I fenotipi sono tutte le caratteristiche osservabili di un organismo.
Ad esempio, le dimensioni, il colore dei capelli, il comportamento di accoppiamento e il modello di movimento sono tutti tratti di un particolare fenotipo. I fenotipi possono cambiare a causa di fattori ambientali, oppure i loro tratti possono cambiare man mano che un organismo si evolve o si adatta.
Il fenotipo di gruppi di organismi può cambiare insieme se cambia il loro approvvigionamento alimentare, il tipo di cibo o il tipo di predatore.
Mentre le influenze ambientali giocano un ruolo e possono influenzare un fenotipo, i tratti osservabili di un organismo si basano sulla loro DNA o codice genetico. I tratti derivano dalla presenza di uno o più geni nel DNA. Se i geni sono espressi, cioè copiati e usati per sintetizzare le proteine, allora le caratteristiche corrispondenti compaiono nell'organismo.
L'interazione tra fenotipo e genotipo può essere molto complesso.
Il genotipo è alla base dei tratti fenotipici, ma i tratti influenzano l'aspetto dell'organismo e il suo comportamento osservabile.
Di conseguenza, il fenotipo determina in gran parte il successo dell'organismo nella sopravvivenza e nell'accoppiamento. Il successo dell'organismo gli consente di avere molti discendenti, ma trasmette il suo genotipo, non il suo fenotipo.
L'interazione fenotipo/genotipo può produrre organismi meglio adattati al loro ambiente.
I fenotipi dipendono da molti fattori
Il set di geni nel DNA di un organismo costituisce la base del fenotipo dell'organismo, ma ci sono molte altre influenze all'opera. Tutti cellule in un organismo hanno lo stesso DNA, ma molte cellule sono diverse.
Le differenze dipendono da quali parti del DNA la cellula utilizza in un processo chiamato espressione genica. L'espressione genica può essere influenzata da fattori ambientali e le influenze dall'ambiente possono ulteriormente influenzare il fenotipo in altri modi.
Le cose principali che possono influenzare il fenotipo sono:
- Genotipo: Il fenotipo è limitato dal genotipo. Un organismo non può mostrare una caratteristica se non c'è un gene per essa.
- epigenetica: L'epigenetica influenza l'espressione dei geni. Se un gene è presente ma non espresso, l'organismo non può mostrare la caratteristica corrispondente.
- Ambiente: L'ambiente può influenzare i tratti direttamente modificando il comportamento o l'aspetto di un organismo mentre il gene corrispondente rimane invariato. I fattori ambientali possono anche influenzare l'espressione genica.
Geni e varianti geniche del genotipo determinano i possibili tratti fenotipici
Mentre la presenza di un gene nel codice genetico del DNA rende possibile che un fenotipo possa includere il tratto corrispondente, il tratto stesso potrebbe variare sostanzialmente. Gli organismi che si riproducono sessualmente ricevono un set di geni da ciascun genitore. Il loro corredo genetico conterrà due set di geni leggermente diversi e un gene in ogni set potrebbe essere dominante o recessivo.
Poiché i due geni per un tratto sono sempre leggermente diversi, avere due geni dominanti o un gene dominante e uno recessivo significa che il possibile tratto dell'organismo è quello prodotto dal variazione dominante del gene.
Un organismo con due copie del gene recessivo mostra il tratto prodotto dal variante del gene recessivo. Le due varianti geniche determinano la produzione di proteine leggermente diverse e possono dare origine a differenti fenotipi.
Ad esempio, gli esseri umani hanno diversi geni che influenzano il colore degli occhi. Le varianti geniche che determinano il colore degli occhi scuri sono dominanti e le varianti genetiche del colore degli occhi chiari sono recessive. Una persona con due set genetici dominanti del colore degli occhi scuri o con un set dominante del colore degli occhi scuri e uno recessivo chiaro avrà gli occhi scuri.
Le persone con due set di geni di colore degli occhi chiari avranno occhi di colore chiaro. Lo stesso gene con due diverse varianti determina due fenotipi.
L'epigenetica aiuta a determinare quale dei possibili fenotipi viene visualizzato
Il genotipo dell'organismo determina i possibili tratti del fenotipo, ma i geni corrispondenti devono essere attivi affinché il carattere appaia. epigenetica studia l'espressione genica nelle cellule e molti geni non sono attivi.
