Fenotyper er alle de observerbare egenskapene til en organisme.
For eksempel, størrelse, hårfarge, parringsatferd og bevegelsesmønster er alle trekk ved en bestemt fenotype. Fenotyper kan endres som et resultat av miljøfaktorer, eller egenskapene deres kan endres når en organisme utvikler seg eller tilpasser seg.
Fenotypen til grupper av organismer kan endres sammen hvis deres matforsyning, type mat eller slags rovdyr endres.
Mens miljøpåvirkninger spiller en rolle og kan påvirke en fenotype, er organismens observerbare egenskaper basert på deres DNA eller genetisk kode. Egenskaper skyldes tilstedeværelsen av ett eller flere gener i DNA. Hvis genene uttrykkes, dvs. kopieres og brukes til å syntetisere proteiner, vises tilsvarende egenskaper i organismen.
Samspillet mellom fenotype og genotype kan være veldig komplisert.
Genotypen er roten til fenotypeegenskapene, men egenskapene påvirker organismens utseende og dens observerbare oppførsel.
Som et resultat avgjør fenotypen i stor grad hvor vellykket organismen er ved overlevelse og ved parring. Organismens suksess gjør at den kan ha mange etterkommere, men den viderefører genotypen, ikke fenotypen.
Fenotype / genotype-interaksjonen kan produsere organismer som er bedre tilpasset sitt miljø.
Fenotyper avhenger av mange faktorer
Settet av gener i DNA til en organisme danner grunnlaget for organismenes fenotype, men det er mange andre påvirkninger på jobb. Alle celler i en organisme har samme DNA, men mange av cellene er forskjellige.
Forskjellene avhenger av hvilke deler av DNA cellen bruker i en prosess som kalles genuttrykk. Genuttrykk kan påvirkes av miljøfaktorer, og påvirkninger fra miljøet kan ytterligere påvirke fenotypen på andre måter.
De viktigste tingene som kan påvirke fenotypen er:
- Genotype: Fenotypen er begrenset av genotypen. En organisme kan ikke vise en karakteristikk hvis det ikke er noe gen for det.
- Epigenetikk: Epigenetikk påvirker uttrykket av gener. Hvis et gen er tilstede, men ikke uttrykt, kan ikke organismen vise tilsvarende karakteristikk.
- Miljø: Miljøet kan påvirke egenskaper direkte ved å endre atferden eller utseendet til en organisme mens det tilsvarende genet er uendret. Miljøfaktorer kan også påvirke genuttrykk.
Gener og genvarianter av genotypen Bestem mulige fenotypeegenskaper
Mens tilstedeværelsen av et gen i DNA-genetiske koden gjør det mulig at en fenotype kan inkludere den tilsvarende egenskapen, kan egenskapen selv variere vesentlig. Organismer som reproduserer seksuelt, mottar ett sett med gener fra hver av foreldrene. Deres genetiske sammensetning vil inneholde to litt forskjellige sett med gener, og et gen i hvert sett kan være dominerende eller recessivt.
Fordi de to genene for et trekk alltid er forskjellige, har to dominerende gener eller et dominerende og et recessivt gen at organismenes mulige egenskap er den som produseres av dominerende variasjon av genet.
En organisme med to recessive genkopier viser egenskapen produsert av recessiv genvariant. De to genvarianter resulterer i at det produseres litt forskjellige proteiner og kan gi opphav til forskjellige fenotyper.
For eksempel har mennesker flere gener som påvirker øyenfarge. Genvarianter som resulterer i mørk øyenfarge er dominerende, og lyse øyenfarge genvarianter er recessive. En person med to dominerende mørke øyenfargegener eller med ett dominerende mørkt og ett recessivt lys øyenfargesett vil ha mørke øyne.
Mennesker med to lyse gensett med øyenfarge vil ha lyse øyne. Det samme genet med to forskjellige varianter resulterer i to fenotyper.
Epigenetics hjelper med å bestemme hvilke av de mulige fenotypene som vises
Organismens genotype bestemmer de mulige egenskapene til fenotypen, men de tilsvarende genene må være aktive for at egenskapen skal vises. Epigenetikk studerer genuttrykk i celler, og mange gener er ikke aktive.
