Φαινότυπος: Ορισμός, Τύποι, Παραδείγματα

Οι φαινότυποι είναι όλα τα παρατηρήσιμα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού.

Για παράδειγμα, το μέγεθος, το χρώμα των μαλλιών, η συμπεριφορά ζευγαρώματος και το μοτίβο κίνησης είναι όλα χαρακτηριστικά ενός συγκεκριμένου φαινοτύπου. Οι φαινότυποι μπορούν να αλλάξουν ως αποτέλεσμα περιβαλλοντικοί παράγοντες, ή τα χαρακτηριστικά τους μπορούν να αλλάξουν καθώς ένας οργανισμός εξελίσσεται ή προσαρμόζεται.

Ο φαινότυπος ομάδων οργανισμών μπορεί να αλλάξει μαζί αν αλλάξει η τροφοδοσία τους, ο τύπος τροφής ή το είδος των αρπακτικών.

Ενώ οι περιβαλλοντικές επιρροές παίζουν ρόλο και μπορούν να επηρεάσουν έναν φαινότυπο, τα παρατηρήσιμα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού βασίζονται σε αυτά DNA ή γενετικός κώδικας. Τα χαρακτηριστικά προκύπτουν από την παρουσία ενός ή περισσότερων γονιδίων στο DNA. Εάν τα γονίδια εκφράζονται, δηλαδή αντιγράφονται και χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση πρωτεϊνών, τότε τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά εμφανίζονται στον οργανισμό.

Η αλληλεπίδραση μεταξύ φαινότυπος και γονότυπος μπορεί να είναι πολύ περίπλοκο.

Ο γονότυπος βρίσκεται στη ρίζα των χαρακτηριστικών του φαινοτύπου, αλλά τα χαρακτηριστικά επηρεάζουν την εμφάνιση του οργανισμού και την παρατηρήσιμη συμπεριφορά του.

Ως αποτέλεσμα, ο φαινότυπος καθορίζει σε μεγάλο βαθμό πόσο επιτυχής είναι ο οργανισμός στην επιβίωση και στο ζευγάρωμα. Η επιτυχία του οργανισμού του επιτρέπει να έχει πολλούς απογόνους, αλλά μεταδίδει τον γονότυπό του και όχι τον φαινότυπο.

Η αλληλεπίδραση φαινότυπου / γονότυπου μπορεί να παράγει οργανισμούς καλύτερα προσαρμοσμένους στο περιβάλλον τους.

Το σύνολο των γονίδια στο DNA ενός οργανισμού αποτελεί τη βάση του φαινοτύπου του οργανισμού, αλλά υπάρχουν πολλές άλλες επιρροές στην εργασία. Ολα κύτταρα σε έναν οργανισμό έχουν το ίδιο DNA, αλλά πολλά από τα κύτταρα είναι διαφορετικά.

Οι διαφορές εξαρτώνται από τα μέρη του DNA που χρησιμοποιεί το κύτταρο σε μια διαδικασία που ονομάζεται γονιδιακή έκφραση. Η έκφραση του γονιδίου μπορεί να επηρεαστεί από περιβαλλοντικούς παράγοντες και οι επιρροές από το περιβάλλον μπορούν να επηρεάσουν περαιτέρω τον φαινότυπο με άλλους τρόπους.

Τα κύρια πράγματα που μπορούν να επηρεάσουν τον φαινότυπο είναι:

• Γονότυπος: Ο φαινότυπος περιορίζεται από τον γονότυπο. Ένας οργανισμός δεν μπορεί να εμφανίσει ένα χαρακτηριστικό εάν δεν υπάρχει γονίδιο για αυτό.
• Επιγενετική: Η επιγενετική επηρεάζει την έκφραση των γονιδίων. Εάν ένα γονίδιο υπάρχει αλλά δεν εκφράζεται, ο οργανισμός δεν μπορεί να εμφανίσει το αντίστοιχο χαρακτηριστικό.
• Περιβάλλον: Το περιβάλλον μπορεί να επηρεάσει άμεσα τα χαρακτηριστικά αλλάζοντας τη συμπεριφορά ή την εμφάνιση ενός οργανισμού ενώ το αντίστοιχο γονίδιο είναι αμετάβλητο. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες μπορούν επίσης να επηρεάσουν την έκφραση των γονιδίων.

Ενώ η παρουσία ενός γονιδίου στον γενετικό κώδικα του DNA καθιστά δυνατό ένας φαινότυπος να περιλαμβάνει το αντίστοιχο χαρακτηριστικό, το ίδιο το χαρακτηριστικό θα μπορούσε να ποικίλει σημαντικά. Οι οργανισμοί που αναπαράγονται σεξουαλικά λαμβάνουν ένα σύνολο γονιδίων από κάθε γονέα. Το γενετικό τους μακιγιάζ θα περιέχει δύο ελαφρώς διαφορετικά σύνολα γονιδίων και ένα γονίδιο σε κάθε σύνολο θα μπορούσε να είναι κυρίαρχο ή υπολειπόμενο.

