Der Begriff Phänotyp bedeutet wörtlich "die gezeigte Form" und kann als die Menge sichtbarer Merkmale eines Organismus definiert werden, die das Ergebnis der Expression seiner Gene und seiner Interaktion mit der ihn umgebenden Umgebung sind.
Laut Manher und Kary aus dem Jahr 1997 ist der Phänotyp eines Organismus einfach eine Menge aller Arten von Merkmalen oder Charakteren, die er oder eines seiner Subsysteme besitzt. Es bezieht sich auf jede Art von physikalischen, physiologischen, biochemischen, ökologischen oder sogar Verhaltensmerkmalen.
Phänotypische Variation der menschlichen Augenfarbe (Quelle: LeuschteLampe über Wikimedia Commons)
Dieser Autor ist daher der Ansicht, dass jeder Phänotyp das Ergebnis der Expression einer Untergruppe innerhalb des Genotyps eines Organismus ist, der sich in einer bestimmten Umgebung entwickelt.
Gregor Mendel, der vor mehr als 150 Jahren als „Vater der Genetik“ galt, war der erste, der die vererbbaren Eigenschaften von Organismen untersuchte und beschrieb, nur ohne die modernen Begriffe zu prägen, die heute verwendet werden.
Im ersten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts führte Wilhelm Johannsen die grundlegenden Konzepte von Phänotyp und Genotyp in die Wissenschaft ein. Seitdem waren diese Gegenstand vieler Debatten, da verschiedene Autoren sie für unterschiedliche Zwecke verwenden und einige Texte gewisse Inkonsistenzen hinsichtlich ihrer Verwendung aufweisen.
Phänotypische Merkmale
Aus Sicht einiger Autoren ist der Phänotyp der physische Ausdruck eines Charakters in einem Individuum und wird genetisch bestimmt. Die meisten Phänotypen werden durch die konzertierte Wirkung von mehr als einem Gen erzeugt, und dasselbe Gen kann an der Etablierung von mehr als einem spezifischen Phänotyp beteiligt sein.
Die phänotypischen Eigenschaften können auf verschiedenen Ebenen betrachtet werden, da man von einer Spezies, einer Population, einem Individuum, einem System innerhalb dieses Individuums, den Zellen eines ihrer Organe und sogar von Proteinen und Organellen sprechen kann interne Zellen einer bestimmten Zelle.
Wenn wir zum Beispiel von einer Vogelart sprechen, können zahlreiche phänotypische Merkmale definiert werden: Gefiederfarbe, Liedklang, Ethologie (Verhalten), Ökologie usw., und diese und andere Merkmale können in jeder Population davon unterschieden werden Spezies.
Somit ist es einfach sicherzustellen, dass ein Individuum dieser hypothetischen Vogelart auch phänotypische Eigenschaften besitzt, die es sichtbar und quantifizierbar von anderen Individuen in derselben Population unterscheiden, sowohl auf makroökonomischer als auch auf mikroskopischer Ebene.
Dies gilt für alle lebenden Organismen: einzellig oder mehrzellig, Tiere oder Pflanzen, Pilze, Bakterien und Archaeen, da es keine zwei identischen Individuen gibt, obwohl sie die gleichen DNA-Sequenzen teilen.
Phänotypische Unterschiede
Zwei Individuen können ähnliche phänotypische Eigenschaften aufweisen, die nicht aus der Expression derselben Gene resultieren. Selbst wenn zwei Individuen von einem Organismus stammen, dessen Fortpflanzung asexuell ist ("Klone"), werden diese beiden niemals phänotypisch identisch sein.
Diese Tatsache beruht auf der Tatsache, dass es mehrere Mechanismen gibt, die die phänotypischen Eigenschaften eines Organismus regulieren, die nicht von der Modifikation der genomischen DNA-Sequenz abhängen. Das heißt, sie sind an der Regulation der Expression von Genen beteiligt, die einen bestimmten Phänotyp bestimmen.
Diese Mechanismen sind als epigenetische Mechanismen bekannt ("epi" aus dem griechischen Präfix "on" oder "in"); und im Allgemeinen haben sie mit Methylierung (Addition einer Methylgruppe (CH3) an die Cytosinbase der DNA) oder mit der Modifikation von Chromatin (dem Komplex aus Proteinhistonen und DNA, aus dem Chromosomen bestehen) zu tun.
Der Genotyp enthält alle genetischen Anweisungen, die für den Aufbau aller Arten von Geweben in einem Tier oder einer Pflanze erforderlich sind. Es ist jedoch die Epigenetik, die bestimmt, welche Anweisungen jeweils „gelesen“ und ausgeführt werden, wodurch die beobachtbarer Phänotyp jedes Individuums.
