Izraz fenotip doslovno znači "prikazani oblik", a može se definirati kao skup vidljivih karakteristika organizma koje su rezultat ekspresije njegovih gena i njegove interakcije s okolinom koja ga okružuje.
Prema Manher i Karyu iz 1997. godine, fenotip organizma jednostavno je skup svih vrsta osobina ili znakova koje posjeduje on ili jedan od njegovih podsustava. Odnosi se na bilo koju vrstu fizičkih, fizioloških, biokemijskih, ekoloških ili čak ponašajnih karakteristika.
Fenotipska varijacija boje očiju čovjeka (Izvor: LeuschteLampe putem Wikimedia Commons)
Stoga autor smatra da je bilo koji fenotip rezultat izražavanja podskupine unutar genotipa organizma koji se razvija u određenoj sredini.
Gregor Mendel, koji je smatran "ocem genetike", prije više od 150 godina, bio je prvi koji je proučavao i opisao nasljedne karakteristike organizama, samo bez skovanja modernih izraza koji se danas koriste.
U prvom desetljeću 1900-ih Wilhelm Johannsen je uveo temeljne koncepte fenotipa i genotipa u znanost. Otada su oni bili predmetom mnogih rasprava jer ih različiti autori koriste u različite svrhe, a neki tekstovi predstavljaju određene nedosljednosti u vezi s njihovom uporabom.
Fenotipske karakteristike
Iz gledišta nekih autora, fenotip je fizički izraz lika kod pojedinca i genetski je određen. Većina fenotipa nastaje zajedničkim djelovanjem više gena, a isti gen može sudjelovati u uspostavljanju više od jednog specifičnog fenotipa.
Fenotipske karakteristike mogu se razmatrati na različitim razinama, jer se može govoriti o vrsti, populaciji, pojedincu, sistemu unutar te jedinke, stanicama bilo kojeg njihovog organa, pa čak i proteinima i organelama unutarnje stanice određene stanice.
Ako, na primjer, govorimo o vrsti ptica, mogu se odrediti brojne fenotipske karakteristike: boja pluta, zvuk pjesme, etologija (ponašanje), ekologija itd., A ove i druge osobine mogu se razlikovati u bilo kojoj populaciji ove vrsta.
Stoga je lako osigurati da će pojedinac ove hipotetičke vrste ptica također posjedovati fenotipske karakteristike koje će se vidljivo i količinski razlikovati od ostalih jedinki u istoj populaciji, kako na makro tako i na mikroskopskoj razini.
Ovo je primjenjivo za sve žive organizme: jednoćelijske ili višećelijske, životinje ili biljke, gljivice, bakterije i arheje, jer ne postoje dvije identične jedinke, iako imaju iste DNK sekvence.
Fenotipske razlike
Dvije jedinke mogu imati slične fenotipske karakteristike koje ne proizlaze iz ekspresije istih gena. Međutim, čak i ako dvije jedinke potječu iz organizma čija je reprodukcija aseksualna ("klonovi"), ove dvije osobe nikada neće biti fenotipski identične.
Ta je činjenica posljedica činjenice da postoji više mehanizama koji reguliraju fenotipske karakteristike organizma koji ne ovise o modifikaciji slijeda genomske DNA; to jest, oni sudjeluju u regulaciji ekspresije gena koji će diktirati određeni fenotip.
Ti su mehanizmi poznati kao epigenetski mehanizmi ("epi" iz grčkog prefiksa "na" ili "in"); i općenito imaju veze s metilacijom (dodavanjem metilne skupine (CH3) u citozinsku bazu DNA) ili s modifikacijom kromatina (kompleksa proteina histona i DNA koji čine kromosome).
Genotip sadrži sve genetske upute potrebne za izgradnju svih vrsta tkiva kod životinje ili biljke, ali epigenetika određuje koje se upute „čitaju“ i provode u svakom slučaju, što dovodi do uočljiv fenotip svakog pojedinca.
