Термин « фенотип» буквально означает «показанная форма» и может быть определен как набор видимых характеристик организма, которые являются результатом экспрессии его генов и его взаимодействия с окружающей средой.
Согласно Манхеру и Кэри в 1997 году, фенотип организма - это просто набор всех типов черт или признаков, которыми обладает он или одна из его подсистем. Он относится к любому типу физических, физиологических, биохимических, экологических или даже поведенческих характеристик.
Фенотипические вариации цвета глаз человека (Источник: LeuschteLampe через Wikimedia Commons)
Таким образом, автор считает, что любой фенотип является результатом экспрессии подмножества внутри генотипа организма, который развивается в определенной среде.
Считающийся «отцом генетики», Грегор Мендель более 150 лет назад был первым, кто изучил и описал наследственные характеристики организмов, только без использования современных терминов, используемых сегодня.
В первое десятилетие 1900-х годов Вильгельм Йоханнсен представил науке фундаментальные концепции фенотипа и генотипа. С тех пор они стали предметом многочисленных споров, поскольку разные авторы используют их для разных целей, а некоторые тексты содержат определенные несоответствия в отношении их использования.
Фенотипические характеристики
С точки зрения некоторых авторов, фенотип - это физическое выражение характера в человеке, которое определяется генетически. Большинство фенотипов продуцируются согласованным действием более чем одного гена, и один и тот же ген может участвовать в установлении более чем одного конкретного фенотипа.
Фенотипические характеристики могут рассматриваться на различных уровнях, поскольку можно говорить о виде, популяции, индивидууме, системе внутри указанного индивидуума, клетках любого из их органов и даже о белках и органеллах. внутренние ячейки данной ячейки.
Если, например, мы говорим о разновидности птицы, можно определить многочисленные фенотипические характеристики: цвет оперения, звук песни, этология (поведение), экология и т. Д., И эти и другие признаки могут быть различимы в любой популяции этой птицы. виды.
Таким образом, легко гарантировать, что особь этого гипотетического вида птиц также будет обладать фенотипическими характеристиками, которые сделают ее визуально и количественно отличной от других особей той же популяции как на макро, так и на микроскопическом уровне.
Это применимо для всех живых организмов: одноклеточных или многоклеточных, животных или растений, грибов, бактерий и архей, поскольку не существует двух идентичных особей, хотя они имеют одинаковые последовательности ДНК.
Фенотипические различия
Два человека могут иметь сходные фенотипические характеристики, которые не являются результатом экспрессии одних и тех же генов. Однако даже если две особи происходят от организма, размножение которого бесполое («клоны»), эти двое никогда не будут фенотипически идентичными.
Этот факт связан с тем, что существует множество механизмов, которые регулируют фенотипические характеристики организма, которые не зависят от модификации последовательности геномной ДНК; то есть они участвуют в регуляции экспрессии генов, которые будут определять определенный фенотип.
Эти механизмы известны как эпигенетические механизмы («эпи» от греческого префикса «он» или «в»); и обычно они связаны с метилированием (добавление метильной группы (CH3) к цитозиновому основанию ДНК) или с модификацией хроматина (комплекс белков-гистонов и ДНК, из которых состоят хромосомы).
Генотип содержит все генетические инструкции, необходимые для построения всех типов тканей у животного или растения, но именно эпигенетика определяет, какие инструкции «читаются» и выполняются в каждом случае, вызывая наблюдаемый фенотип каждого человека.
Эпигенетические механизмы часто контролируются факторами окружающей среды, которым человек постоянно подвергается в течение своего жизненного цикла. Однако эти механизмы могут передаваться от одного поколения к другому независимо от того, был ли удален первоначальный стимул.
Таким образом, хотя многие фенотипические различия связаны с наличием другого основного генотипа, эпигенетика также играет важную роль в регулировании экспрессии содержащихся в нем генов.
Различия с генотипом
Фенотип относится к любой характеристике, которая проявляется в организме, который обитает в определенной среде, в результате экспрессии набора генов в нем. С другой стороны, генотип связан с набором унаследованных генов, которыми обладает организм, независимо от того, экспрессируются они или нет.
Генотип - неизменная характеристика, поскольку набор генов, которые наследует организм, в основном одинаков от зачатия до смерти. С другой стороны, фенотип может постоянно меняться и постоянно меняется в течение жизни человека. Таким образом, стабильность генотипа не означает инвариантного фенотипа.
Несмотря на эти различия и несмотря на большое влияние окружающей среды, можно сделать вывод о фенотипе, анализируя его генотип, поскольку он, в первую очередь, определяет фенотип. Короче говоря, генотип - это то, что определяет потенциал для развития фенотипа.
Примеры
Хороший пример влияния окружающей среды на формирование фенотипа - это то, что имеет место у однояйцевых близнецов (монозиготных), которые имеют общую ДНК, такую как матка, семья и дом; и все же они демонстрируют диаметрально противоположные фенотипические характеристики в поведении, личности, заболеваниях, IQ и других.
Бактерии - еще один классический пример фенотипической изменчивости, связанной с окружающей средой, поскольку они обладают сложными механизмами реагирования на быстро и непрерывно меняющиеся условия окружающей среды. По этой причине в одной и той же бактериальной популяции можно найти стабильные субпопуляции с разными фенотипами.
Растения можно рассматривать как организмы, которые в наибольшей степени используют эпигенетические механизмы для контроля фенотипа: растение, которое растет во влажной и жаркой среде, проявляет другие признаки (фенотип), чем те, которые то же растение будет проявлять в холодной и сухой среде, например.
Примером фенотипа также является форма и окраска цветов у растений, размер и форма крыльев у насекомых, цвет глаз у людей, цвет шерсти собак, размер и форма рост человека, цвет рыбы и др.
Ссылки
- Гриффитс, А., Весслер, С., Левонтин, Р., Гелбарт, В., Сузуки, Д., и Миллер, Дж. (2005). Введение в генетический анализ (8-е изд.). Фриман, WH & Company.
- Клуг, В., Каммингс, М., и Спенсер, К. (2006). Концепции генетики (8-е изд.). Нью-Джерси: Pearson Education.
- Манер М. и Кэри М. (1997). Что такое геномы, генотипы и фенотипы? А как насчет феномов? J. Theor. Биол., 186, 55-63.
- Пирс, Б. (2012). Генетика: концептуальный подход. Фриман, WH & Company.
- Родден, Т. (2010). Генетика для чайников (2-е изд.). Индианаполис: Wiley Publishing, Inc.
- Смитс, В.К., Койперс, О.П., и Вининг, Дж. (2006). Фенотипическая изменчивость у бактерий: роль регуляции обратной связи. Nature Reviews Microbiology, 4, 259–271.
- Шиф М., Уивер И. и Мини М. (2007). Материнская забота, эпигеном и фенотипические различия в поведении. Репродуктивная токсикология, 24, 9–19.
- Вонг, AHC, Готтесман, II, и Петронис, А. (2005). Фенотипические различия у генетически идентичных организмов: эпигенетическая перспектива. Молекулярная генетика человека, 14 (1), 11–18.