Fenotypy sú všetky pozorovateľné vlastnosti organizmu.
Napríklad veľkosť, farba vlasov, správanie pri párení a vzor pohybu sú všetko znaky určitého fenotypu. V dôsledku toho sa môžu meniť fenotypy enviromentálne faktoryalebo sa ich vlastnosti môžu meniť s vývojom alebo adaptáciou organizmu.
Fenotyp skupín organizmov sa môže meniť spoločne, ak sa mení ich prísun potravy, druh potravy alebo druh predátora.
Aj keď environmentálne vplyvy zohrávajú určitú úlohu a môžu ovplyvňovať fenotyp, pozorovateľné vlastnosti organizmu sú založené na nich DNA alebo genetický kód. Vlastnosti sú výsledkom prítomnosti jedného alebo viacerých génov v DNA. Ak sú gény exprimované, čo znamená, že sú kopírované a používané na syntézu proteínov, potom sa v organizme objavia zodpovedajúce charakteristiky.
Súhra medzi fenotyp a genotyp môže byť veľmi zložité.
Genotyp je koreňom fenotypových znakov, ale tieto znaky ovplyvňujú vzhľad organizmu a jeho pozorovateľné správanie.
Výsledkom je, že fenotyp do značnej miery určuje, ako úspešný je organizmus pri prežití a pri párení. Úspech organizmu umožňuje, aby mal veľa potomkov, ale prenáša svoj genotyp, nie fenotyp.
Interakcia fenotyp / genotyp môže produkovať organizmy lepšie prispôsobené ich prostrediu.
Fenotypy závisia od mnohých faktorov
Súbor gény v DNA organizmu tvorí základ fenotypu organizmu, ale v práci existuje mnoho ďalších vplyvov. Všetky bunky v organizme majú rovnakú DNA, ale veľa buniek je odlišných.
Rozdiely závisia od toho, aké časti DNA bunka používa v procese nazývanom génová expresia. Génová expresia môže byť ovplyvnená environmentálnymi faktormi a vplyvy z prostredia môžu ďalej ovplyvňovať fenotyp inými spôsobmi.
Hlavné veci, ktoré môžu ovplyvniť fenotyp, sú:
- Genotyp: Fenotyp je obmedzený genotypom. Organizmus nemôže zobraziť charakteristiku, ak pre ňu neexistuje žiadny gén.
- Epigenetika: Epigenetika ovplyvňuje expresiu génov. Ak je gén prítomný, ale nie je exprimovaný, organizmus nemôže vykazovať zodpovedajúce vlastnosti.
- Prostredie: Prostredie môže ovplyvňovať vlastnosti priamo zmenou správania alebo vzhľadu organizmu, zatiaľ čo zodpovedajúci gén sa nemení. Faktory prostredia môžu tiež ovplyvniť génovú expresiu.
Gény a génové varianty genotypu určujú možné vlastnosti fenotypu
Zatiaľ čo prítomnosť génu v genetickom kóde DNA umožňuje, že fenotyp môže obsahovať zodpovedajúci znak, samotný znak sa môže podstatne líšiť. Organizácie, ktoré sa pohlavne množia, dostávajú od každého rodiča jednu sadu génov. Ich genetická výbava bude obsahovať dve mierne odlišné sady génov a gén v každej sade môže byť dominantný alebo recesívny.
Pretože dva gény pre znak sú vždy mierne odlišné, mať dva dominantné gény alebo dominantný a recesívny gén znamená, že možnou vlastnosťou organizmu je ten, ktorý produkuje dominantná variácia génu.
Organizmus s dvoma recesívnymi génovými kópiami vykazuje znak produkovaný recesívny variant génu. Výsledkom týchto dvoch génových variantov sú mierne odlišné proteíny, ktoré môžu viesť k odlišným fenotypy.
Napríklad ľudia majú niekoľko génov, ktoré ovplyvňujú farbu očí. Dominantné sú génové varianty, ktorých výsledkom je tmavá farba očí, a génové varianty svetlej farby očí sú recesívne. Osoba s dvoma dominantnými súbormi génov pre tmavé farby očí alebo s jednou dominantnou súpravou tmavých a jednej sady recesívnych svetlých farieb očí bude mať tmavé oči.
Ľudia s dvoma súbormi génov svetlej farby očí budú mať svetlé oči. Rovnaký gén s dvoma rôznymi variantmi vedie k dvom fenotypom.
Epigenetika pomáha určiť, ktorý z možných fenotypov sa zobrazuje
Genotyp organizmu určuje možné znaky fenotypu, ale zodpovedajúce gény musia byť aktívne, aby sa tento znak mohol prejaviť. Epigenetika študuje génovú expresiu v bunkách a mnoho génov nie je aktívnych.
