Fenotip

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Diferi indivizi din specia Donax variabilis (moluște bivalvă) prezintă culori diferite și, prin urmare, fenotipuri diferite

Fenotipul (din grecescul phainein , care înseamnă „a apărea”, și týpos , care înseamnă „amprentă”) este ansamblul tuturor caracteristicilor manifestate de un organism viu , prin urmare morfologia sa, dezvoltarea sa, proprietățile sale biochimice și inclusiv fiziologice comportament. Acest termen este utilizat în asociere cu termenul genotip , unde prin aceasta înțelegem constituția genetică completă a unui individ sau a unui organism viu, care este exprimată doar parțial în corpul ființei vii.

Prin urmare, fenotipul este ceea ce este în mod evident ființa vie, genotipul său este în schimb informația genetică conținută în el, care a generat fenotipul; doar o mică parte a genotipului este exprimată în fenotip.

Generalitate

Structura genică determină potențialul pentru realizarea caracteristicilor fenotipice, dar fenotipul nu este o simplă manifestare a genotipului: caracteristicile observabile fenotipic ale unui organism sunt rezultatul interacțiunii dintre genotip și mediu. Expresia genelor poate fi influențată de interacțiunea dintre gene și produsele lor (de exemplu: hormoni ), de factori de mediu (de exemplu: dietă, stil de viață) și de evenimente care pot apărea aleatoriu în timpul dezvoltării. În rezumat, este posibil să se definească fenotipul ca manifestarea observabilă fizic a genotipului, care depinde de interacțiunea dintre expresia genei , factorii de mediu și aleatorii.

Din acest motiv, este important să subliniem că organismele cu același genotip nu au neapărat același fenotip; de fapt, este necesar să se ia în considerare influența mecanismelor care stau la baza interacțiunilor de mediu, obiect de studiu al epigeneticii . Un exemplu la care se face referire este cazul gemenilor homozigoti , care au același genotip: dacă cresc în același mediu, supuși acelorași stimuli, vor tinde să îmbătrânească (în sens biologic) într-un mod similar și vor au un fenotip similar (de la caracteristici fizice la comportament). Pe de altă parte, atunci când acestea sunt separate și supuse unor stimuli de mediu diferiți, vor tinde să îmbătrânească în moduri diferite și această diversitate se va regăsi în caracteristicile fenotipice.

Pe de altă parte, organismele care prezintă același fenotip nu au neapărat aceleași informații genetice sau genotip. De fapt, condiția homozigozității dominante și cea a heterozigoza pentru o anumită trăsătură, deși genotipul este diferit, se manifestă cu același fenotip.

În urma descoperirilor operei lui Mendel, la începutul secolului al XX-lea, cercetările s-au îndreptat spre descoperirea corelației genelor și a fenotipului și a modului în care genele pot influența fenotipul unui individ. Din acest moment vom vorbi despre genetică neo-mendeliană. Cercetările efectuate au convenit că fenotipul se află sub controlul uneia sau mai multor gene pe loci specifici a uneia sau mai multor perechi de cromozomi omologi. O alelă de tip sălbatic determină fenotipul. Există numeroase mutații care pot afecta alela de tip sălbatic și, în funcție de tipul de mutație și de alela afectată, fenotipul va varia sau nu.

Distincția genotip-fenotip a fost propusă de Wilhelm Johannsen în 1911 . În ciuda definiției sale simple, conceptul de fenotip are unele subtilități ascunse. În primul rând, majoritatea moleculelor și structurilor codificate de genom aparent nu sunt vizibile într-un organism, totuși fac parte din fenotipul acestuia (molecule precum ARN și proteine , observabile cu tehnici particulare, de exemplu Western Blotting ). Grupurile sanguine umane sunt un exemplu în acest sens. Prin urmare, prin extensie, termenul de fenotip trebuie să includă caracteristici care pot fi făcute vizibile printr-o procedură tehnică care arată expresia genelor. Mai mult, prin extinderea în continuare a acestui concept, calități și mai complexe, cum ar fi dezvoltarea sau comportamentul său , devin parte a fenotipului unui organism.

În cele din urmă, rolul jucat de cele trei concepte cheie ale evoluției (genotip-fenotip-mediu) poate fi rezumat în mod rezonabil în următoarea afirmație:

„Fenotipul este rezultatul expresiei parțiale a genotipului, o parte substanțială a genotipului individului (cea mai mare parte a acestuia) nu este exprimată în viață, chiar dacă este posedată de el, ci, primită pe cale ancestrală, se transmite descendenților. fenotipul, adică partea genotipului exprimată în viață, se crede că este modulată de mediu ". Posibila modulare a fenotipului constituie capacitatea individului de a se adapta.