Epigenetski mehanizmi često su kontrolirani čimbenicima okoliša kojima je pojedinac stalno podvrgnut tijekom svog životnog ciklusa. Međutim, ti mehanizmi mogu prelaziti s generacije na generaciju bez obzira na to je li uklonjen početni podražaj.
Stoga, iako mnoge fenotipske razlike imaju veze s prisutnošću različitog osnovnog genotipa, epigenetika također igra važnu ulogu u regulaciji ekspresije gena koji se u njima nalaze.
Razlike s genotipom
Fenotip se odnosi na svaku karakteristiku koja se izražava u organizmu koji nastanjuje određeno okruženje kao rezultat ekspresije skupa gena u njemu. S druge strane, genotip ima veze s nizom nasljeđenih gena koje posjeduje organizam, bilo da su izraženi ili ne.
Genotip je nepromjenjiva karakteristika, jer je skup gena koje organizam nasljeđuje u osnovi isti od začeća do smrti. Fenotip, s druge strane, može se i stalno mijenjati tokom života pojedinaca. Dakle, stabilnost genotipa ne podrazumijeva invariantni fenotip.
Unatoč tim razlikama i unatoč velikom utjecaju okoliša koji postoji, moguće je zaključiti fenotip analizom njegovog genotipa, jer je to, u prvom redu, onaj koji određuje fenotip. Ukratko, genotip je ono što određuje potencijal za razvoj fenotipa.
Primjeri
Dobar primjer utjecaja okoliša na uspostavljanje fenotipa je onaj koji se javlja kod identičnih blizanaca (monozigotičnih) koji dijele svu svoju DNK, kao što su maternica, obitelj i dom; a ipak pokazuju dijametralno suprotne fenotipske karakteristike u ponašanju, osobnosti, bolestima, IQ-u i drugima.
Bakterije su još jedan klasičan primjer promjene fenotipa koji se odnosi na okoliš, jer imaju složene mehanizme za reagiranje na brzo i neprekidno mijenjajuće se okolinske uvjete. Iz tog razloga, u istoj populaciji bakterija moguće je pronaći stabilne subpopulacije s različitim fenotipovima.
Biljke se mogu smatrati organizmima koji najviše koriste epigenetske mehanizme za kontrolu fenotipa: biljka koja raste u vlažnom i vrućem okruženju ima drugačija svojstva (fenotip) od onih koje će ista biljka pokazati u hladnom i suhom okruženju, na primjer.
Primjer fenotipa su i oblik i boja cvijeća u biljkama, veličina i oblik krila kod insekata, boja očiju kod ljudi, boja dlake pasa, veličina i oblik stas ljudi, boja ribe itd.
Reference
- Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D., i Miller, J. (2005). Uvod u genetsku analizu (8. izd.). Freeman, WH & Company.
- Klug, W., Cummings, M., & Spencer, C. (2006). Pojmovi genetike (8. izd.). New Jersey: Pearson Education.
- Mahner, M., i Kary, M. (1997). Što su točno genomi, genotipi i fenotipi? A što je s fenomenima? J. Theor. Biol., 186, 55-63.
- Pierce, B. (2012). Genetika: konceptualni pristup. Freeman, WH & Company.
- Rodden, T. (2010). Genetika za lutke (2. izd.). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.
- Smits, WK, Kuipers, OP, & Veening, J. (2006). Fenotipska varijacija bakterija: uloga regulacije povratnih informacija. Nature Nature Microbiology, 4, 259–271.
- Szyf, M., Weaver, I., i Meaney, M. (2007). Briga o majci, izvornost i fenotipske razlike u ponašanju. Reproduktivna toksikologija, 24, 9-19.
- Wong, AHC, Gottesman, II, i Petronis, A. (2005). Fenotipske razlike u genetski identičnim organizmima: epigenetska perspektiva. Ljudska molekularna genetika, 14 (1), 11-18.