Diversi fattori come i nutrienti disponibili, l'età dell'organismo e i segnali inviati da altre cellule determinano se una cellula esprime un gene o meno.
Per esprimere un gene, una cellula deve prima fare una copia del gene dal codice del DNA originale nel nucleo della cellula. Il codice genetico è copiato in RNA messaggero, che esce dal nucleo e trova una cellula ribosoma sintetizzare il corrispondente proteina dalla sequenza codificata.
La proteina conferisce alla cellula la caratteristica, la caratteristica o la capacità che porta al tratto fenotipico nell'organismo. La cellula può bloccare o regolare questo processo per produrre più, meno o nessuna proteina.
Il processo di espressione genica significa che un fenotipo come il colore dei capelli può cambiare durante la vita di un organismo anche se il codice genetico rimane lo stesso. Il set di geni originale per uno specifico colore di capelli rimane al suo posto, ma alcuni dei geni nel set sono espressi più o meno fortemente mentre la cellula regola l'espressione di un gene verso l'alto o verso il basso.
Per il colore dei capelli, il gene in questione può influenzare direttamente il colore dei capelli scuri o può causare la produzione di un ormone o di un enzima che influisce sul colore dei capelli.
I fattori ambientali influenzano i fenotipi direttamente o attraverso l'espressione genica
L'ambiente può influenzare l'aspetto e il comportamento degli organismi e modificarne il fenotipo. Ad esempio, alcuni animali da pelliccia come i gatti siamesi hanno pelle sensibile alla temperatura. La pelle più fredda sviluppa una pelliccia di colore scuro mentre la pelle più calda sviluppa una pelliccia chiara. Quando la temperatura del loro ambiente cambia, anche il colore della pelliccia e il fenotipo possono cambiare.
Oltre a modificare direttamente i fenotipi, i fattori ambientali possono influenzare i tratti influenzando l'espressione genica. La disponibilità di nutrienti e altre materie prime legate alle cellule può favorire o impedire l'espressione di determinati geni.
Fare copie di geni e sintetizzare proteine richiede energia, che le cellule traggono dal cibo che l'organismo digerisce. Se non ci sono abbastanza nutrienti, l'espressione genica può rallentare e i tratti possono diventare meno pronunciati.
Fenotipi e genotipi influenzano entrambi lo sviluppo dell'organismo
Mentre il genotipo è il progetto per l'organismo, la il fenotipo riflette come la codifica viene tradotta in realtà. A seconda dei fattori ambientali e dell'esperienza di vita dell'organismo, alcune parti del codice genetico potrebbero non essere necessarie e altre parti potrebbero essere espresse in modo più o meno forte. Il fenotipo descrive ciò che sta realmente accadendo con l'organismo.
Ad esempio, un individuo può avere geni che predispongono l'organismo a sviluppare un tipo specifico di malattia. Affinché la malattia si sviluppi, devono essere presenti ulteriori fattori causati da influenze ambientali. L'individuo deve impegnarsi in comportamenti dannosi o essere inavvertitamente esposto a fattori dannosi.
Il fenotipo per una persona suscettibile a una malattia può includere l'obesità o l'ipertensione. I fattori comportamentali possono includere il fumo di sigaretta o il consumo eccessivo di alcol. Per scatenare la malattia, l'individuo potrebbe dover essere esposto a sostanze chimiche tossiche oa quantità normalmente innocue di radiazioni. In ogni caso, la predisposizione genetica è presente, ma se l'individuo non mangia, beve o fuma troppo, è improbabile che la malattia si scateni.
Quando le variazioni dei fenotipi influenzano selezione naturale, il fenotipo di successo può influenzare la distribuzione del genotipo per l'organismo.
Ad esempio, se gli organismi con un gene recessivo si adattano meglio all'ambiente rispetto a quelli con un gene dominante, gli organismi con il gene recessivo diventeranno più comuni. Avranno discendenti con due geni recessivi e la popolazione sarà costituita principalmente da genotipi con i due geni recessivi. In questo modo, i fenotipi possono rispondere a fattori ambientali e influenzare la distribuzione del genotipo di un gruppo di organismi.