Fenotüübid on kõik organismi jälgitavad omadused.
Näiteks suurus, juuste värv, paaritumiskäitumine ja liikumismudel on kõik konkreetse fenotüübi tunnused. Fenotüübid võivad selle tagajärjel muutuda keskkonnateguridvõi võivad nende omadused organismi arenedes või kohanedes muutuda.
Organismirühmade fenotüüp võib koos muutuda, kui muutub nende toiduvarustus, toidutüüp või kiskja liik.
Kui keskkonnamõjud mängivad rolli ja võivad fenotüüpi mõjutada, siis organismi vaadeldavad tunnused põhinevad neil DNA või geneetiline kood. Tunnused tulenevad ühe või mitme geeni olemasolust DNA-s. Kui geenid on ekspresseeritud, see tähendab kopeeritud ja kasutatud valkude sünteesimiseks, siis ilmnevad organismile vastavad omadused.
Vastastikune mõju fenotüüp ja genotüüp võib olla väga keeruline.
Genotüüp on fenotüübi tunnuste juurtes, kuid need omadused mõjutavad organismi välimust ja jälgitavat käitumist.
Selle tulemusena määrab fenotüüp suuresti selle, kui edukalt organism ellujäämise ja paaritumise ajal õnnestub. Organismi edu võimaldab tal saada palju järeltulijaid, kuid see annab edasi oma genotüübi, mitte fenotüübi.
Fenotüübi / genotüübi vastasmõju võib tekitada organisme, mis on paremini kohanenud oma keskkonnaga.
Fenotüübid sõltuvad paljudest teguritest
Komplekt geenid organismi DNA-s moodustab aluse organismi fenotüübile, kuid tööl on palju muid mõjusid. Kõik rakke organismis on sama DNA, kuid paljud rakud on erinevad.
Erinevused sõltuvad sellest, milliseid DNA osi rakk nn protsessis kasutab geeniekspressioon. Geeniekspressiooni võivad mõjutada keskkonnategurid ja keskkonnamõjud võivad fenotüüpi veelgi mõjutada muul viisil.
Peamised asjad, mis võivad fenotüüpi mõjutada, on:
- Genotüüp: Fenotüüp on piiratud genotüübiga. Organism ei saa näidata mingit omadust, kui selle jaoks pole geeni.
- Epigeneetika: Epigeneetika mõjutab geenide ekspressiooni. Kui geen on olemas, kuid seda ei ekspresseerita, ei saa organism vastavat omadust näidata.
- Keskkond: Keskkond võib omadusi otseselt mõjutada, muutes organismi käitumist või välimust, samal ajal kui vastav geen on muutumatu. Geeniekspressiooni võivad mõjutada ka keskkonnategurid.
Genotüübi geenid ja geenivariandid määravad võimalikud fenotüübi tunnused
Kui geeni olemasolu DNA geneetilises koodis võimaldab fenotüübi sisaldada vastavat omadust, võib see ise oluliselt erineda. Seksuaalselt paljunevad organismid saavad igalt vanemalt ühe geenikomplekti. Nende geneetiline koostis sisaldab kahte veidi erinevat geenikomplekti ja igas komplektis võib geen olla domineeriv või retsessiivne.
Kuna tunnuse kaks geeni on alati veidi erinevad, tähendab kahe domineeriva geeni või domineeriva ja retsessiivse geeni olemasolu organismi võimalikku omadust domineeriv variatsioon geenist.
Kahe retsessiivse geenikoopiaga organismil on organismi tekitatud omadus retsessiivne geenivariant. Need kaks geenivarianti toovad kaasa veidi erinevate valkude tootmise ja võivad põhjustada erinevaid fenotüübid.
Näiteks on inimestel mitu geeni, mis mõjutavad silmade värvi. Geenivariandid, mille tulemuseks on tumedad silmavärvid, on domineerivad ja heledad silmavärvi geenivariandid on retsessiivsed. Inimesel, kellel on kaks domineerivat tumedat silmavärvi geenikomplekti või üks domineeriv tume ja üks retsessiivne hele silmavärvi komplekt, saavad silmad tumedad.
Inimestel, kellel on kaks heledat silmavärvi geenikomplekti, saavad heledad silmad. Sama geen kahe erineva variandiga annab kaks fenotüüpi.
Epigeneetika aitab kindlaks teha, milliseid võimalikke fenotüüpe kuvatakse
Organismi genotüüp määrab fenotüübi võimalikud tunnused, kuid tunnuse ilmnemiseks peavad vastavad geenid olema aktiivsed. Epigeneetika uurib geenide ekspressiooni rakkudes ja paljud geenid pole aktiivsed.