Termenul fenotip, cu o semnificație similară, este, de asemenea, utilizat pe scară largă pentru a defini fenotipul celular, referibil la condițiile vitale și funcțiile liniilor celulare de țesut individuale și nu la un întreg organism.

Variația fenotipică

Biston betularia morfologie normală , culoare deschisă standard
Morfologia Biston betularia carbonaria , varianta melanică închisă

Variațiile fenotipice (cauzate de variațiile genetice ereditare subiacente) sunt o condiție prealabilă fundamentală pentru evoluție și selecție naturală . De fapt, selecția naturală afectează indirect structura genetică a unei populații prin vizarea fenotipului, deoarece acesta din urmă determină adaptarea unui individ la mediu. Fără variație fenotipică nu ar exista o evoluție prin selecție naturală.

Interacțiunea dintre genotip și fenotip este conceptualizată prin următoarea relație:

  • genotip (G) + mediu (A) → fenotip (P).

O versiune mai nuanțată a raportului este următoarea:

  • genotip (G) + mediu (A) + interacțiuni între genotip și mediu (GA) → fenotip (P).

Genotipul are adesea o mare flexibilitate în modificarea expresiei fenotipice. Unele organisme prezintă fenotipuri foarte diferite pe baza diferitelor condiții de mediu în care trăiesc. De exemplu, planta Hieracium umbellatum crește în Suedia în două habitate complet diferite. Un habitat este reprezentat de stâncile de pe mare, deci este de tip stâncos, iar planta crește stufoasă cu frunze late și inflorescențe extinse. Al doilea habitat este reprezentat de dunele de nisip, unde planta crește prosternată pe sol, cu frunze înguste și inflorescențe compacte. Aceste două tipuri de sol alternează de-a lungul coastei Suediei și locul în care sămânța prinde rădăcini va influența fenotipul plantei adulte.

Un alt exemplu clasic este cel al Biston betularia , o molie al cărei habitat este pădurile de mesteacăn; Biston betularia are un fenotip comun (formă tipică) caracterizat printr-o culoare alb-murdar cu pete mai întunecate pe corp și aripi. Cu toate acestea, începând din 1848 , a început să se răspândească o variantă fenotipică mai întunecată a speciei numită carbonaria .

Se crede că această răspândire a avut loc împreună cu revoluția industrială , care a afectat Anglia în secolul al XVIII-lea. În acea perioadă, cantități mari de praf întunecat din arderea cărbunelui (principalul combustibil al mașinilor vremii) au început să fie eliberate în atmosferă, iar în zonele industriale poluarea considerabilă acoperise și trunchiurile de mesteacăn cu funingine neagră. . Ca urmare a acestei schimbări de mediu, forma melanică a Biston betularia (adică Biston betularia var. Carbonaria) a dobândit un avantaj mimetic față de forma ușoară, deoarece aceasta din urmă era evidentă pe trunchiurile care deveniseră mai întunecate și, prin urmare, ușor predate de păsări. Prin urmare, fenotipul întunecat a devenit rapid prevalent numeric în zonele industriale. Acest fenomen, numit „melanism industrial”, a fost de mare ajutor în înțelegerea mecanismelor selecției naturale.

Fenotipul extins

Ideea fenotipului a fost generalizată de biologul englez Richard Dawkins în eseul publicat în 1982 în care se referă la conceptul de fenotip extins pentru a indica toate efectele datorate lumii exterioare care pot afecta genele și posibilitatea lor de a fi replicat. În lucrarea sa anterioară, The Selfish Gene ( 1976 ), Dawkins face o reinterpretare a evoluției din punctul de vedere al genelor individuale, pe care le consideră singurele „subiecte” reale asupra cărora ar acționa selecția naturală. În această perspectivă, organismul viu devine „mașina de supraviețuire” pe care genele o programează pentru a asigura perpetuarea lor. Rolul organismului este devalorizat în favoarea celui al genei: organismul este doar o realizare a genelor din lumea fizică și un mijloc prin care genele concurează între ele.

Dawkins citează, de asemenea, efectul unui organism asupra comportamentului unui alt organism (cum ar fi hrana dată unui cuc de către un părinte clar dintr-o altă specie) ca exemplu de fenotip extins. Genele foarte puternice ale unui individ pot influența comportamentul altor organisme, care nu posedă genele în cauză, în așa fel încât să inducă aceste organisme să favorizeze supraviețuirea genelor puternice, străine acestora.

