Fenotipi su sve uočljive osobine organizma.
Na primjer, veličina, boja kose, ponašanje u parenju i obrazac kretanja sve su to osobine određenog fenotipa. Fenotipi se mogu promijeniti kao rezultat okolišni čimbenici, ili se njihove osobine mogu mijenjati kako se organizam razvija ili prilagođava.
Fenotip skupina organizama može se promijeniti zajedno ako se promijeni njihova opskrba hranom, vrsta hrane ili vrsta grabežljivca.
Iako utjecaji okoline igraju ulogu i mogu utjecati na fenotip, uočljive osobine organizma temelje se na njima DNK ili genetski kod. Osobine proizlaze iz prisutnosti jednog ili nekoliko gena u DNA. Ako se geni izraze, što znači kopiraju i koriste za sintezu proteina, tada se u organizmu pojavljuju odgovarajuće karakteristike.
Međusobni odnos između fenotip i genotip može biti vrlo složen.
Genotip je u osnovi svojstava fenotipa, ali svojstva utječu na izgled organizma i njegovo uočljivo ponašanje.
Kao rezultat, fenotip u velikoj mjeri određuje koliko je organizam uspješan u preživljavanju i parenju. Uspjeh organizma omogućuje mu da ima mnogo potomaka, ali prenosi svoj genotip, a ne fenotip.
Interakcija fenotip / genotip može stvoriti organizme bolje prilagođene njihovoj okolini.
Fenotipovi ovise o mnogim čimbenicima
Skup od geni u DNK organizma čini osnovu fenotipa organizma, ali na djelu su mnogi drugi utjecaji. svi Stanice u organizmu imaju istu DNK, ali mnoge su stanice različite.
Razlike ovise o tome koje dijelove DNA stanica koristi u procesu tzv ekspresija gena. Na ekspresiju gena mogu utjecati čimbenici okoliša, a utjecaji iz okoline mogu dalje utjecati na fenotip na druge načine.
Glavne stvari koje mogu utjecati na fenotip su:
- Genotip: Fenotip je ograničen genotipom. Organizam ne može pokazati karakteristiku ako za nju ne postoji gen.
- Epigenetika: Epigenetika utječe na ekspresiju gena. Ako je gen prisutan, ali nije eksprimiran, organizam ne može pokazati odgovarajuću karakteristiku.
- Okoliš: Okoliš može izravno utjecati na osobine promjenom ponašanja ili izgleda organizma dok je odgovarajući gen nepromijenjen. Čimbenici okoliša također mogu utjecati na ekspresiju gena.
Geni i genske inačice genotipa određuju moguće fenotipske osobine
Iako prisutnost gena u genetskom kodu DNA omogućuje da fenotip može uključivati odgovarajuće svojstvo, samo se svojstvo može znatno razlikovati. Organizmi koji se reproduciraju spolnim putem dobivaju po jedan set gena od svakog roditelja. Njihov će genetski sastav sadržavati dva malo različita seta gena, a gen u svakom skupu može biti dominantan ili recesivan.
Budući da se dva gena za svojstvo uvijek malo razlikuju, posjedovanje dva dominantna gena ili dominantnog i recesivnog gena znači da je moguće svojstvo organizma ono koje proizvodi dominantna varijacija gena.
Organizam s dvije recesivne genske kopije prikazuje svojstvo koje proizvodi varijanta recesivnog gena. Dvije varijante gena rezultiraju stvaranjem nešto različitih proteina i mogu stvoriti različite fenotipovi.
Primjerice, ljudi imaju nekoliko gena koji utječu na boju očiju. Dominantne su genske varijante koje rezultiraju tamnom bojom očiju, a recesivne su svijetle genske inačice boje očiju. Osoba s dva dominantna skupa gena tamne boje očiju ili s jednim dominantnim setom tamnih i jednog recesivnog svijetlog oka imat će tamne oči.
Ljudi s dva genska seta u boji svijetlih očiju imat će svijetle oči. Isti gen s dvije različite varijante rezultira s dva fenotipa.
Epigenetika pomaže odrediti koji su od mogućih fenotipova prikazani
Genotip organizma određuje moguće osobine fenotipa, ali odgovarajući geni moraju biti aktivni da bi se osobina pojavila. Epigenetika proučava ekspresiju gena u stanicama, a mnogi geni nisu aktivni.
