Фенотипи - це всі спостережувані характеристики організму.
Наприклад, розмір, колір волосся, шлюбна поведінка та модель рухів - все це риси певного фенотипу. В результаті фенотипи можуть змінюватися фактори навколишнього середовища, або їх риси можуть змінюватися в міру еволюції або адаптації організму.
Фенотип груп організмів може змінюватися разом, якщо змінюється їх запас їжі, тип їжі або вид хижака.
Хоча впливи навколишнього середовища відіграють певну роль і можуть впливати на фенотип, спостережувані ознаки організму засновані на них ДНК або генетичний код. Риси є результатом присутності одного або декількох генів у ДНК. Якщо гени експресуються, тобто копіюються і використовуються для синтезу білків, тоді в організмі з’являються відповідні характеристики.
Взаємодія між фенотип і генотип може бути дуже складним.
Генотип лежить в основі ознак фенотипу, але ознаки впливають на зовнішній вигляд організму та його спостережувану поведінку.
Як результат, фенотип значною мірою визначає, наскільки успішним є організм у виживанні та спаровуванні. Успіх організму дозволяє мати багато нащадків, але він передає свій генотип, а не фенотип.
Взаємодія фенотип / генотип може дати організми, які краще пристосовані до навколишнього середовища.
Фенотипи залежать від багатьох факторів
Безліч гени в ДНК організму складає основу фенотипу організму, але існує багато інших впливів на роботу. Всі клітин в організмі мають однакову ДНК, але багато клітин різні.
Відмінності залежать від того, які частини ДНК клітина використовує в процесі, який називається експресія гена. На експресію генів можуть впливати фактори навколишнього середовища, а впливи навколишнього середовища можуть надалі впливати на фенотип іншими способами.
Основними речами, які можуть вплинути на фенотип, є:
- Генотип: Фенотип обмежений генотипом. Організм не може проявити ознаку, якщо для неї немає гена.
- Епігенетика: Епігенетика впливає на експресію генів. Якщо ген присутній, але не експресується, організм не може проявити відповідну характеристику.
- Середовище: Середовище може впливати на ознаки безпосередньо, змінюючи поведінку або зовнішній вигляд організму, коли відповідний ген не змінюється. Фактори навколишнього середовища також можуть впливати на експресію генів.
Гени та варіанти генів генотипу визначають можливі риси фенотипу
Хоча наявність гена в генетичному коді ДНК робить можливим, що фенотип може включати відповідну ознаку, сама ознака може істотно відрізнятися. Організми, які розмножуються статевим шляхом, отримують по одному набору генів від кожного з батьків. Їх генетичний склад буде містити два дещо різні набори генів, і ген у кожному наборі може бути домінантним або рецесивним.
Оскільки два гени ознаки завжди трохи відрізняються, наявність двох домінантних генів або домінантного та рецесивного гена означає, що можливою ознакою організму є та, що продукується домінантна варіація гена.
Організм з двома рецесивними копіями гена відображає ознаку, продуковану варіант рецесивного гена. Два варіанти генів призводять до утворення дещо різних білків і можуть спричинити різні фенотипи.
Наприклад, у людини є кілька генів, які впливають на колір очей. Варіанти генів, що призводять до темного кольору очей, є домінуючими, а варіанти генів світлого кольору очей рецесивні. Людина з двома домінантними наборами генів темного кольору очей або з одним домінантним темним та одним рецесивним набором кольорів очей має темні очі.
Люди з двома генними наборами світлих кольорів очей матимуть світлі очі. Один і той же ген з двома різними варіантами призводить до двох фенотипів.
Епігенетика допомагає визначити, які з можливих фенотипів відображаються
Генотип організму визначає можливі ознаки фенотипу, але відповідні гени повинні бути активними, щоб ознака з’явилася. Епігенетика вивчає експресію генів у клітинах, і багато генів не активні.
Різні фактори, такі як доступні поживні речовини, вік організму та сигнали, що надсилаються іншими клітинами, визначають, експресує клітина ген чи ні.
Для експресії гена клітина повинна спочатку зробити копію гена з вихідного коду ДНК в ядрі клітини. Генетичний код копіюється в месенджер РНК, який виходить з ядра і знаходить клітину рибосома синтезувати відповідні білка з кодованої послідовності.
Білок надає клітині характеристику, особливість або здатність, що призводить до ознаки фенотипу в організмі. Клітина може блокувати або регулювати цей процес, виробляючи більше, менше або зовсім не містить білка.
Процес експресії генів означає, що такий фенотип, як колір волосся, може змінюватися протягом життя організму, хоча генетичний код залишається незмінним. Оригінальний набір генів для певного кольору волосся залишається на місці, але деякі гени в наборі експресуються більш-менш сильно, оскільки клітина регулює експресію гена вгору або вниз.
Що стосується кольору волосся, ген, про який йде мова, може безпосередньо впливати на темний колір волосся, або він може спричинити вироблення гормону або ферменту, що впливає на колір волосся.
Фактори навколишнього середовища впливають на фенотипи безпосередньо або через експресію генів
Середовище може впливати на зовнішній вигляд і поведінку організмів і змінювати їх фенотип. Наприклад, у деяких хутрових звірів, таких як сіамські коти чутлива до температури шкіра. На більш холодній шкірі росте хутро темного кольору, а на більш теплій - світле. Коли температура навколишнього середовища змінюється, колір їхнього хутра та фенотип можуть також змінюватися.
Окрім безпосередньої зміни фенотипів, фактори зовнішнього середовища можуть впливати на ознаки, впливаючи на експресію генів. Наявність поживних речовин та іншої клітинної сировини може сприяти або перешкоджати експресії певних генів.
Створення копій генів та синтез білків забирає енергію, яку клітини отримують з їжі, яку організм перетравлює. Якщо недостатньо поживних речовин, експресія генів може сповільнитися, а ознаки можуть стати менш вираженими.
Фенотипи та генотипи впливають на розвиток організмів
Поки генотип - це план для організму, фенотип відображає, як кодування перетворюється в реальність. Залежно від факторів навколишнього середовища та життєвого досвіду організму деякі частини генетичного коду можуть не знадобитися, а інші частини можуть бути виражені більш-менш сильно. Фенотип описує, що насправді відбувається з організмом.
Наприклад, людина може мати гени, які схильні до розвитку організму певного типу захворювання. Для розвитку хвороби повинні бути присутніми додаткові фактори, спричинені впливом навколишнього середовища. Людина повинна або вчинити шкідливу поведінку, або ненавмисно піддатися дії шкідливих факторів.
Фенотип для когось сприйнятливого до захворювання може включати ожиріння або високий кров'яний тиск. Факторами поведінки можуть бути куріння сигарет або надмірне вживання алкоголю. Щоб спровокувати захворювання, людині, можливо, доведеться піддаватися дії токсичних хімічних речовин або, як правило, нешкідливої кількості радіації. У кожному випадку генетичний характер присутній, але якщо людина не їсть, не п’є і не курить занадто багато, захворювання, швидше за все, не буде спровоковано.
Коли змінюються фенотипи Природний відбір, успішний фенотип може вплинути на розподіл генотипу для організму.
Наприклад, якщо організми з рецесивним геном краще пристосовані до навколишнього середовища, ніж ті з домінантним геном, організми з рецесивним геном стануть більш поширеними. Вони матимуть нащадків з двома рецесивними генами, а популяція складатиметься переважно з генотипів з двома рецесивними генами. Таким чином, фенотипи можуть реагувати на фактори навколишнього середовища та впливати на розподіл генотипу групи організмів.