Phänotypen sind alle beobachtbaren Merkmale eines Organismus.
Größe, Haarfarbe, Paarungsverhalten und Bewegungsmuster sind zum Beispiel Merkmale eines bestimmten Phänotyps. Phänotypen können sich ändern als Folge von Umweltfaktoren, oder ihre Eigenschaften können sich ändern, wenn sich ein Organismus entwickelt oder sich anpasst.
Der Phänotyp von Organismengruppen kann sich gemeinsam ändern, wenn sich ihr Nahrungsangebot, die Art der Nahrung oder die Art der Räuber ändert.
Während Umwelteinflüsse eine Rolle spielen und einen Phänotyp beeinflussen können, basieren die beobachtbaren Merkmale eines Organismus auf seiner DNA oder genetischer Code. Traits resultieren aus dem Vorhandensein eines oder mehrerer Gene in der DNA. Werden die Gene exprimiert, also kopiert und zur Synthese von Proteinen verwendet, dann treten im Organismus die entsprechenden Eigenschaften auf.
Das Zusammenspiel zwischen Phänotyp und Genotyp kann sehr komplex sein.
Der Genotyp ist die Wurzel der Phänotypmerkmale, aber die Merkmale beeinflussen das Aussehen des Organismus und sein beobachtbares Verhalten.
Infolgedessen bestimmt der Phänotyp weitgehend, wie erfolgreich der Organismus beim Überleben und bei der Paarung ist. Der Erfolg des Organismus ermöglicht es ihm, viele Nachkommen zu haben, aber er vererbt seinen Genotyp, nicht seinen Phänotyp.
Die Interaktion zwischen Phänotyp und Genotyp kann Organismen hervorbringen, die besser an ihre Umgebung angepasst sind.
Phänotypen hängen von vielen Faktoren ab
Der Satz von Gene in der DNA eines Organismus bildet die Grundlage für den Phänotyp des Organismus, aber es sind viele andere Einflüsse am Werk. Alle Zellen in einem Organismus haben die gleiche DNA, aber viele der Zellen sind unterschiedlich.
Die Unterschiede hängen davon ab, welche Teile der DNA die Zelle in einem Prozess namens. verwendet Genexpression. Die Genexpression kann durch Umweltfaktoren beeinflusst werden, und Einflüsse aus der Umwelt können den Phänotyp auf andere Weise weiter beeinflussen.
Die wichtigsten Faktoren, die den Phänotyp beeinflussen können, sind:
- Genotyp: Der Phänotyp wird durch den Genotyp begrenzt. Ein Organismus kann kein Merkmal aufweisen, wenn es kein Gen dafür gibt.
- Epigenetik: Die Epigenetik beeinflusst die Expression von Genen. Ist ein Gen vorhanden, aber nicht exprimiert, kann der Organismus das entsprechende Merkmal nicht aufweisen.
- Umgebung: Die Umwelt kann Eigenschaften direkt beeinflussen, indem sie das Verhalten oder das Aussehen eines Organismus ändert, während das entsprechende Gen unverändert bleibt. Umweltfaktoren können auch die Genexpression beeinflussen.
Gene und Genvarianten des Genotyps bestimmen die möglichen Phänotypmerkmale
Während das Vorhandensein eines Gens im genetischen Code der DNA es möglich macht, dass ein Phänotyp das entsprechende Merkmal enthält, kann das Merkmal selbst erheblich variieren. Organismen, die sich sexuell fortpflanzen, erhalten von jedem Elternteil einen Satz von Genen. Ihre genetische Ausstattung wird zwei leicht unterschiedliche Gensätze enthalten, und ein Gen in jedem Satz könnte dominant oder rezessiv sein.
Da die beiden Gene für ein Merkmal immer leicht unterschiedlich sind, bedeutet die Verwendung von zwei dominanten Genen oder einem dominanten und einem rezessiven Gen, dass das mögliche Merkmal des Organismus dasjenige ist, das von den dominante Variante des Gens.
Ein Organismus mit zwei rezessiven Genkopien weist das Merkmal auf, das von der rezessive Genvariante. Durch die beiden Genvarianten werden leicht unterschiedliche Proteine produziert und können unterschiedliche Phänotypen.
Der Mensch hat beispielsweise mehrere Gene, die die Augenfarbe beeinflussen. Genvarianten, die zu dunkler Augenfarbe führen, sind dominant, und Genvarianten mit heller Augenfarbe sind rezessiv. Eine Person mit zwei dominanten dunklen Augenfarben-Gensets oder mit einem dominanten dunklen und einem rezessiven hellen Augenfarbset hat dunkle Augen.
Menschen mit zwei hellen Augenfarben-Gensets haben helle Augen. Das gleiche Gen mit zwei verschiedenen Varianten führt zu zwei Phänotypen.
Epigenetik hilft bei der Bestimmung, welcher der möglichen Phänotypen angezeigt wird
Der Genotyp des Organismus bestimmt die möglichen Merkmale des Phänotyps, aber die entsprechenden Gene müssen aktiv sein, damit das Merkmal erscheint. Epigenetik untersucht die Genexpression in Zellen, und viele Gene sind nicht aktiv.
