Udtrykket fænotype betyder bogstaveligt "den viste form" og kan defineres som det sæt synlige egenskaber ved en organisme, der er resultatet af udtrykket af dens gener og dets interaktion med det omgivende miljø.
Ifølge Manher og Kary i 1997 er fænotypen på en organisme simpelthen et sæt af alle de typer træk eller karakterer, som den eller et af dens undersystemer besidder. Det henviser til enhver form for fysisk, fysiologisk, biokemisk, økologisk eller endda adfærdsegenskab.
Fænotypisk variation i menneskets øjenfarve (Kilde: LeuschteLampe via Wikimedia Commons)
Denne forfatter mener derfor, at enhver fænotype er resultatet af udtrykket af en undergruppe inden for genotypen af en organisme, der udvikler sig i et bestemt miljø.
Regnet som "genetikens far" var Gregor Mendel for mere end 150 år siden den første til at studere og beskrive de arvelige egenskaber ved organismer, kun uden at opfatte de moderne udtryk, der anvendes i dag.
Det var i det første årti af 1900-tallet, at Wilhelm Johannsen introducerede de grundlæggende begreber fænotype og genotype til videnskaben. Siden da har disse været genstand for meget debat, da forskellige forfattere bruger dem til forskellige formål, og nogle tekster præsenterer visse uoverensstemmelser med hensyn til deres anvendelse.
Fænotypiske egenskaber
Fra nogle forfatteres synspunkt er fænotypen den fysiske udtryk for en karakter i et individ og er genetisk bestemt. De fleste fænotyper produceres ved den samordnede virkning af mere end et gen, og det samme gen kan deltage i oprettelsen af mere end en bestemt fænotype.
De fænotype egenskaber kan overvejes på forskellige niveauer, da man kan tale om en art, en population, et individ, et system inden for det nævnte individ, cellerne i et hvilket som helst af deres organer og endda proteiner og organeller interne celler i en given celle.
Hvis vi for eksempel taler om en fugleart, kan der defineres adskillige fænotype egenskaber: fjerdfarve, sanglyd, etologi (opførsel), økologi osv., Og disse og andre egenskaber kan skelnes i enhver population af dette arter.
Det er således let at sikre, at et individ af denne hypotetiske fugleart også vil have fænotype egenskaber, der vil gøre den synligt og kvantificerbart forskellig fra andre individer i den samme population, både på et makro- og mikroskopisk niveau.
Dette gælder for alle levende organismer: encellede eller flercellede, dyr eller planter, svampe, bakterier og archaea, da der ikke er to identiske individer, selvom de deler de samme DNA-sekvenser.
Fænotypiske forskelle
To individer kan have lignende fænotype egenskaber, der ikke er resultatet af ekspressionen af de samme gener. Selv hvis to individer kommer fra en organisme, hvis reproduktion er aseksuel ("kloner"), vil disse to aldrig være fænotypisk identiske.
Denne kendsgerning skyldes det faktum, at der er flere mekanismer, der regulerer de fænotypiske egenskaber ved en organisme, der ikke afhænger af modificeringen af den genomiske DNA-sekvens; de deltager i reguleringen af ekspressionen af gener, der dikterer en bestemt fænotype.
Disse mekanismer er kendt som epigenetiske mekanismer ("epi" fra det græske præfiks "on" eller "in"); og generelt har de at gøre med methylering (tilsætning af en methylgruppe (CH3) til cytosinbasen af DNA) eller med modifikation af kromatin (komplekset af proteinshistoner og DNA, der udgør kromosomer).
Genotypen indeholder alle de genetiske instruktioner, der er nødvendige for konstruktion af alle typer væv i et dyr eller en plante, men det er epigenetik, der bestemmer, hvilke instruktioner der "læses" og udføres i hvert tilfælde, hvilket giver anledning til observerbar fænotype af hvert individ.
Epigenetiske mekanismer styres ofte af de miljøfaktorer, som et individ konstant udsættes for i løbet af deres livscyklus. Imidlertid kan disse mekanismer gå fra en generation til en anden uanset om den oprindelige stimulus er blevet fjernet.
Selv om mange fænotype forskelle har at gøre med tilstedeværelsen af en anden underliggende genotype, spiller epigenetik også en vigtig rolle i reguleringen af ekspressionen af generne indeholdt deri.
Forskelle med genotypen
Fænotypen henviser til ethvert kendetegn, der udtrykkes i en organisme, der bor i et vist miljø som et resultat af udtrykket af et sæt gener inden i det. På den anden side har genotypen at gøre med kompendiet af arvelige gener, som en organisme besidder, uanset om de udtrykkes eller ej.
Genotypen er en uovertruffen egenskab, da det sæt gener, som en organisme arver, stort set er det samme fra befrugtning til død. Fænotypen på den anden side kan og ændres kontinuerligt gennem individers liv. Genotype-stabilitet indebærer således ikke en ufravigelig fænotype.
På trods af disse forskelle og på trods af den store miljøpåvirkning, der findes, er det muligt at udlede en fænotype ved at analysere dens genotype, da dette i første omgang er den, der bestemmer fænotypen. Kort sagt er genotypen det, der bestemmer potentialet for udvikling af fænotypen.
eksempler
Et godt eksempel på påvirkningen af miljømiljøet på etablering af en fænotype er den, der forekommer i identiske tvillinger (monozygotisk), der deler alt deres DNA, såsom livmoderen, familien og hjemmet; og alligevel viser de diametralt modsatte fænotypiske egenskaber i adfærd, personlighed, sygdomme, IQ og andre.
Bakterier er et andet klassisk eksempel på miljørelateret fænotypisk variation, da de har komplekse mekanismer til at reagere på hurtigt og kontinuerligt skiftende miljøforhold. Af denne grund er det muligt at finde stabile underpopulationer, der præsenterer forskellige fænotyper i den samme bakteriepopulation.
Planter kan betragtes som de organismer, der mest udnytter epigenetiske mekanismer til fænotypekontrol: en plante, der vokser i et fugtigt og varmt miljø, udviser forskellige træk (fænotype) end dem, som den samme plante udviser i et koldt og tørt miljø, for eksempel.
Et eksempel på fænotype er også formen og farven på blomsterne i planter, størrelsen og formen på vingerne i insekter, farven på øjnene hos mennesker, farven på pelsen til hunde, størrelsen og formen på statur af mennesker, farve på fisk osv.
Referencer
- Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D., & Miller, J. (2005). En introduktion til genetisk analyse (8. udgave). Freeman, WH & Company.
- Klug, W., Cummings, M., & Spencer, C. (2006). Concepts of Genetics (8. udgave). New Jersey: Pearson Education.
- Mahner, M., & Kary, M. (1997). Hvad er nøjagtigt, genotyper og fænotyper? Og hvad med fænomener? J. Theor. Biol., 186, 55-63.
- Pierce, B. (2012). Genetik: en konceptuel tilgang. Freeman, WH & Company.
- Rodden, T. (2010). Genetics For Dummies (2. udgave). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.
- Smits, WK, Kuipers, OP, & Veening, J. (2006). Fænotypisk variation i bakterier: rollen som feedbackregulering. Nature Reviews Microbiology, 4, 259–271.
- Szyf, M., Weaver, I., & Meaney, M. (2007). Mødrepleje, epigenom og fænotype forskelle i adfærd. Reproduktionstoksikologi, 24, 9–19.
- Wong, AHC, Gottesman, II, & Petronis, A. (2005). Fænotypiske forskelle i genetisk identiske organismer: det epigenetiske perspektiv. Human Molecular Genetics, 14 (1), 11–18.