O tom, či bunka exprimuje gén alebo nie, rozhodujú rôzne faktory, ako sú dostupné živiny, vek organizmu a signály vysielané inými bunkami.
Na expresiu génu musí bunka najskôr vytvoriť kópiu génu z pôvodného kódu DNA v bunkovom jadre. Genetický kód sa skopíruje do messenger RNA, ktorý opúšťa jadro a nachádza bunku ribozóm syntetizovať zodpovedajúce bielkoviny z kódovanej sekvencie.
Proteín dodáva bunke charakteristiku, vlastnosť alebo schopnosť, ktorá vedie k fenotypovej vlastnosti v organizme. Bunka môže blokovať alebo regulovať tento proces a vytvárať viac, menej alebo žiadny proteín.
Proces génovej expresie znamená, že fenotyp, ako je farba vlasov, sa môže počas života organizmu meniť, aj keď genetický kód zostáva rovnaký. Pôvodná sada génov pre konkrétnu farbu vlasov zostáva na svojom mieste, ale niektoré z génov v skupine sú exprimované viac alebo menej silno, pretože bunka reguluje expresiu génu nahor alebo nadol.
Pokiaľ ide o farbu vlasov, daný gén môže priamo ovplyvňovať tmavú farbu vlasov alebo spôsobiť produkciu hormónu alebo enzýmu, ktorý ovplyvňuje farbu vlasov.
Faktory životného prostredia ovplyvňujú fenotypy priamo alebo prostredníctvom génovej expresie
Prostredie môže ovplyvňovať vzhľad a správanie organizmov a meniť ich fenotyp. Napríklad niektoré kožušinové zvieratá, ako napríklad siamské mačky, majú pokožka citlivá na teplotu. Chladnejšia pokožka má tmavšiu srsť, zatiaľ čo teplejšiu svetlú. Keď sa zmení teplota ich prostredia, môže sa zmeniť aj farba ich srsti a fenotyp.
Okrem priamej zmeny fenotypov môžu faktory prostredia ovplyvňovať vlastnosti ovplyvňovaním génovej expresie. Dostupnosť výživných látok a iných surovín súvisiacich s bunkami môže ďalej alebo zabrániť expresii určitých génov.
Tvorba kópií génov a syntéza bielkovín vyžaduje energiu, ktorú bunky získavajú z potravy, ktorú organizmus trávi. Ak nie je dostatok živín, môže sa expresia génov spomaliť a znaky sa môžu stať menej výraznými.
Fenotypy a genotypy ovplyvňujú vývoj organizmov
Zatiaľ čo genotyp je modrotlač pre organizmus, fenotyp odráža spôsob preloženia kódovania do reality. V závislosti na faktoroch životného prostredia a životných skúsenostiach organizmu nemusia byť niektoré časti genetického kódu potrebné a iné časti môžu byť vyjadrené viac alebo menej zreteľne. Fenotyp popisuje, čo sa vlastne deje s organizmom.
Napríklad jednotlivec môže mať gény, ktoré predisponujú organizmus k vývoju špecifického typu ochorenia. Aby sa ochorenie mohlo rozvinúť, musia byť prítomné ďalšie faktory spôsobené vplyvmi prostredia. Jednotlivec sa musí buď zapojiť do škodlivého správania, alebo musí byť nechtiac vystavený škodlivým faktorom.
Fenotyp u osoby náchylnej na ochorenie môže zahŕňať obezitu alebo vysoký krvný tlak. Medzi faktory správania môže patriť fajčenie cigariet alebo nadmerná konzumácia alkoholu. Na vyvolanie choroby môže byť jednotlivec vystavený toxickým chemikáliám alebo bežne neškodnému množstvu žiarenia. V obidvoch prípadoch je prítomná genetická dispozícia, ale ak jedinec príliš nejedí, nepije a nefajčí, ochorenie sa pravdepodobne nespustí.
Keď zmeny vo fenotypoch ovplyvňujú prirodzený výber, úspešný fenotyp môže ovplyvniť distribúciu genotypov pre organizmus.
Napríklad, ak sú organizmy s recesívnym génom lepšie adaptované na prostredie ako organizmy s dominantným génom, organizmy s recesívnym génom sa stanú bežnejšími. Budú mať potomkov s dvoma recesívnymi génmi a populáciu budú tvoriť hlavne genotypy s dvoma recesívnymi génmi. Týmto spôsobom môžu fenotypy reagovať na faktory prostredia a ovplyvňovať distribúciu genotypov skupiny organizmov.