Verschiedene Faktoren wie verfügbare Nährstoffe, Alter des Organismus und von anderen Zellen gesendete Signale bestimmen, ob eine Zelle ein Gen exprimiert oder nicht.
Um ein Gen zu exprimieren, muss eine Zelle zunächst eine Kopie des Gens aus dem ursprünglichen DNA-Code im Zellkern erstellen. Der genetische Code wird kopiert nach Boten-RNA, die den Kern verlässt und eine Zelle findet Ribosom das entsprechende zu synthetisieren Protein aus der codierten Sequenz.
Das Protein verleiht der Zelle die Eigenschaft, das Merkmal oder die Fähigkeit, die zu dem phänotypischen Merkmal im Organismus führt. Die Zelle kann diesen Prozess blockieren oder regulieren, um mehr, weniger oder kein Protein herzustellen.
Der Prozess der Genexpression bedeutet, dass sich ein Phänotyp wie die Haarfarbe während des Lebens eines Organismus ändern kann, obwohl der genetische Code gleich bleibt. Der ursprüngliche Gensatz für eine bestimmte Haarfarbe bleibt bestehen, aber einige der Gene im Satz werden mehr oder weniger stark exprimiert, wenn die Zelle die Expression eines Gens nach oben oder unten reguliert.
Bei der Haarfarbe kann das fragliche Gen die dunkle Haarfarbe direkt beeinflussen oder es kann dazu führen, dass ein Hormon oder Enzym produziert wird, das die Haarfarbe beeinflusst.
Umweltfaktoren beeinflussen Phänotypen direkt oder durch Genexpression
Die Umwelt kann das Aussehen und das Verhalten von Organismen beeinflussen und ihren Phänotyp verändern. Zum Beispiel haben einige Pelztiere wie Siamkatzen temperaturempfindliche Haut. Kältere Haut bildet dunkles Fell, während wärmere Haut helles Fell bekommt. Wenn sich die Temperatur ihrer Umgebung ändert, können sich auch ihre Fellfarbe und ihr Phänotyp ändern.
Neben der direkten Veränderung des Phänotyps können Umweltfaktoren Merkmale beeinflussen, indem sie die Genexpression beeinflussen. Die Verfügbarkeit von Nährstoffen und anderen zellbezogenen Rohstoffen kann die Expression bestimmter Gene fördern oder verhindern.
Die Herstellung von Kopien von Genen und die Synthese von Proteinen erfordert Energie, die die Zellen aus der Nahrung gewinnen, die der Organismus verdaut. Wenn nicht genügend Nährstoffe vorhanden sind, kann sich die Genexpression verlangsamen und die Merkmale können weniger ausgeprägt sein.
Phänotypen und Genotypen beeinflussen beide die Entwicklung von Organismen
Während der Genotyp ist die Blaupause für den Organismus, die Phänotyp spiegelt wider, wie die Kodierung in die Realität übersetzt wird. Abhängig von Umweltfaktoren und der Lebenserfahrung des Organismus werden einige Teile des genetischen Codes möglicherweise nicht benötigt und andere Teile können mehr oder weniger stark exprimiert werden. Der Phänotyp beschreibt, was tatsächlich mit dem Organismus passiert.
Zum Beispiel kann ein Individuum über Gene verfügen, die den Organismus dazu prädisponieren, eine bestimmte Art von Krankheit zu entwickeln. Damit sich die Krankheit entwickeln kann, müssen zusätzliche Faktoren durch Umwelteinflüsse vorhanden sein. Die Person muss entweder schädliches Verhalten zeigen oder versehentlich schädlichen Faktoren ausgesetzt sein.
Der Phänotyp für jemanden, der anfällig für eine Krankheit ist, kann Fettleibigkeit oder Bluthochdruck umfassen. Verhaltensfaktoren können Zigarettenrauchen oder übermäßiger Alkoholkonsum sein. Um die Krankheit auszulösen, muss die Person möglicherweise giftigen Chemikalien oder normalerweise harmlosen Strahlungsmengen ausgesetzt werden. In jedem Fall ist die genetische Disposition vorhanden, aber wenn die Person nicht zu viel isst, trinkt oder raucht, wird die Krankheit wahrscheinlich nicht ausgelöst.
Wenn Variationen der Phänotypen beeinflussen natürliche Selektion, kann der erfolgreiche Phänotyp die Genotypverteilung für den Organismus beeinflussen.
Wenn beispielsweise Organismen mit einem rezessiven Gen besser an die Umwelt angepasst sind als solche mit einem dominanten Gen, werden Organismen mit dem rezessiven Gen häufiger vorkommen. Sie werden Nachkommen mit zwei rezessiven Genen haben, und die Population wird hauptsächlich aus Genotypen mit den beiden rezessiven Genen bestehen. Auf diese Weise können Phänotypen auf Umweltfaktoren reagieren und die Genotypverteilung einer Gruppe von Organismen beeinflussen.