nabora genov znotraj njega. Po drugi strani je genotip povezan s skupino podedovanih genov, ki jih ima organizem, ne glede na to, ali so izraženi ali ne.
Genotip je nespremenljiva značilnost, saj je nabor genov, ki jih organizem deduje, v osnovi enak od spočetja do smrti. Po drugi strani se fenotip lahko in nenehno spreminja skozi celotno življenje posameznikov. Tako stabilnost genotipa ne pomeni invariantnega fenotipa.
Kljub tem razlikam in kljub velikemu vplivu okolja, ki ga obstaja, je mogoče z analizo njegovega genotipa sklepati na fenotip, saj je ta prvi tisti, ki določa fenotip. Skratka, genotip je tisto, kar določa potencial za razvoj fenotipa.
Primeri
Dober primer vpliva okoljskega okolja na vzpostavitev fenotipa je tisti, ki se pojavlja pri identičnih dvojčkih (monozigotičnih), ki si delita vso svojo DNK, na primer maternico, družino in dom; in vendar kažejo diametralno nasprotne fenotipske lastnosti v vedenju, osebnosti, boleznih, IQ in drugih.
Bakterije so še en klasičen primer z okoljem povezanih fenotipskih sprememb, saj imajo zapletene mehanizme za odzivanje na hitro in nenehno spreminjajoče se okoljske razmere. Zaradi tega je mogoče najti stabilne subpopulacije, ki predstavljajo različne fenotipe v isti populaciji bakterij.
Rastline lahko štejemo za organizme, ki najbolj izkoriščajo epigenetske mehanizme za nadzor fenotipa: rastlina, ki raste v vlažnem in vročem okolju, ima drugačne lastnosti (fenotip) kot tiste, ki jih bo ista rastlina pokazala v hladnem in suhem okolju, na primer
Primer fenotipa so tudi oblika in barva cvetov v rastlinah, velikost in oblika kril pri žuželkah, barva oči pri ljudeh, barva dlake psov, velikost in oblika stas ljudi, barva rib itd.
Reference
- Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D., & Miller, J. (2005). Uvod v genetsko analizo (8. izdaja). Freeman, WH & Company.
- Klug, W., Cummings, M., & Spencer, C. (2006). Pojmi genetike (8. izd.). New Jersey: Pearson Education.
- Mahner, M., & Kary, M. (1997). Kaj pravzaprav so genomi, genotipi in fenotipi? In kaj je s fenomeni? J. Theor. Biol., 186, 55–63.
- Pierce, B. (2012). Genetika: konceptualni pristop. Freeman, WH & Company.
- Rodden, T. (2010). Genetika za lutke (2. izd.). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.
- Smits, WK, Kuipers, OP, & Veening, J. (2006). Fenotipska variacija bakterij: vloga uravnavanja povratnih informacij. Nature Nature Microbiology, 4, 259–271.
- Szyf, M., Weaver, I., & Meaney, M. (2007). Materinska nega, lastnost in fenotipske razlike v vedenju. Reproduktivna toksikologija, 24, 9–19.
- Wong, AHC, Gottesman, II in Petronis, A. (2005). Fenotipske razlike v gensko identičnih organizmih: epigenetska perspektiva. Human Molecular Genetics, 14 (1), 11–18.