Epigenetische Mechanismen werden häufig durch die Umweltfaktoren gesteuert, denen ein Individuum während seines Lebenszyklus ständig ausgesetzt ist. Diese Mechanismen können jedoch von einer Generation zur nächsten übergehen, unabhängig davon, ob der ursprüngliche Reiz entfernt wurde.
Obwohl viele phänotypische Unterschiede mit dem Vorhandensein eines anderen zugrunde liegenden Genotyps zu tun haben, spielt die Epigenetik auch eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Expression der darin enthaltenen Gene.
Unterschiede zum Genotyp
Der Phänotyp bezieht sich auf jedes Merkmal, das in einem Organismus exprimiert wird, der in einer bestimmten Umgebung lebt, als Ergebnis der Expression einer Reihe von Genen in ihm. Andererseits hat der Genotyp mit dem Kompendium der vererbten Gene zu tun, die ein Organismus besitzt, unabhängig davon, ob sie exprimiert werden oder nicht.
Der Genotyp ist ein unveränderliches Merkmal, da die Menge der Gene, die ein Organismus erbt, von der Empfängnis bis zum Tod grundsätzlich dieselbe ist. Andererseits kann und kann sich der Phänotyp während des gesamten Lebens eines Individuums kontinuierlich ändern. Somit impliziert die Genotypstabilität keinen invarianten Phänotyp.
Trotz dieser Unterschiede und trotz des großen Umwelteinflusses ist es möglich, einen Phänotyp durch Analyse seines Genotyps abzuleiten, da dies in erster Linie derjenige ist, der den Phänotyp bestimmt. Kurz gesagt, der Genotyp bestimmt das Potenzial für die Entwicklung des Phänotyps.
Beispiele
Ein gutes Beispiel für den Einfluss der Umwelt auf die Etablierung eines Phänotyps sind identische Zwillinge (monozygot), die ihre gesamte DNA wie Gebärmutter, Familie und Zuhause teilen. und doch zeigen sie diametral entgegengesetzte phänotypische Eigenschaften in Verhalten, Persönlichkeit, Krankheiten, IQ und anderen.
Bakterien sind ein weiteres klassisches Beispiel für umweltbedingte phänotypische Variationen, da sie komplexe Mechanismen aufweisen, um auf sich schnell und kontinuierlich ändernde Umweltbedingungen zu reagieren. Aus diesem Grund ist es möglich, stabile Subpopulationen zu finden, die unterschiedliche Phänotypen in derselben Bakterienpopulation aufweisen.
Pflanzen können als die Organismen angesehen werden, die die epigenetischen Mechanismen zur Phänotypkontrolle am meisten nutzen: Eine Pflanze, die in einer feuchten und heißen Umgebung wächst, weist andere Merkmale (Phänotyp) auf als diejenigen, die dieselbe Pflanze in einer kalten und trockenen Umgebung aufweist. beispielsweise.
Ein Beispiel für einen Phänotyp ist auch die Form und Farbe der Blüten in Pflanzen, die Größe und Form der Flügel bei Insekten, die Farbe der Augen beim Menschen, die Farbe des Fell von Hunden, die Größe und Form von Statur des Menschen, Farbe des Fisches usw.
Verweise
- Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D. & Miller, J. (2005). Eine Einführung in die genetische Analyse (8. Aufl.). Freeman, WH & Company.
- Klug, W., Cummings, M. & Spencer, C. (2006). Konzepte der Genetik (8. Aufl.). New Jersey: Pearson Education.
- Mahner, M. & Kary, M. (1997). Was genau sind Genome, Genotypen und Phänotypen? Und was ist mit Phänomenen? J. Theor. Biol., 186, 55 & ndash; 63.
- Pierce, B. (2012). Genetik: Ein konzeptioneller Ansatz. Freeman, WH & Company.
- Rodden, T. (2010). Genetics For Dummies (2. Aufl.). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.
- Smits, WK, Kuipers, OP & Veening, J. (2006). Phänotypische Variation in Bakterien: die Rolle der Rückkopplungsregulation. Nature Reviews Microbiology, 4, 259–271.
- Szyf, M., Weaver, I. & Meaney, M. (2007). Mütterliche Fürsorge, das Epigenom und phänotypische Verhaltensunterschiede. Reproduktionstoxikologie, 24, 9–19.
- Wong, AHC, Gottesman, II & Petronis, A. (2005). Phänotypische Unterschiede bei genetisch identischen Organismen: die epigenetische Perspektive. Human Molecular Genetics, 14 (1), 11–18.