Termín fenotyp doslovně znamená „zobrazenou formu“ a lze jej definovat jako soubor viditelných charakteristik organismu, který je výsledkem exprese jeho genů a jeho interakce s prostředím, které jej obklopuje.
Podle Manhera a Karyho v roce 1997 je fenotyp organismu jednoduše souborem všech typů znaků nebo znaků, které vlastní nebo jeden z jeho subsystémů. Vztahuje se na jakýkoli typ fyzikální, fyziologické, biochemické, ekologické nebo dokonce behaviorální charakteristiky.
Fenotypová variace v barvě lidského oka (Zdroj: LeuschteLampe přes Wikimedia Commons)
Tento autor se tedy domnívá, že jakýkoli fenotyp je výsledkem exprese podskupiny v rámci genotypu organismu, který se vyvíjí v určitém prostředí.
Gregor Mendel, který byl považován za „otce genetiky“, byl před více než 150 lety první, kdo studoval a popsal dědičné vlastnosti organismů, a to pouze bez razení moderních termínů, které se dnes používají.
To bylo v první dekádě dvacátých lét, že Wilhelm Johannsen představil základní pojmy fenotyp a genotyp do vědy. Od té doby jsou předmětem mnoha debat, protože je různí autoři používají pro různé účely a některé texty představují určité nesrovnalosti ohledně jejich použití.
Fenotypové vlastnosti
Z pohledu některých autorů je fenotyp fyzickým vyjádřením postavy u jednotlivce a je geneticky určen. Většina fenotypů je produkována společným působením více než jednoho genu a stejný gen se může podílet na založení více než jednoho specifického fenotypu.
Fenotypické vlastnosti lze uvažovat na různých úrovních, protože lze hovořit o druhu, populaci, jednotlivci, systému uvnitř uvedeného jedince, buňkách kteréhokoli z jejich orgánů a dokonce i proteinech a organelách. vnitřní buňky dané buňky.
Pokud například mluvíme o druhu ptáka, lze definovat četné fenotypové vlastnosti: barvu peří, zvuk písně, etologii (chování), ekologii atd., A tyto a další rysy lze rozlišit v jakékoli populaci tohoto ptáka druh.
Je tedy snadné zajistit, aby jedinec tohoto hypotetického ptákového druhu měl také fenotypové vlastnosti, díky nimž bude viditelně a kvantifikovatelně odlišný od ostatních jedinců ve stejné populaci, a to jak na makro, tak na mikroskopické úrovni.
To platí pro všechny živé organismy: jednobuněčné nebo mnohobuněčné, zvířata nebo rostliny, houby, bakterie a archaea, protože neexistují dva stejní jedinci, přestože sdílejí stejné sekvence DNA.
Fenotypové rozdíly
Dva jedinci mohou mít podobné fenotypové vlastnosti, které nevyplývají z exprese stejných genů. Avšak i když dva jednotlivci pocházejí z organismu, jehož reprodukce je nepohlavní („klony“), nikdy nebudou tito dva fenotypově identičtí.
Tato skutečnost je způsobena skutečností, že existuje mnoho mechanismů, které regulují fenotypové vlastnosti organismu, které nezávisí na modifikaci genomické sekvence DNA; to znamená, že se účastní regulace exprese genů, které diktují určitý fenotyp.
Tyto mechanismy jsou známé jako epigenetické mechanismy („epi“ z řecké předpony „on“ nebo „in“); a obecně se týkají methylace (přidání methylové skupiny (CH3) k cytosinové bázi DNA) nebo s úpravou chromatinu (komplex histonů proteinů a DNA, která tvoří chromozomy).
Genotyp obsahuje všechny genetické pokyny nezbytné pro konstrukci všech typů tkání u zvířat nebo rostlin, ale je to epigenetika, která určuje, které pokyny jsou „přečteny“ a prováděny v každém případě, což vede k pozorovatelný fenotyp každého jednotlivce.
Epigenetické mechanismy jsou často kontrolovány faktory prostředí, kterým je jednotlivec během svého životního cyklu neustále vystaven. Tyto mechanismy však mohou přecházet z jedné generace na druhou bez ohledu na to, zda byl původní stimul odstraněn.
Třebaže mnoho fenotypových rozdílů souvisí s přítomností odlišného základního genotypu, epigenetika také hraje důležitou roli při regulaci exprese genů v nich obsažených.
Rozdíly s genotypem
Fenotyp odkazuje na jakoukoli charakteristiku, která je exprimována v organismu, který obývá určité prostředí v důsledku exprese sady genů v něm. Na druhé straně, genotyp má co do činění s kompendiem zděděných genů, které organismus vlastní, ať už jsou exprimovány nebo ne.
Genotyp je neměnnou charakteristikou, protože soubor genů, které organismus dědí, je v zásadě stejný od početí po smrt. Na druhé straně fenotyp se může a mění nepřetržitě po celý život jednotlivců. Stabilita genotypu tedy neznamená invariantní fenotyp.
Přes tyto rozdíly a přes velký vliv na životní prostředí, který existuje, je možné odvodit fenotyp analýzou jeho genotypu, protože to je v první řadě ten, který určuje fenotyp. Stručně řečeno, genotyp je to, co určuje potenciál pro vývoj fenotypu.
Příklady
Dobrým příkladem vlivu životního prostředí na vznik fenotypu je ten, který se vyskytuje u identických dvojčat (monozygotních), kteří sdílejí veškerou svou DNA, jako je děloha, rodina a domov; a přesto vykazují diametrálně opačné fenotypové vlastnosti v chování, osobnosti, nemocech, IQ a dalších.
Bakterie jsou dalším klasickým příkladem fenotypové variace související s prostředím, protože mají složité mechanismy reagující na rychle a neustále se měnící podmínky prostředí. Z tohoto důvodu je možné najít stabilní subpopulace, které představují různé fenotypy ve stejné bakteriální populaci.
Rostliny lze považovat za organismy, které nejvíce využívají epigenetické mechanismy pro kontrolu fenotypu: rostlina, která roste ve vlhkém a horkém prostředí, vykazuje odlišné vlastnosti (fenotyp) než rostliny, které tato rostlina bude vykazovat v chladném a suchém prostředí, například.
Příkladem fenotypu je také tvar a barva květů v rostlinách, velikost a tvar křídel u hmyzu, barva očí u lidí, barva srsti psů, velikost a tvar postava člověka, barva ryb atd.
Reference
- Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D., & Miller, J. (2005). Úvod do genetické analýzy (8. vydání). Freeman, WH & Company.
- Klug, W., Cummings, M., & Spencer, C. (2006). Koncepty genetiky (8. vydání). New Jersey: Pearson Education.
- Mahner, M., & Kary, M. (1997). Co přesně jsou genomeny, genotypy a fenotypy? A co jevy? J. Theor. Biol., 186, 55-63.
- Pierce, B. (2012). Genetika: koncepční přístup. Freeman, WH & Company.
- Rodden, T. (2010). Genetika pro figuríny (2. vydání). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.
- Smits, WK, Kuipers, OP, & Veening, J. (2006). Fenotypová variabilita bakterií: úloha regulace zpětné vazby. Nature Reviews Microbiology, 4, 259–271.
- Szyf, M., Weaver, I. a Meaney, M. (2007). Péče o matku, epigenom a fenotypové rozdíly v chování. Reprodukční toxikologie, 24, 9–19.
- Wong, AHC, Gottesman, II, a Petronis, A. (2005). Fenotypické rozdíly v geneticky identických organismech: epigenetická perspektiva. Human Molecular Genetics, 14 (1), 11–18.