פנוטיפ: הגדרה, סוגים, דוגמאות

פנוטיפים הם כל המאפיינים הנצפים של אורגניזם.

לדוגמא, גודל, צבע השיער, התנהגות ההזדווגות ודפוס התנועה הם תכונות של פנוטיפ מסוים. פנוטיפים יכולים להשתנות כתוצאה מ גורמים סביבתיים, או שתכונותיהם יכולות להשתנות ככל שאורגניזם מתפתח או מסתגל.

הפנוטיפ של קבוצות אורגניזמים יכול להשתנות יחד אם אספקת המזון שלהם, סוג המזון שלהם או סוג הטורף משתנים.

בעוד שההשפעות הסביבתיות ממלאות תפקיד ויכולות להשפיע על פנוטיפ, התכונות הנצפות של אורגניזם מבוססות על שלהן DNA אוֹ קוד גנטי. תכונות נובעות מהימצאותו של אחד או כמה גנים ב- DNA. אם הגנים באים לידי ביטוי, כלומר מועתקים ומשמשים לסינתזת חלבונים, אזי המאפיינים המתאימים מופיעים באורגניזם.

יחסי הגומלין בין פנוטיפ וגנוטיפ יכול להיות מורכב מאוד.

הגנוטיפ הוא שורש תכונות הפנוטיפ, אך התכונות משפיעות על מראה האורגניזם ועל התנהגותו הניתנת לצפייה.

כתוצאה מכך, הפנוטיפ קובע במידה רבה עד כמה האורגניזם מצליח בהישרדות ובהזדווגות. ההצלחה של האורגניזם מאפשרת לו להיות צאצאים רבים, אך הוא מעביר את הגנוטיפ שלו, ולא את הפנוטיפ שלו.

האינטראקציה בין פנוטיפ / גנוטיפ יכולה לייצר אורגניזמים המותאמים יותר לסביבתם.

הסט של גנים ב- DNA של אורגניזם מהווה את הבסיס לפנוטיפ של האורגניזם, אך ישנן השפעות רבות אחרות בעבודה. את כל תאים באורגניזם יש אותו DNA, אך רבים מהתאים שונים.

ההבדלים תלויים באילו חלקים של ה- DNA התא משתמש בתהליך שנקרא ביטוי גנים. ביטוי גנים יכול להיות מושפע מגורמים סביבתיים, והשפעות מהסביבה יכולות להשפיע עוד יותר על הפנוטיפ בדרכים אחרות.

הדברים העיקריים שיכולים להשפיע על פנוטיפ הם:

• גנוטיפ: הפנוטיפ מוגבל על ידי הגנוטיפ. אורגניזם אינו יכול להציג מאפיין אם אין לו גן.
• אפיגנטיקה: אפיגנטיקה משפיעה על ביטוי הגנים. אם גן קיים אך אינו מתבטא, האורגניזם אינו יכול להציג את המאפיין המתאים.
• סביבה: הסביבה יכולה להשפיע על תכונות ישירות על ידי שינוי התנהגות או מראה של אורגניזם בעוד שהגן המקביל אינו משתנה. גורמים סביבתיים יכולים להשפיע גם על ביטוי גנים.

בעוד שנוכחות של גן בקוד הגנטי של ה- DNA מאפשרת שפנוטיפ עשוי לכלול את התכונה המתאימה, התכונה עצמה עשויה להשתנות באופן מהותי. אורגניזמים המתרבים מינית מקבלים מכל אחד מההורה קבוצת גנים אחת. ההרכב הגנטי שלהם יכלול שתי קבוצות גנים שונות במקצת, וגן בכל מערך יכול להיות דומיננטי או רצסיבי.

מכיוון ששני הגנים לתכונה תמיד שונים במקצת, הרי שיש שני גנים דומיננטיים או גן דומיננטי וורססיבי פירושו שהתכונה האפשרית של האורגניזם היא זו המיוצרת על ידי וריאציה דומיננטית של הגן.

אורגניזם עם שני עותקי גנים רצסיביים מציג את התכונה המיוצרת על ידי גרסה גנטית רצסיבית. שתי גרסאות הגן גורמות לייצור חלבונים שונים במקצת ויכולות לגרום לשונה פנוטיפים.

לדוגמא, לבני אדם יש כמה גנים המשפיעים על צבע העיניים. וריאציות גנים וכתוצאה מכך צבע עיניים כהה הן דומיננטיות, וריאציות גנים בהירות לצבע עיניים הן רצסיביות. לאדם עם שתי קבוצות גנים כהות דומיננטיות של צבע עיניים או עם ערכת צבע עיניים כהה אחת כהה ואחת רצסיבית, יהיו עיניים כהות.

לאנשים עם שתי קבוצות גנים בהירות של צבע עיניים יהיו עיניים בהירות. אותו גן עם שתי גרסאות שונות מביא לשני פנוטיפים.