Επειδή τα δύο γονίδια για ένα χαρακτηριστικό είναι πάντα ελαφρώς διαφορετικά, έχοντας δύο κυρίαρχα γονίδια ή ένα κυρίαρχο και ένα υπολειπόμενο γονίδιο σημαίνει το πιθανό χαρακτηριστικό του οργανισμού είναι αυτό που παράγεται από το κυρίαρχη παραλλαγή του γονιδίου.

Ένας οργανισμός με δύο υπολειπόμενα αντίγραφα γονιδίων εμφανίζει το χαρακτηριστικό που παράγεται από το υπολειπόμενη γονιδιακή παραλλαγή. Οι δύο παραλλαγές γονιδίου έχουν ως αποτέλεσμα την παραγωγή ελαφρώς διαφορετικών πρωτεϊνών και μπορούν να προκαλέσουν διαφορετικές φαινότυποι.

Για παράδειγμα, οι άνθρωποι έχουν πολλά γονίδια που επηρεάζουν το χρώμα των ματιών. Οι παραλλαγές γονιδίων που οδηγούν σε χρώμα σκούρου ματιού είναι κυρίαρχες και οι παραλλαγές γονιδίων ανοιχτού χρώματος των οφθαλμών είναι υπολειπόμενες. Ένα άτομο με δύο κυρίαρχα σετ γονιδίων σκοτεινού χρώματος ματιών ή με ένα κυρίαρχο σκοτεινό και ένα υπολειπόμενο σύνολο ανοιχτού χρώματος ματιών θα έχει σκοτεινά μάτια.

Άτομα με δύο ανοιχτόχρωμα γονιδιακά σύνολα θα έχουν ανοιχτόχρωμα μάτια. Το ίδιο γονίδιο με δύο διαφορετικές παραλλαγές οδηγεί σε δύο φαινότυπους.

Ο γονότυπος του οργανισμού καθορίζει τα πιθανά χαρακτηριστικά του φαινοτύπου, αλλά τα αντίστοιχα γονίδια πρέπει να είναι ενεργά για να εμφανιστεί το χαρακτηριστικό. Επιγενετική μελετά την έκφραση γονιδίων σε κύτταρα και πολλά γονίδια δεν είναι ενεργά.

Διαφορετικοί παράγοντες όπως τα διαθέσιμα θρεπτικά συστατικά, η ηλικία του οργανισμού και τα σήματα που αποστέλλονται από άλλα κύτταρα καθορίζουν εάν ένα κύτταρο εκφράζει ένα γονίδιο ή όχι.

Για να εκφράσει ένα γονίδιο, ένα κύτταρο πρέπει πρώτα να δημιουργήσει ένα αντίγραφο του γονιδίου από τον αρχικό κώδικα DNA στον πυρήνα του κυττάρου. Ο γενετικός κώδικας αντιγράφεται στο messenger RNA, που βγαίνει από τον πυρήνα και βρίσκει ένα κύτταρο ριβόσωμα να συνθέσει το αντίστοιχο πρωτεΐνη από την κωδικοποιημένη αλληλουχία.

Η πρωτεΐνη δίνει στο κύτταρο το χαρακτηριστικό, το χαρακτηριστικό ή την ικανότητα που οδηγεί στο φαινότυπο χαρακτηριστικό του οργανισμού. Το κύτταρο μπορεί να μπλοκάρει ή να ρυθμίσει αυτήν τη διαδικασία για να παράγει περισσότερη, λιγότερη ή καθόλου πρωτεΐνη.

Η διαδικασία της γονιδιακής έκφρασης σημαίνει ότι ένας φαινότυπος όπως το χρώμα των μαλλιών μπορεί να αλλάξει κατά τη διάρκεια ζωής ενός οργανισμού, παρόλο που ο γενετικός κώδικας παραμένει ο ίδιος. Το αρχικό σύνολο γονιδίων για ένα συγκεκριμένο χρώμα μαλλιών παραμένει στη θέση του, αλλά μερικά από τα γονίδια στο σύνολο εκφράζονται λίγο πολύ έντονα καθώς το κύτταρο ρυθμίζει την έκφραση ενός γονιδίου πάνω ή κάτω.

Για το χρώμα των μαλλιών, το εν λόγω γονίδιο μπορεί να επηρεάσει άμεσα το σκούρο χρώμα των μαλλιών ή μπορεί να προκαλέσει την παραγωγή ορμόνης ή ενζύμου που επηρεάζει το χρώμα των μαλλιών.

