Fenotipinis kitimas

fenotipinis kitimas apibūdina skirtingas asmenų, turinčių tą patį genotipą, savybes. Šį principą paskelbė evoliucijos biologas Darwinas. Ligos, tokios kaip pjautuvo pavidalo ląstelių anemija, grindžiamos fenotipų kitimu ir iš pradžių buvo susijusios su evoliuciniu pranašumu.

Kokia fenotipinė variacija?

Fenotipas apibūdina tikrąją organizmo išvaizdą, įskaitant visas individualias individo savybes. Užuot kalbėjęs apie morfologines savybes, terminas reiškia fiziologines ir elgesio ypatybes. Fenotipas priklauso ne tik nuo genetinių organizmo savybių, bet pirmiausia jį lemia aplinkos įtaka.

Atsiradus fenotipiniam variantui, biologija nurodo skirtingas tos pačios rūšies individų savybes.Nepaisant bendro genotipo, individai dėl aplinkos įtakos turi skirtingus fenotipus.

Fenotipinio kitimo principas grįstas prancūzų Georges Cuvier ir Étienne Geoffroy Saint-Hilaire pastebėjimais. Pirmą kartą jį Didžiojoje Britanijoje apibūdino Erasmusas Darwinas ir Robertas Chambersas. Pagaliau Charlesas Darwinas fenotipinę variaciją padarė geriau žinomą, tačiau, remiantis dabartinėmis žiniomis, nelaikomas pirmuoju, apibūdinančiu reiškinį. Ryšium su fenotipo variacija, jis vartojo diferenciacijos išraišką ir taip apibūdino, kad fenotipiniai individualūs bruožai stabiliai auga kartu su kartomis ir kad atskiri rasės atstovai tolsta toliau ir toliau nuo rasinių bruožų.

Funkcija ir užduotis

Mendelio taisyklės paaiškina fenotipinę variaciją paprastais terminais. Mendelis ištyrė individualių savybių paveldėjimą augaluose. Pavyzdžiui, jis stebėjo gėlių spalvas ir kerta augalus raudonais ir baltais tonais vienas su kitu. Taip veisiamų asmenų fenotipai buvo raudoni arba balti. Augalų genotipe buvo informacija apie raudonas ir baltas gėles visiems palikuonims. Todėl vien tik genotipas negalėjo numatyti spalvos.

Fenotipinis kitimas nėra nulemtas genetinės mutacijos, bet gali sukelti mutaciją kartų metu. Vėlesnio fenotipo negalima aiškiai nuskaityti iš genomo. Taip pat iš fenotipo negalima aiškiai nustatyti konkretaus genotipo. Ryšys tarp genotipo ir fenotipo išlieka gana neaiškus.

Pagal Darvino sintetinę evoliucijos teoriją, mažiausi fenotipo pokyčiai evoliucijos metu tampa akivaizdžiais savybių pokyčiais, kurie gali svyruoti iki rūšies pokyčių. Su mutacija susiję fenotipo pokyčiai gali būti siejami su geografinės atrankos pranašumu ir lemia du geografiškai ribotus tos pačios rūšies subvariantus, kurie lieka vienas šalia kito. Vienas iš pavyzdžių yra laktozės patvarumas, kuris prieš tūkstančius metų leido šiaurės europiečiams metabolizuoti gyvulių pieną.

Be nenutrūkstamo fenotipo kitimo, evoliucijos raidos biologijoje išvardijami sudėtingi, nepertraukiami spontaniniai tos pačios kartos pokyčiai. Visos rūšys turi fenotipinius variantus. Variacijos nėra išimtis, jos yra norma. Tos pačios rūšies tam tikrų savybių kitimas nėra tolygiai paskirstomas erdvėje. Pavyzdžiui, skirtingos populiacijos dažnai būna nevienodos, pavyzdžiui, skirtingo kūno dydžio asmenys. Visi fenotipiniai rūšies populiacijų variantai įrodo evoliucijos procesus.

Fenotipinis kitimas yra kertinis natūralios atrankos akmuo ir todėl individams suteikiama galimybė išgyventi skirtingais milijonais. Žmogaus akių ir plaukų spalvų skirtumai kartais yra žinomiausias žmogaus rūšies kitimo pavyzdys. Tokiose rūšyse kaip zebras fenotipinio kitimo principas atsiranda, pavyzdžiui, zebros rūšių juostelių skirtumuose. Burchell'o zebrų yra apie 25 juostelių, kalnų zebrų - apie 40, o Grevy'o zebrų - net apie 80.

Ligos ir negalavimai

Yra nesuskaičiuojama daugybė žmonių rūšių fenotipinių variacijų pavyzdžių. Kai kurie iš jų yra susiję su ligomis. Pvz., Pjautuvo formos ląstelių anemija yra fenotipo variacijos rezultatas. Ši liga sukelia pjautuvo formos raudonųjų kraujo kūnelių deformaciją, kuri yra susijusi su kraujotakos sutrikimais. Pjautuvo formos ląstelių anemija yra ne tik liga, bet ir gydomoji variacija. Atsparumas maliarijai vyksta kartu su raudonųjų kraujo kūnelių deformacija. Šis atsparumas maliarijai reiškė evoliucijos pranašumus ir atlaikė natūralią atranką. Mutacija, išsivysčiusi dėl fenotipinės variacijos, vis dar būdingos žmonių rūšims iki šių dienų.

Labiausiai žinomas fenotipinių variacijų naudos pavyzdys yra laktozės tolerancija žmonėms. Iš pradžių dar kūdikystėje žmonių rūšys nesugebėjo metabolizuoti pieno ir pieno produktų. Šis laktozės netoleravimas ilgainiui išnyko dėl fenotipinių pokyčių beveik visiems Šiaurės Europos asmenims. Kadangi gebėjimas metabolizuoti pieną ir pieno produktus žmonėms buvo susijęs su reikšmingais evoliuciniais pranašumais, fenotipas genetinės mutacijos metu turėjo atgalinį poveikį genotipui. Nuo to laiko Šiaurės Europos žmonėms laktozės toleravimas buvo laikomas norma. Nepaisant to, tuo pačiu metu žmonių rūšys išlieka fenotipai su pirminiu laktozės netoleravimu.

Be šių ryšių, fenotipinė variacija taip pat vaidina ligas, ypač paveldimas klinikines nuotraukas. Kuo ilgiau tam tikra liga buvo paplitusi rūšyje, tuo didesnė tikimybė turėti tos pačios ligos fenotipinius variantus. Tokiu būdu tas pats klinikinis vaizdas gali sukelti daugybę simptomų po kelių kartų. Naudojant ligos potipius, galima apytiksliai suprasti, kiek laiko liga išplito vieno tipo.

Fenotipinis kitimas pasireiškia ir paveldimoms ligoms, kurias gali sukelti tik tam tikri egzogeniniai veiksniai. Pvz., Vėžys gali būti būdingas genotipui, tačiau jis vis tiek neatsiranda kiekviename fenotipe.