Erinevad tegurid nagu saadaolevad toitained, organismi vanus ja teiste rakkude saadetud signaalid määravad, kas rakk ekspresseerib geeni või mitte.
Geeni ekspresseerimiseks peab rakk kõigepealt tegema raku tuumas olevast algsest DNA koodist geeni koopia. Geneetiline kood kopeeritakse messenger RNA, mis väljub tuumast ja leiab raku ribosoom vastavate sünteesimiseks valk kodeeritud järjestusest.
Valk annab rakule iseloomuliku omaduse, tunnuse või võime, mis viib organismi fenotüübi tunnuseni. Rakk võib selle protsessi blokeerida või reguleerida, et saada rohkem, vähem või üldse mitte valku.
Geeniekspressiooniprotsess tähendab, et selline fenotüüp nagu juuste värv võib organismi elu jooksul muutuda, kuigi geneetiline kood jääb samaks. Spetsiifilise juuksevärvi jaoks mõeldud algne geenikomplekt jääb paigale, kuid mõned komplekti geenid avalduvad enam-vähem tugevalt, kuna rakk reguleerib geeni ekspressiooni üles või alla.
Juuksevärvi puhul võib kõnealune geen otseselt mõjutada tumedat juuksevärvi või põhjustada hormooni või ensüümi tootmist, mis mõjutab juuste värvi.
Keskkonnategurid mõjutavad fenotüüpe otse või geeniekspressiooni kaudu
Keskkond võib mõjutada organismide välimust ja käitumist ning muuta nende fenotüüpi. Näiteks on mõnel karusloomal, näiteks siiami kassil temperatuuritundlik nahk. Külmemal nahal kasvab tumedat värvi karv, soojemal aga heledat karva. Kui nende keskkonna temperatuur muutub, võivad muutuda ka nende karusnaha värv ja fenotüüp.
Lisaks fenotüüpide otsesele muutmisele võivad keskkonnategurid geeniekspressiooni mõjutades mõjutada ka tunnuseid. Toitainete ja muude rakkudega seotud toorainete kättesaadavus võib teatud geenide ekspressiooni veelgi suurendada või takistada.
Geenidest koopiate tegemine ja valkude sünteesimine võtab energiat, mille rakud pärinevad toidust, mida organism seedib. Kui toitaineid ei ole piisavalt, võib geeniekspressioon aeglustada ja omadused võivad vähem väljenduda.
Fenotüübid ja genotüübid mõjutavad mõlemad organismi arengut
Kuigi genotüüp on plaan organismi jaoks on fenotüüp peegeldab seda, kuidas kodeerimine reaalsuseks muudetakse. Sõltuvalt keskkonnateguritest ja organismi elukogemusest ei pruugi geneetilise koodi mõned osad olla vajalikud ja teised osad võivad olla enam-vähem tugevalt väljendunud. Fenotüüp kirjeldab seda, mis organismiga tegelikult toimub.
Näiteks võivad isendil olla geenid, mis soodustavad organismi teatud tüüpi haiguste tekkimist. Haiguse arenemiseks peavad olema keskkonnamõjudest põhjustatud täiendavad tegurid. Inimene peab kas käituma kahjuliku käitumisega või tahtmatult kahjulike teguritega kokku puutuma.
Haigusele vastuvõtliku inimese fenotüüp võib olla rasvumine või kõrge vererõhk. Käitumistegurid võivad hõlmata sigarettide suitsetamist või alkoholi liigtarvitamist. Haiguse käivitamiseks võib inimene sattuda mürgiste kemikaalide või tavaliselt kahjutu kiirguse kätte. Igal juhul on geneetiline suundumus olemas, kuid kui inimene ei söö, joo ega suitseta liiga palju, ei vallandata seda haigust tõenäoliselt.
Kui fenotüüpide varieerumine mõjutab looduslik valik, võib edukas fenotüüp mõjutada organismi genotüübi jaotust.
Näiteks kui retsessiivse geeniga organismid on keskkonnaga paremini kohanenud kui domineeriva geeniga, muutuvad retsessiivse geeniga organismid tavalisemaks. Neil on kahe retsessiivse geeniga järeltulijad ja populatsioon koosneb peamiselt kahe retsessiivse geeniga genotüüpidest. Nii saavad fenotüübid reageerida keskkonnateguritele ja mõjutada organismirühma genotüüpide jaotust.