הגנוטיפ של האורגניזם קובע את התכונות האפשריות של הפנוטיפ, אך הגנים המקבילים צריכים להיות פעילים כדי שתכונה תופיע. אפיגנטיקה חוקרת ביטוי גנים בתאים, וגנים רבים אינם פעילים.

גורמים שונים כגון חומרים מזינים זמינים, גיל האורגניזם ואותות הנשלחים על ידי תאים אחרים קובעים אם תא מבטא גן או לא.

כדי לבטא גן, תא צריך קודם לעשות העתק של הגן מקוד ה- DNA המקורי בגרעין התא. הקוד הגנטי מועתק אל שליח RNA, שיוצא מהגרעין ומוצא תא ריבוזום לסנתז את המקביל חֶלְבּוֹן מהרצף המקודד.

החלבון מעניק לתא את המאפיין, את התכונה או את היכולת המובילים לתכונת הפנוטיפ באורגניזם. התא יכול לחסום או לווסת תהליך זה כדי לייצר יותר, פחות או ללא חלבון.

תהליך ביטוי הגנים פירושו שפנוטיפ כמו צבע שיער יכול להשתנות במהלך חייו של אורגניזם למרות שהקוד הגנטי נשאר זהה. סט הגן המקורי לצבע שיער ספציפי נשאר במקומו, אך חלק מהגנים בערכה באים לידי ביטוי בצורה פחות או יותר כאשר התא מווסת ביטוי של גן למעלה או למטה.

לגבי צבע שיער, הגן המדובר עשוי להשפיע ישירות על צבע השיער הכהה, או שהוא עלול לגרום להפקת הורמון או אנזים המשפיעים על צבע השיער.

הסביבה יכולה להשפיע על הופעתם ועל התנהגותם של אורגניזמים ולשנות את הפנוטיפ שלהם. לדוגמא, יש בעלי חיים הנושאים פרווה כמו חתולים סיאמיים עור רגיש לטמפרטורה. עור קר יותר מצמיח פרווה בצבע כהה ואילו עור חם צומח פרווה בהירה. כאשר הטמפרטורה בסביבתם משתנה, צבע הפרווה והפנוטיפ שלהם עשויים להשתנות גם כן.

בנוסף לשינוי פנוטיפים באופן ישיר, גורמים סביבתיים יכולים להשפיע על תכונות על ידי השפעה על ביטוי גנים. זמינות של חומרים מזינים וחומרי גלם אחרים הקשורים לתאים יכולה לקדם או למנוע ביטוי של גנים מסוימים.

יצירת עותקים של גנים וסינתזת חלבונים דורשת אנרגיה, שתאים נובעים מהמזון שהאורגניזם מעכל. אם אין מספיק חומרים מזינים, ביטוי גנים עשוי להאט, והתכונות עשויות להיות פחות בולטות.

בזמן הגנוטיפ הוא התוכנית לאורגניזם, ה פנוטיפ משקף את אופן תרגום הקידוד למציאות. בהתאם לגורמים הסביבתיים ולניסיון החיים של האורגניזם, ייתכן שלא יהיה צורך בחלקים מסוימים בקוד הגנטי, וחלקים אחרים עשויים לבוא לידי ביטוי פחות או יותר בצורה חזקה. הפנוטיפ מתאר מה קורה בפועל עם האורגניזם.

לדוגמא, לאדם יכול להיות גנים שמנטים את האורגניזם לפתח סוג מסוים של מחלה. כדי שהמחלה תתפתח, צריכים להיות נוכחים גורמים נוספים הנגרמים כתוצאה מהשפעות סביבתיות. האדם צריך לעסוק בהתנהגות מזיקה או להיחשף בשוגג לגורמים מזיקים.

הפנוטיפ למישהו הרגיש למחלה עשוי לכלול השמנת יתר או לחץ דם גבוה. גורמים התנהגותיים עשויים לכלול עישון סיגריות או צריכת אלכוהול מוגזמת. כדי לעורר את המחלה, ייתכן שהאדם צריך להיחשף לכימיקלים רעילים או לכמויות קרינה בלתי מזיקות בדרך כלל. בשני המקרים, הנטייה הגנטית קיימת, אך אם האדם לא אוכל, שותה או מעשן יותר מדי, סביר להניח שהמחלה לא תיגרם.

כאשר וריאציות בפנוטיפים משפיעות ברירה טבעית, הפנוטיפ המוצלח יכול להשפיע על התפלגות הגנוטיפ לאורגניזם.

לדוגמא, אם אורגניזמים עם גן רצסיבי מותאמים טוב יותר לסביבה מאשר בעלי גן דומיננטי, אורגניזמים עם הגן הרצסיבי יהפכו נפוצים יותר. יהיו להם צאצאים עם שני גנים רצסיביים, והאוכלוסייה תורכב בעיקר מגנוטיפים עם שני הגנים הרצסיביים. באופן זה, פנוטיפים יכולים להגיב לגורמים סביבתיים ולהשפיע על התפלגות הגנוטיפ של קבוצת אורגניזמים.