Les phénotypes sont toutes les caractéristiques observables d'un organisme.
Par exemple, la taille, la couleur des cheveux, le comportement d'accouplement et le schéma de mouvement sont tous des traits d'un phénotype particulier. Les phénotypes peuvent changer en raison de facteurs environnementaux, ou leurs traits peuvent changer à mesure qu'un organisme évolue ou s'adapte.
Le phénotype de groupes d'organismes peut changer ensemble si leur approvisionnement alimentaire, le type de nourriture ou le type de prédateur change.
Alors que les influences environnementales jouent un rôle et peuvent affecter un phénotype, les traits observables d'un organisme sont basés sur leur ADN ou alors code génétique. Les traits résultent de la présence d'un ou plusieurs gènes dans l'ADN. Si les gènes sont exprimés, c'est-à-dire copiés et utilisés pour synthétiser des protéines, alors les caractéristiques correspondantes apparaissent dans l'organisme.
L'interaction entre phénotype et génotype peut être très complexe.
Le génotype est à l'origine des traits phénotypiques, mais les traits affectent l'apparence de l'organisme et son comportement observable.
En conséquence, le phénotype détermine en grande partie le succès de l'organisme à la survie et à l'accouplement. Le succès de l'organisme lui permet d'avoir de nombreux descendants, mais il transmet son génotype, pas son phénotype.
L'interaction phénotype/génotype peut produire des organismes mieux adaptés à leur environnement.
Les phénotypes dépendent de nombreux facteurs
L'ensemble des gènes dans l'ADN d'un organisme constitue la base du phénotype de l'organisme, mais il existe de nombreuses autres influences à l'œuvre. Tout cellules dans un organisme ont le même ADN, mais beaucoup de cellules sont différentes.
Les différences dépendent des parties de l'ADN que la cellule utilise dans un processus appelé l'expression du gène. L'expression des gènes peut être influencée par des facteurs environnementaux, et les influences de l'environnement peuvent encore affecter le phénotype d'autres manières.
Les principales choses qui peuvent influencer le phénotype sont :
- Génotype: Le phénotype est limité par le génotype. Un organisme ne peut pas afficher une caractéristique s'il n'y a pas de gène pour lui.
- Épigénétique: L'épigénétique affecte l'expression des gènes. Si un gène est présent mais non exprimé, l'organisme ne peut pas afficher la caractéristique correspondante.
- Environnement: L'environnement peut affecter directement les traits en modifiant le comportement ou l'apparence d'un organisme alors que le gène correspondant est inchangé. Les facteurs environnementaux peuvent également affecter l'expression des gènes.
Les gènes et les variantes génétiques du génotype déterminent les traits phénotypiques possibles
Bien que la présence d'un gène dans le code génétique de l'ADN permette qu'un phénotype puisse inclure le trait correspondant, le trait lui-même pourrait varier considérablement. Les organismes qui se reproduisent sexuellement reçoivent un ensemble de gènes de chaque parent. Leur constitution génétique contiendra deux ensembles de gènes légèrement différents, et un gène dans chaque ensemble pourrait être dominant ou récessif.
Parce que les deux gènes d'un trait sont toujours légèrement différents, avoir deux gènes dominants ou un gène dominant et un gène récessif signifie que le trait possible de l'organisme est celui produit par le variante dominante du gène.
Un organisme avec deux copies de gènes récessifs présente le trait produit par le variante de gène récessif. Les deux variantes génétiques entraînent la production de protéines légèrement différentes et peuvent donner lieu à différentes phénotypes.
Par exemple, les humains ont plusieurs gènes qui influencent la couleur des yeux. Les variantes génétiques résultant en une couleur sombre des yeux sont dominantes et les variantes génétiques claires pour les yeux sont récessives. Une personne avec deux ensembles de gènes dominants de couleur sombre des yeux ou avec un ensemble dominant de couleur sombre et un ensemble récessif de couleur claire des yeux aura les yeux sombres.
Les personnes ayant deux ensembles de gènes de couleur claire des yeux auront les yeux de couleur claire. Le même gène avec deux variantes différentes donne deux phénotypes.
L'épigénétique aide à déterminer lesquels des phénotypes possibles sont affichés
Le génotype de l'organisme détermine les traits possibles du phénotype, mais les gènes correspondants doivent être actifs pour que le trait apparaisse. Épigénétique étudie l'expression des gènes dans les cellules, et de nombreux gènes ne sont pas actifs.
