Терминът фенотип буквално означава "показаната форма" и може да бъде определен като набор от видими характеристики на организъм, които са резултат от експресията на неговите гени и взаимодействието му със средата, която го заобикаля.
Според Манхер и Кари през 1997 г. фенотипът на един организъм е просто съвкупност от всички видове черти или характери, които той или една от неговите подсистеми притежава. Той се отнася до всякакъв вид физически, физиологични, биохимични, екологични или дори поведенчески характеристики.
Фенотипни изменения в цвета на очите на човека (Източник: LeuschteLampe чрез Wikimedia Commons)
Този автор счита, че всеки фенотип е резултат от експресията на подмножество в генотипа на организъм, който се развива в определена среда.
Смятан за „бащата на генетиката“, Грегор Мендел преди повече от 150 години е първият, който изучава и описва наследствените характеристики на организмите, само без да се опише на съвременните термини, които се използват днес.
Именно през първото десетилетие на 1900 г. Вилхелм Йохансен въвежда в науката основните концепции за фенотип и генотип. Оттогава те са обект на много дебати, тъй като различните автори ги използват за различни цели, а някои текстове представляват определени несъответствия по отношение на тяхното използване.
Фенотипни характеристики
От гледна точка на някои автори, фенотипът е физическото изразяване на характер в индивид и е генетично обусловен. Повечето фенотипове се произвеждат чрез съгласувано действие на повече от един ген и един и същ ген може да участва в установяването на повече от един специфичен фенотип.
Фенотипните характеристики могат да се разглеждат на различни нива, тъй като човек може да говори за вид, популация, индивид, система в рамките на споменатия индивид, клетките на някой от техните органи и дори протеини и органели вътрешни клетки на дадена клетка.
Ако например говорим за вид птица, могат да се определят многобройни фенотипни характеристики: цвят на оперението, звук на песента, етология (поведение), екология и др., И тези и други черти могат да бъдат разграничени във всяка популация от това видове.
По този начин е лесно да се гарантира, че индивид от този хипотетичен вид птица също ще притежава фенотипни характеристики, които ще го направят видимо и количествено различен от другите индивиди в същата популация, както на макро, така и на микроскопично ниво.
Това е приложимо за всички живи организми: едноклетъчни или многоклетъчни, животни или растения, гъби, бактерии и археи, тъй като няма две идентични индивиди, въпреки че те споделят еднакви ДНК последователности.
Фенотипни разлики
Два индивида могат да имат сходни фенотипни характеристики, които не са резултат от експресията на едни и същи гени. Въпреки това, дори ако два индивида произхождат от организъм, чието размножаване е асексуално („клонинги“), тези двама никога няма да бъдат фенотипно идентични.
Този факт се дължи на факта, че съществуват множество механизми, които регулират фенотипичните характеристики на организма, които не зависят от модификацията на геномната ДНК последователност; тоест те участват в регулацията на експресията на гени, която ще диктува определен фенотип.
Тези механизми са известни като епигенетични механизми („epi“ от гръцкия префикс „on“ или „in“); и като цяло те имат общо с метилирането (добавяне на метилова група (СНЗ) към цитозиновата основа на ДНК) или с модификацията на хроматина (комплексът от протеинови хистони и ДНК, изграждаща хромозоми).
Генотипът съдържа всички генетични инструкции, необходими за изграждането на всички видове тъкани в животно или растение, но именно епигенетиката определя кои инструкции се „четат“ и се изпълняват във всеки случай, което води до наблюдаван фенотип на всеки индивид.
Епигенетичните механизми често се контролират от факторите на околната среда, на които човек е постоянно подложен по време на жизнения си цикъл. Тези механизми обаче могат да преминат от едно поколение в друго, независимо дали първоначалният стимул е отстранен.
По този начин, въпреки че много фенотипни различия имат връзка с наличието на различен основен генотип, епигенетиката също играе важна роля за регулиране на експресията на съдържащите се в тях гени.
Разлики с генотипа
Фенотипът се отнася до всяка характеристика, която се изразява в организъм, който обитава определена среда в резултат на експресията на набор от гени в него. От друга страна, генотипът има връзка със сборника от наследствени гени, които организмът притежава, независимо дали те са експресирани или не.
Генотипът е неизменна характеристика, тъй като наборът от гени, които организмът наследява, е основно еднакъв от зачеването до смъртта. Фенотипът, от друга страна, може и се променя непрекъснато през целия живот на хората. По този начин стабилността на генотипа не предполага инвариантен фенотип.
Въпреки тези различия и въпреки голямото влияние върху околната среда, което съществува, е възможно да се направи извод за фенотип чрез анализ на неговия генотип, тъй като на първо място това е този, който определя фенотипа. Накратко, генотипът е това, което определя потенциала за развитие на фенотипа.
Примери
Добър пример за влиянието на средата на околната среда върху създаването на фенотип е този, който се среща при идентични близнаци (монозиготични), които споделят цялата си ДНК, като матката, семейството и дома; и въпреки това те показват диаметрално противоположни фенотипични характеристики в поведението, личността, болестите, IQ и други.
Бактериите са друг класически пример за свързана с околната среда фенотипна промяна, тъй като имат сложни механизми за реагиране на бързо и непрекъснато променящи се условия на околната среда. Поради тази причина е възможно да се намерят стабилни субпопулации, които представят различни фенотипове в една и съща бактериална популация.
Растенията могат да се считат за организмите, които използват най-много епигенетични механизми за контрол на фенотипа: растение, което расте във влажна и гореща среда, има различни черти (фенотип) от тези, които същото растение ще прояви в студена и суха среда, т.е. например.
Пример за фенотип са също формата и цветът на цветята в растенията, размерът и формата на крилата при насекомите, цветът на очите при хората, цветът на козината на кучетата, големината и формата на ръст на хората, цвят на рибата и т.н.
Препратки
- Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D., & Miller, J. (2005). Въведение в генетичния анализ (8-мо изд.). Freeman, WH & Company.
- Klug, W., Cummings, M., & Spencer, C. (2006). Понятия за генетика (8-мо изд.). Ню Джърси: Пиърсън образование.
- Mahner, M., & Kary, M. (1997). Какво точно представляват геномите, генотипите и фенотипите? А какво ще кажете за феномените? J. Theor. Biol., 186, 55-63.
- Пиърс, Б. (2012). Генетика: концептуален подход. Freeman, WH & Company.
- Родден, Т. (2010). Генетика за манекените (2-ро издание). Индианаполис: Wiley Publishing, Inc.
- Smits, WK, Kuipers, OP, & Veening, J. (2006). Фенотипна промяна в бактериите: ролята на регулирането на обратната връзка. Nature Reviews Microbiology, 4, 259–271.
- Szyf, M., Weaver, I., & Meaney, M. (2007). Грижи за майката, епигеном и фенотипни различия в поведението. Репродуктивна токсикология, 24, 9–19.
- Wong, AHC, Gottesman, II, & Petronis, A. (2005). Фенотипни разлики в генетично идентични организми: епигенетичната перспектива. Човешка молекулярна генетика, 14 (1), 11–18.