Ulike faktorer som tilgjengelige næringsstoffer, organismenes alder og signaler sendt av andre celler bestemmer om en celle uttrykker et gen eller ikke.
For å uttrykke et gen, må en celle først lage en kopi av genet fra den opprinnelige DNA-koden i cellekjernen. Den genetiske koden kopieres til messenger RNA, som kommer ut av kjernen og finner en celle ribosom for å syntetisere det tilsvarende protein fra den kodede sekvensen.
Proteinet gir cellen karakteristikken, egenskapen eller evnen som fører til fenotype-egenskapen i organismen. Cellen kan blokkere eller regulere denne prosessen for å lage mer, mindre eller ikke noe protein.
Prosessen med genuttrykk betyr at en fenotype som hårfarge kan endres i løpet av en organisme, selv om den genetiske koden forblir den samme. Det opprinnelige gensettet for en bestemt hårfarge forblir på plass, men noen av genene i settet uttrykkes mer eller mindre sterkt når cellen regulerer ekspresjon av et gen opp eller ned.
For hårfarge kan det aktuelle genet direkte påvirke mørk hårfarge, eller det kan føre til at det produseres et hormon eller enzym som påvirker hårfargen.
Miljøfaktorer påvirker fenotyper direkte eller gjennom genuttrykk
Miljøet kan påvirke utseendet og oppførselen til organismer og endre fenotypen. For eksempel har noen pelsbærende dyr som siamese katter temperaturfølsom hud. Kaldere hud vokser mørkfarget pels mens varmere hud får lys pels. Når temperaturen i miljøet endres, kan pelsfargen og fenotypen også endre seg.
I tillegg til å endre fenotyper direkte, kan miljøfaktorer påvirke egenskaper ved å påvirke genuttrykk. Tilgjengelighet av næringsstoffer og andre cellerelaterte råvarer kan fremme eller forhindre uttrykk for visse gener.
Å lage kopier av gener og syntetisere proteiner tar energi, hvilke celler stammer fra maten organismen fordøyer. Hvis det ikke er nok næringsstoffer, kan genuttrykk avta, og egenskapene kan bli mindre uttalt.
Fenotyper og genotyper påvirker begge organismens utvikling
Samtidig som genotypen er tegningen for organismen, den fenotype gjenspeiler hvordan kodingen oversettes til virkeligheten. Avhengig av miljøfaktorer og organismenes livserfaring, kan det hende at noen deler av den genetiske koden ikke er nødvendig, og andre deler kan uttrykkes mer eller mindre sterkt. Fenotypen beskriver hva som faktisk skjer med organismen.
For eksempel kan et individ ha gener som disponerer organismen for å utvikle en bestemt type sykdom. For at sykdommen skal utvikle seg, må ytterligere faktorer forårsaket av miljøpåvirkning være til stede. Enkeltpersonen må enten engasjere seg i skadelig oppførsel eller bli utilsiktet utsatt for skadelige faktorer.
Fenotypen for noen som er utsatt for en sykdom kan omfatte fedme eller høyt blodtrykk. Atferdsfaktorer kan omfatte sigarettrøyking eller overdreven alkoholforbruk. For å utløse sykdommen kan det hende at personen må utsettes for giftige kjemikalier eller normalt ufarlige mengder stråling. I begge tilfeller er den genetiske disposisjonen til stede, men hvis individet ikke spiser, drikker eller røyker for mye, vil sykdommen sannsynligvis ikke utløses.
Når variasjoner i fenotyper påvirker naturlig utvalg, den vellykkede fenotypen kan påvirke genotypefordelingen for organismen.
For eksempel, hvis organismer med et recessivt gen er bedre tilpasset miljøet enn de med et dominerende gen, vil organismer med det recessive genet bli mer vanlig. De vil ha etterkommere med to recessive gener, og populasjonen vil hovedsakelig bestå av genotyper med de to recessive genene. På denne måten kan fenotyper svare på miljøfaktorer og påvirke genotypedistribusjonen til en gruppe organismer.