De term fenotype betekent letterlijk "de getoonde vorm", en kan worden gedefinieerd als de reeks zichtbare kenmerken van een organisme die het resultaat zijn van de expressie van zijn genen en zijn interactie met de omgeving eromheen.
Volgens Manher en Kary in 1997 is het fenotype van een organisme gewoon een verzameling van alle soorten eigenschappen of karakters die het of een van zijn subsystemen bezit. Het verwijst naar elk type fysieke, fysiologische, biochemische, ecologische of zelfs gedragskenmerk.
Fenotypische variatie in de kleur van het menselijk oog (Bron: LeuschteLampe via Wikimedia Commons)
Deze auteur is dan ook van mening dat elk fenotype het resultaat is van de expressie van een subgroep binnen het genotype van een organisme dat zich in een bepaalde omgeving ontwikkelt.
Beschouwd als de "vader van de genetica", was Gregor Mendel, meer dan 150 jaar geleden, de eerste die de erfelijke eigenschappen van organismen bestudeerde en beschreef, alleen zonder de moderne termen te bedenken die tegenwoordig worden gebruikt.
Het was in het eerste decennium van de jaren 1900 dat Wilhelm Johannsen de fundamentele begrippen fenotype en genotype in de wetenschap introduceerde. Sindsdien is er veel discussie over geweest, aangezien verschillende auteurs ze voor verschillende doeleinden gebruiken en sommige teksten bepaalde inconsistenties vertonen met betrekking tot het gebruik ervan.
Fenotypische kenmerken
Vanuit het standpunt van sommige auteurs is het fenotype de fysieke uitdrukking van een personage in een individu en is het genetisch bepaald. De meeste fenotypes worden geproduceerd door de gecoördineerde werking van meer dan één gen, en hetzelfde gen kan deelnemen aan het ontstaan van meer dan één specifiek fenotype.
Fenotypische kenmerken kunnen op verschillende niveaus worden beschouwd, aangezien men kan spreken van een soort, een populatie, een individu, een systeem binnen dat individu, de cellen van elk van hun organen en zelfs eiwitten en organellen. interne cellen van een bepaalde cel.
Als we het bijvoorbeeld hebben over een vogelsoort, kunnen talloze fenotypische kenmerken worden gedefinieerd: kleur van het verenkleed, zanggeluid, ethologie (gedrag), ecologie, enz., En deze en andere eigenschappen kunnen in elke populatie hiervan worden onderscheiden. soorten.
Het is dus gemakkelijk om ervoor te zorgen dat een individu van deze hypothetische vogelsoort ook fenotypische kenmerken zal bezitten waardoor het zichtbaar en kwantificeerbaar zal verschillen van andere individuen in dezelfde populatie, zowel op macro- als microscopisch niveau.
Dit geldt voor alle levende organismen: eencellig of meercellig, dieren of planten, schimmels, bacteriën en archaea, aangezien er geen twee identieke individuen zijn, hoewel ze dezelfde DNA-sequenties delen.
Fenotypische verschillen
Twee individuen kunnen vergelijkbare fenotypische kenmerken hebben die niet het gevolg zijn van de expressie van dezelfde genen. Maar zelfs als twee individuen afkomstig zijn van een organisme waarvan de voortplanting aseksueel is ("klonen"), zullen deze twee nooit fenotypisch identiek zijn.
Dit feit is te wijten aan het feit dat er meerdere mechanismen zijn die de fenotypische kenmerken van een organisme reguleren die niet afhankelijk zijn van de modificatie van de genomische DNA-sequentie; dat wil zeggen, ze nemen deel aan de regulatie van de expressie van genen die een bepaald fenotype zullen dicteren.
Deze mechanismen staan bekend als epigenetische mechanismen ("epi" van het Griekse voorvoegsel "aan" of "in"); en over het algemeen hebben ze te maken met methylering (toevoeging van een methylgroep (CH3) aan de cytosinebase van DNA) of met de modificatie van chromatine (het complex van proteïnen, histonen en DNA waaruit chromosomen bestaan).
Het genotype bevat alle genetische instructies die nodig zijn voor de constructie van alle soorten weefsels in een dier of plant, maar het is de epigenetica die bepaalt welke instructies in elk geval worden 'gelezen' en uitgevoerd, wat aanleiding geeft tot de waarneembaar fenotype van elk individu.