Différents facteurs tels que les nutriments disponibles, l'âge de l'organisme et les signaux envoyés par d'autres cellules déterminent si une cellule exprime ou non un gène.
Pour exprimer un gène, une cellule doit d'abord faire une copie du gène à partir du code ADN d'origine dans le noyau cellulaire. Le code génétique est copié dans ARN messager, qui sort du noyau et trouve une cellule ribosome synthétiser les correspondants protéine de la séquence codée.
La protéine donne à la cellule la caractéristique, la caractéristique ou la capacité qui conduit au trait phénotypique dans l'organisme. La cellule peut bloquer ou réguler ce processus pour produire plus, moins ou pas de protéines.
Le processus d'expression génique signifie qu'un phénotype tel que la couleur des cheveux peut changer au cours de la vie d'un organisme même si le code génétique reste le même. L'ensemble de gènes d'origine pour une couleur de cheveux spécifique reste en place, mais certains des gènes de l'ensemble sont exprimés plus ou moins fortement lorsque la cellule régule l'expression d'un gène vers le haut ou vers le bas.
Pour la couleur des cheveux, le gène en question peut influencer directement la couleur des cheveux foncés, ou il peut provoquer la production d'une hormone ou d'une enzyme qui affecte la couleur des cheveux.
Les facteurs environnementaux influencent les phénotypes directement ou par l'expression des gènes
L'environnement peut affecter l'apparence et le comportement des organismes et modifier leur phénotype. Par exemple, certains animaux à fourrure tels que les chats siamois ont peau sensible à la température. La peau plus froide produit une fourrure de couleur foncée tandis que la peau plus chaude produit une fourrure claire. Lorsque la température de leur environnement change, la couleur de leur fourrure et leur phénotype peuvent également changer.
En plus de changer directement les phénotypes, les facteurs environnementaux peuvent affecter les traits en influençant l'expression des gènes. La disponibilité de nutriments et d'autres matières premières liées aux cellules peut favoriser ou empêcher l'expression de certains gènes.
Faire des copies de gènes et synthétiser des protéines prend de l'énergie, que les cellules tirent de la nourriture que l'organisme digère. S'il n'y a pas assez de nutriments, l'expression des gènes peut ralentir et les traits peuvent devenir moins prononcés.
Les phénotypes et les génotypes affectent tous deux le développement de l'organisme
Pendant que le génotype est le plan pour l'organisme, le le phénotype reflète la façon dont le codage est traduit dans la réalité. Selon les facteurs environnementaux et l'expérience de vie de l'organisme, certaines parties du code génétique peuvent ne pas être nécessaires et d'autres peuvent être exprimées plus ou moins fortement. Le phénotype décrit ce qui se passe réellement avec l'organisme.
Par exemple, un individu peut avoir des gènes qui prédisposent l'organisme à développer un type spécifique de maladie. Pour que la maladie se développe, des facteurs supplémentaires causés par des influences environnementales doivent être présents. L'individu doit soit adopter un comportement nuisible, soit être exposé par inadvertance à des facteurs nuisibles.
Le phénotype d'une personne sensible à une maladie peut inclure l'obésité ou l'hypertension artérielle. Les facteurs comportementaux peuvent inclure le tabagisme ou la consommation excessive d'alcool. Pour déclencher la maladie, l'individu peut devoir être exposé à des produits chimiques toxiques ou à des quantités de rayonnement normalement inoffensives. Dans chaque cas, la disposition génétique est présente, mais si l'individu ne mange pas, ne boit pas ou ne fume pas trop, la maladie ne sera probablement pas déclenchée.
Quand les variations de phénotypes influencent sélection naturelle, le phénotype réussi peut affecter la distribution des génotypes de l'organisme.
Par exemple, si les organismes avec un gène récessif sont mieux adaptés à l'environnement que ceux avec un gène dominant, les organismes avec le gène récessif deviendront plus fréquents. Ils auront des descendants avec deux gènes récessifs, et la population sera principalement composée de génotypes avec les deux gènes récessifs. De cette façon, les phénotypes peuvent répondre à des facteurs environnementaux et affecter la distribution des génotypes d'un groupe d'organismes.