Determinarea fenotipului

Fenotipul este ansamblul caracteristicilor determinate de interacțiunea dintre factorii de mediu și genotip ; ultimul termen indică, conform semnificațiilor, totalitatea genelor prezente în genom sau a genelor implicate în determinarea unei singure trăsături fenotipice. Determinarea genetică a fenotipului are loc prin prezența uneia dintre diferitele alele posibile pe care individul le poartă pentru o anumită genă sau, mai frecvent, pentru o serie de gene.

Cu toate acestea, fenotipul este determinat doar parțial de genotip, iar factorii de mediu pot avea o influență mai mare sau mai mică, în funcție de caz. Prin urmare, contribuția mediului este destul de variabilă: adesea, deși, deși are un genotip cunoscut, dacă condițiile de mediu nu sunt cunoscute, variabilitatea este de natură să facă imprevizibil modul în care se va manifesta fenotipul.

Prin fenotip recesiv înțelegem manifestarea genotipului alcătuit din alele recesive. Prin fenotip dominant înțelegem manifestarea genotipului format din alele dominante sau a genotipului heterozigot , adică alcătuit dintr-o alelă dominantă și o recesivă.

Fenotip clasic și genetică

Un pătrat Punnet care ilustrează o încrucișare între două plante de mazăre heterozigote pentru culoarea florii: violet (B, dominant) și alb (b, recesiv)

Fenotipul este de obicei mult mai ușor de determinat decât genotipul: gândiți-vă la ușurința de a determina culoarea ochilor unui individ în comparație cu complexitatea secvențierii genelor care sunt responsabile de acesta. Din acest motiv, genetica clasică folosește fenotipul pentru a deduce funcția unei gene, confirmând rezultatele prin încrucișări țintite între indivizii studiați. Cu această metodă, primii geneticieni, inclusiv Gregor Mendel , au reușit să determine mecanismele de moștenire a trăsăturilor somatice fără cunoștințe de biologie moleculară .

Mendel, din examinarea perechilor de caractere, credea că fiecare factor (genă) ar putea exista în forme alternative (alele), fiecare dintre acestea trebuind să determine unul dintre caractere; în acest sens este posibil să vorbim despre un fenotip recesiv, adică manifestarea genotipului constând din alele recesive, adică mascate de alelele care determină fenotipul dominant , care este, prin urmare, exprimat. Cu fenotipul dominant, pe de altă parte, ne referim la manifestarea genotipului constând din alele dominante sau alele care caracterizează genotipul heterozigot , constând dintr-o alelă dominantă și o recesivă.

Bibliografie

  • De la gene la organisme. Biologie celulară și genetică - Giorgio Mangiarotti - Piccin.
  • Fundamentele biologiei moleculare - Lizabeth A. Allison - 2008 - Zanichelli.
  • iGenetica - ediția a II-a - Peter J. Russel - 2007 - Edises.
  • Churchill FB 1974. William Johannsen și conceptul de genotip. Jurnalul de istorie a biologiei 7, 5-30.
  • Johannsen W. 1911. Concepția genotipului eredității. Naturalist american 45, 129-159
  • O'Brien, Gregory; Yule, William, eds (1995). Fenotipuri comportamentale. Clinici în medicină pentru dezvoltare nr. 138. Londra: Mac Keith Press. ISBN 1-898683-06-9
  • O'Brien, Gregory, ed (2002). Fenotipuri comportamentale în practica clinică. Londra: Mac Keith Press. ISBN 1-89868327-1 . Accesat la 27 septembrie 2010
  • Wim Crusio | Crusio WE (mai 2002). „„ Șoricelul meu nu are fenotip ””. Gene, Brain and Behavior 1 (2): 71. doi: 10.1034 / j.1601-183X.2002.10201.x. PMID 12884976 . Adus 29.12.2009.
  • „Botanică online: evoluție: sinteza modernă - variație fenotipică și genetică; ecotipuri”. Adus 29.12.2009.
  • Dawkins, Richard (1982). Fenotipul extins. Universitatea Oxford. pp. 4. ISBN 0-19-288051-9 .
  • Mahner, M. și Kary, M. (1997). "Ce sunt exact genomii, genotipurile și fenotipurile? Și ce se întâmplă cu fenomii?". Journal of Theoretical Biology 186: 55–63. doi: 10.1006 / jtbi.1996.0335
  • Varki, A; Testamente, C; Perlmutter, D; Woodruff, D; Gage, F; Moore, J; Semendeferi, K; Bernirschke, K și colab. (1998). „Marele proiect Fenom Ape?”. Știință 282 (5387): 239-240. PMID 9841385

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 25354 · LCCN (EN) sh96012165 · GND (DE) 4248244-6
Biologie Portalul de biologie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de biologie