Epigenetische mechanismen worden vaak beheerst door de omgevingsfactoren waaraan een individu tijdens zijn levenscyclus voortdurend wordt blootgesteld. Deze mechanismen kunnen echter van de ene generatie op de andere worden overgedragen, ongeacht of de aanvankelijke stimulus is verwijderd.
Dus hoewel veel fenotypische verschillen te maken hebben met de aanwezigheid van een ander onderliggend genotype, spelen epigenetica ook een belangrijke rol bij het reguleren van de expressie van de genen die erin zitten.
Verschillen met het genotype
Het fenotype verwijst naar elk kenmerk dat tot uitdrukking komt in een organisme dat in een bepaalde omgeving leeft als resultaat van de expressie van een reeks genen erin. Aan de andere kant heeft het genotype te maken met het compendium van overgeërfde genen dat een organisme bezit, of ze nu tot expressie worden gebracht of niet.
Het genotype is een onveranderlijk kenmerk, aangezien de set genen die een organisme erft, in wezen hetzelfde is vanaf de conceptie tot de dood. Het fenotype daarentegen kan en zal continu veranderen gedurende het leven van individuen. Genotype-stabiliteit impliceert dus geen onveranderlijk fenotype.
Ondanks deze verschillen en ondanks de grote invloed van de omgeving, is het mogelijk om een fenotype af te leiden door het genotype te analyseren, aangezien dit in eerste instantie het fenotype bepaalt. Kortom, het genotype bepaalt het potentieel voor de ontwikkeling van het fenotype.
Voorbeelden
Een goed voorbeeld van de invloed van de omgeving op het ontstaan van een fenotype is degene die voorkomt bij identieke tweelingen (monozygoot) die al hun DNA delen, zoals de baarmoeder, het gezin en het huis; en toch vertonen ze diametraal tegengestelde fenotypische kenmerken in gedrag, persoonlijkheid, ziekten, IQ en andere.
Bacteriën zijn een ander klassiek voorbeeld van omgevingsgerelateerde fenotypische variatie, omdat ze complexe mechanismen hebben om te reageren op snel en continu veranderende omgevingsomstandigheden. Om deze reden is het mogelijk om stabiele subpopulaties te vinden die verschillende fenotypes vertonen in dezelfde bacteriepopulatie.
Planten kunnen worden beschouwd als de organismen die het meest gebruikmaken van epigenetische mechanismen voor fenotypecontrole: een plant die groeit in een vochtige en warme omgeving vertoont andere eigenschappen (fenotype) dan die welke dezelfde plant zal vertonen in een koude en droge omgeving, bijvoorbeeld.
Een voorbeeld van fenotype is ook de vorm en kleur van de bloemen in planten, de grootte en vorm van de vleugels bij insecten, de kleur van de ogen bij mensen, de kleur van de vacht van honden, de grootte en vorm van gestalte van mensen, kleur van vissen, etc.
Referenties
- Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D., & Miller, J. (2005). Een inleiding tot genetische analyse (8e ed.). Freeman, WH & Company.
- Klug, W., Cummings, M., & Spencer, C. (2006). Concepts of Genetics (8e ed.). New Jersey: Pearson Education.
- Mahner, M., en Kary, M. (1997). Wat zijn precies genomen, genotypen en fenotypes? En hoe zit het met fenomen? J. Theor. Biol., 186, 55-63.
- Pierce, B. (2012). Genetica: een conceptuele benadering. Freeman, WH & Company.
- Rodden, T. (2010). Genetics For Dummies (2e ed.). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.
- Smits, WK, Kuipers, OP, & Veening, J. (2006). Fenotypische variatie in bacteriën: de rol van feedbackregulatie. Nature Reviews Microbiology, 4, 259–271.
- Szyf, M., Weaver, I., en Meaney, M. (2007). Moederlijke zorg, het epigenoom en fenotypische verschillen in gedrag. Reproductieve toxicologie, 24, 9-19.
- Wong, AHC, Gottesman, II en Petronis, A. (2005). Fenotypische verschillen in genetisch identieke organismen: het epigenetische perspectief. Human Molecular Genetics, 14 (1), 11-18.