Το περιβάλλον μπορεί να επηρεάσει την εμφάνιση και τη συμπεριφορά των οργανισμών και να αλλάξει τον φαινότυπο τους. Για παράδειγμα, ορισμένα ζώα που φέρουν γούνα, όπως οι σιαμέζες γάτες ευαίσθητο στη θερμοκρασία δέρμα. Το πιο κρύο δέρμα μεγαλώνει σκούρα γούνα, ενώ το πιο ζεστό δέρμα μεγαλώνει ανοιχτόχρωμη γούνα. Όταν αλλάζει η θερμοκρασία του περιβάλλοντός τους, μπορεί επίσης να αλλάξει το χρώμα και ο φαινότυπος της γούνας τους.

Εκτός από την άμεση αλλαγή των φαινοτύπων, οι περιβαλλοντικοί παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν τα χαρακτηριστικά επηρεάζοντας την έκφραση του γονιδίου. Η διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών και άλλων πρώτων υλών που σχετίζονται με τα κύτταρα μπορεί να προωθήσει ή να αποτρέψει την έκφραση ορισμένων γονιδίων.

Η παραγωγή αντιγράφων γονιδίων και η σύνθεση πρωτεϊνών απαιτεί ενέργεια, την οποία τα κύτταρα προέρχονται από την τροφή που χωνεύει ο οργανισμός. Εάν δεν υπάρχουν αρκετά θρεπτικά συστατικά, η γονιδιακή έκφραση μπορεί να επιβραδύνει και τα χαρακτηριστικά μπορεί να γίνουν λιγότερο έντονα.

Ενώ ο γονότυπος είναι το προσχέδιο για τον οργανισμό, το Ο φαινότυπος αντανακλά τον τρόπο με τον οποίο η κωδικοποίηση μεταφράζεται στην πραγματικότητα. Ανάλογα με τους περιβαλλοντικούς παράγοντες και την εμπειρία ζωής του οργανισμού, ορισμένα μέρη του γενετικού κώδικα μπορεί να μην χρειάζονται και άλλα μέρη μπορεί να εκφράζονται λίγο πολύ. Ο φαινότυπος περιγράφει τι συμβαίνει στην πραγματικότητα με τον οργανισμό.

Για παράδειγμα, ένα άτομο μπορεί να έχει γονίδια που προδιαθέτουν στον οργανισμό να αναπτύξει έναν συγκεκριμένο τύπο ασθένειας. Για να αναπτυχθεί η ασθένεια, πρέπει να υπάρχουν πρόσθετοι παράγοντες που προκαλούνται από περιβαλλοντικές επιδράσεις. Το άτομο πρέπει είτε να εμπλακεί σε βλαβερή συμπεριφορά είτε να εκτίθεται ακούσια σε επιβλαβείς παράγοντες.

Ο φαινότυπος για κάποιον που είναι ευάλωτο σε μια ασθένεια μπορεί να περιλαμβάνει παχυσαρκία ή υψηλή αρτηριακή πίεση. Οι παράγοντες συμπεριφοράς μπορεί να περιλαμβάνουν το κάπνισμα τσιγάρων ή την υπερβολική κατανάλωση αλκοόλ. Για να προκαλέσει την ασθένεια, το άτομο μπορεί να πρέπει να εκτεθεί σε τοξικές χημικές ουσίες ή συνήθως ακίνδυνες ποσότητες ακτινοβολίας. Σε κάθε περίπτωση, η γενετική διάθεση είναι παρούσα, αλλά εάν το άτομο δεν τρώει, πίνει ή καπνίζει πάρα πολύ, η ασθένεια πιθανότατα δεν θα προκληθεί.

Όταν επηρεάζονται οι διακυμάνσεις των φαινοτύπων ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ, ο επιτυχής φαινότυπος μπορεί να επηρεάσει την κατανομή γονότυπου για τον οργανισμό.

Για παράδειγμα, εάν οργανισμοί με υπολειπόμενο γονίδιο προσαρμόζονται καλύτερα στο περιβάλλον από εκείνους με κυρίαρχο γονίδιο, οργανισμοί με το υπολειπόμενο γονίδιο θα γίνουν πιο συνηθισμένοι. Θα έχουν απογόνους με δύο υπολειπόμενα γονίδια και ο πληθυσμός θα αποτελείται κυρίως από γονότυπους με τα δύο υπολειπόμενα γονίδια. Με αυτόν τον τρόπο, οι φαινότυποι μπορούν να ανταποκριθούν σε περιβαλλοντικούς παράγοντες και να επηρεάσουν την κατανομή γονότυπου μιας ομάδας οργανισμών.