Rozróżnienie genotyp–fenotyp

Podobne zmiany genotypowe mogą skutkować podobnymi zmianami fenotypowymi, nawet w szerokim zakresie gatunków.

genotyp -fenotyp jest rysowane w genetyce . „ Genotyp ” to pełna informacja dziedziczna organizmu . „ Fenotyp ” to faktycznie zaobserwowane właściwości organizmu, takie jak morfologia , rozwój lub zachowanie . To rozróżnienie ma fundamentalne znaczenie w badaniu dziedziczenia cech i ich ewolucji .

Przegląd

Terminy „genotyp” i „fenotyp” zostały stworzone przez Wilhelma Johannsena w 1911 r., Chociaż znaczenie tych terminów i znaczenie rozróżnienia ewoluowały od czasu ich wprowadzenia.

To właściwości fizyczne organizmu bezpośrednio determinują jego szanse na przeżycie i zdolność reprodukcyjną, ale dziedziczenie właściwości fizycznych zależy od dziedziczenia genów. Dlatego zrozumienie teorii ewolucji poprzez dobór naturalny wymaga zrozumienia rozróżnienia między genotypem a fenotypem. Geny przyczyniają się do powstania cechy, a fenotyp to obserwowalna ekspresja genów (a zatem genotyp, który wpływa na cechę). Gdyby biała mysz miała geny recesywne, które powodowały, że geny odpowiedzialne za kolor były nieaktywne, jej genotyp byłby odpowiedzialny za jej fenotyp (biały kolor).

Odwzorowanie zestawu genotypów na zestaw fenotypów jest czasami określane jako mapa genotyp-fenotyp .

De Albina y Español, Torna atrás . Przypisywane Juanowi Patricio Morlete Ruizowi (1701-1770) Na obrazach casta „torna atrás” opisywał osoby rasy mieszanej, które wyrażały fenotypy odmienne od swoich rodziców. Na tym obrazie córka i matka mają częściowo subsaharyjskie i europejskie pochodzenie, ale mają zauważalnie różne fenotypy.

Genotyp organizmu jest głównym (zdecydowanie największym pod względem morfologicznym ) czynnikiem wpływającym na rozwój jego fenotypu, ale nie jedynym. Nawet dwa organizmy o identycznych genotypach zwykle różnią się fenotypami.

Doświadcza się tego w codziennym życiu z bliźniakami jednojajowymi (tj. jednojajowymi) . Identyczne bliźnięta mają ten sam genotyp, ponieważ ich genomy są identyczne; ale nigdy nie mają tego samego fenotypu, chociaż ich fenotypy mogą być bardzo podobne. Jest to widoczne w fakcie, że bliskie relacje zawsze potrafią ich odróżnić, nawet jeśli inni mogą nie dostrzegać subtelnych różnic. Co więcej, bliźnięta jednojajowe można odróżnić po odciskach palców , które nigdy nie są całkowicie identyczne.

Plastyczność fenotypowa

Pojęcie plastyczności fenotypowej określa stopień, w jakim fenotyp organizmu jest determinowany przez jego genotyp. Wysoki poziom plastyczności oznacza, że czynniki środowiskowe mają silny wpływ na rozwijający się fenotyp. Jeśli plastyczność jest niewielka, fenotyp organizmu można wiarygodnie przewidzieć na podstawie znajomości genotypu, niezależnie od środowiskowych podczas rozwoju. Przykład wysokiej plastyczności można zaobserwować u traszek larwalnych ¹ : kiedy te larwy wyczuwają obecność drapieżników , takich jak ważki , rozwijają większe głowy i ogony w stosunku do wielkości ciała i wykazują ciemniejszą pigmentację . Larwy z tymi cechami mają większe szanse na przeżycie w kontakcie z drapieżnikami, ale rosną wolniej niż inne fenotypy.

Kanalizacja genetyczna

W przeciwieństwie do plastyczności fenotypowej, koncepcja kanalizacji genetycznej odnosi się do stopnia, w jakim fenotyp organizmu pozwala na wyciąganie wniosków na temat jego genotypu. Mówi się, że fenotyp jest skanalizowany, jeśli mutacje (zmiany w genomie) nie wpływają zauważalnie na fizyczne właściwości organizmu. Oznacza to, że fenotyp skanalizowany może powstać z wielu różnych genotypów, w którym to przypadku nie jest możliwe dokładne przewidzenie genotypu na podstawie znajomości fenotypu (tj. mapa genotyp-fenotyp nie jest odwracalna). Jeśli nie ma kanalizacji, niewielkie zmiany w genomie mają natychmiastowy wpływ na rozwijający się fenotyp.

Znaczenie dla biologii ewolucyjnej

Według Lewontina teoretycznym zadaniem genetyki populacji jest proces w dwóch przestrzeniach: „przestrzeni genotypowej” i „przestrzeni fenotypowej”. Wyzwaniem dla kompletnej teorii genetyki populacji jest dostarczenie zestawu praw, które w przewidywalny sposób odwzorowują populację genotypów ( G 1 ₎ na przestrzeń fenotypów ( P ₁ ), w której zachodzi selekcja , oraz innego zestawu praw, które odwzorowują wynikową populacja ( P ₂ ) z powrotem do przestrzeni genotypów ( G ₂ ), gdzie genetyka mendlowska może przewidzieć następną generację genotypów, zamykając w ten sposób cykl. Nawet jeśli zignoruje się niemendlowskie aspekty genetyki molekularnej , jest to gigantyczne zadanie. Schematyczna wizualizacja transformacji:

{\ Displaystyle G_ {1} \; {\ stackrel {T_ {1}} {\ rightarrow}} \; P_{1}\;{\stackrel {T_{2}}{\rightarrow }}\;P_{2}\;{\stackrel {T_{3}}{\rightarrow }}\;G_{2}\; {\stackrel {T_{4}}{\rightarrow}}\;G_{1}'\;\rightarrow \cdots}

(adaptacja z Lewontin 1974, s. 12). T1 reprezentuje prawa genetyczne i epigenetyczne , aspekty biologii funkcjonalnej lub _rozwoju , które przekształcają genotyp w fenotyp. To jest „ mapa genotyp-fenotyp ”. T ₂ to transformacja spowodowana doborem naturalnym, T ₃ to relacje epigenetyczne, które przewidują genotypy na podstawie wybranych fenotypów, a wreszcie T ₄ to zasady genetyki mendlowskiej.

W praktyce istnieją równolegle dwa korpusy teorii ewolucji, tradycyjna genetyka populacyjna działająca w przestrzeni genotypów oraz teoria biometryczna stosowana w hodowli roślin i zwierząt , działająca w przestrzeni fenotypów. Brakującą częścią jest mapowanie między przestrzenią genotypu i fenotypu. Prowadzi to do „sztucznej sztuczki” (jak to określa Lewontin), w której zmienne w równaniach jednej domeny są uważane za parametry lub stałe , gdzie w pełnym leczeniu same uległyby transformacji w procesie ewolucyjnym i są funkcjami zmiennych stanu w innej domenie. „Zręczność” polega na założeniu, że mapowanie jest znane. Postępowanie tak, jakby było zrozumiałe, wystarczy do przeanalizowania wielu interesujących przypadków. Na przykład, jeśli fenotyp jest prawie jeden do jednego z genotypem ( anemia sierpowatokrwinkowa ) lub skala czasowa jest wystarczająco krótka, „stałe” można traktować jako takie; jednak istnieje również wiele sytuacji, w których to założenie nie jest spełnione.

Linki zewnętrzne