Različiti čimbenici kao što su dostupne hranjive tvari, starost organizma i signali koje šalju druge stanice određuju izražava li stanica gen ili ne.
Da bi ekspresirala gen, stanica mora prvo napraviti kopiju gena iz izvornog DNA koda u staničnoj jezgri. Genetski kod se kopira u glasnik RNA, koji izlazi iz jezgre i pronalazi stanicu ribosoma sintetizirati odgovarajuće protein iz kodiranog niza.
Protein daje stanici karakteristiku, značajku ili sposobnost koja dovodi do fenotipskog svojstva u organizmu. Stanica može blokirati ili regulirati taj proces kako bi stvorila više, manje ili nimalo proteina.
Proces ekspresije gena znači da se fenotip poput boje kose može promijeniti tijekom života organizma, iako genetski kod ostaje isti. Izvorni set gena za određenu boju kose ostaje na mjestu, ali neki od gena u skupu izražavaju se više ili manje snažno dok stanica regulira ekspresiju gena gore ili dolje.
Za boju kose, dotični gen može izravno utjecati na tamnu boju kose ili može uzrokovati stvaranje hormona ili enzima koji utječu na boju kose.
Čimbenici okoliša utječu na fenotipove izravno ili putem ekspresije gena
Okoliš može utjecati na izgled i ponašanje organizama i promijeniti njihov fenotip. Na primjer, neke životinje koje nose krzno, poput sijamskih mačaka, imaju koža osjetljiva na temperaturu. Na hladnijoj koži raste krzno tamne boje, a na toplijoj koži svijetlo. Kada se temperatura njihove okoline promijeni, mogu se promijeniti i boja krzna i fenotip.
Uz izravnu promjenu fenotipa, čimbenici okoliša mogu utjecati na osobine utječući na ekspresiju gena. Dostupnost hranjivih sastojaka i drugih sirovina povezanih sa stanicama može dodatno ili spriječiti ekspresiju određenih gena.
Izrada kopija gena i sintetiziranje proteina uzima energiju koju stanice dobivaju iz hrane koju organizam probavi. Ako nema dovoljno hranjivih sastojaka, ekspresija gena može se usporiti, a osobine mogu postati manje izražene.
I fenotipi i genotipi utječu na razvoj organizma
Dok genotip je nacrt za organizam, fenotip odražava način na koji se kodiranje prevodi u stvarnost. Ovisno o čimbenicima okoliša i životnom iskustvu organizma, neki dijelovi genetskog koda možda neće biti potrebni, a drugi dijelovi mogu biti izraženi više ili manje snažno. Fenotip opisuje što se zapravo događa s organizmom.
Na primjer, pojedinac može imati gene koji predisponiraju organizam da razvije određenu vrstu bolesti. Da bi se bolest mogla razviti, moraju biti prisutni dodatni čimbenici uzrokovani utjecajima okoline. Pojedinac ili mora sudjelovati u štetnom ponašanju ili biti nenamjerno izložen štetnim čimbenicima.
Fenotip za osobu osjetljivu na bolest može uključivati pretilost ili visoki krvni tlak. Faktori ponašanja mogu uključivati pušenje cigareta ili pretjeranu konzumaciju alkohola. Da bi pokrenula bolest, pojedinac će možda morati biti izložen otrovnim kemikalijama ili normalno bezopasnim količinama zračenja. U svakom je slučaju prisutno genetsko raspoloženje, ali ako pojedinac ne jede, ne pije i ne puši previše, bolest vjerojatno neće biti pokrenuta.
Kada variraju fenotipovi prirodni odabir, uspješni fenotip može utjecati na raspodjelu genotipa za organizam.
Primjerice, ako su organizmi s recesivnim genom bolje prilagođeni okolišu od onih s dominantnim genom, organizmi s recesivnim genom postat će češći. Imat će potomke s dva recesivna gena, a populacija će se uglavnom sastojati od genotipova s dva recesivna gena. Na taj način fenotipovi mogu reagirati na čimbenike okoliša i utjecati na raspodjelu genotipa skupine organizama.