Различие генотипа и фенотипа - Genotype–phenotype distinction
В генотип-фенотип различие нарисован в генетика. "Генотип "полон организма наследственный Информация. "Фенотип "фактически наблюдаемые свойства организма, такие как морфология, развитие, или поведение. Это различие является фундаментальным при изучении наследство из черты и их эволюция.
Обзор
Термины «генотип» и «фенотип» были созданы Вильгельм Йоханссен в 1911 г.,[1] хотя значение терминов и значение различия изменились с момента их введения.[2]
Это физические свойства организма, которые напрямую определяют его шансы на выживание и репродуктивную продукцию, но наследование физических свойств зависит от наследования генов. Следовательно, понимание теории эволюции через естественный отбор, требует понимания различия генотип-фенотип. Гены вносят вклад в признак, а фенотип - это наблюдаемая экспрессия генов (и, следовательно, генотип, который влияет на признак). Если бы у белой мыши были рецессивные гены, которые заставляли гены, ответственные за окраску, быть неактивными, ее генотип отвечал бы за ее фенотип (белый цвет).
В отображение от набора генотипов к набору фенотипов иногда называют Карта генотипа-фенотипа.[3]
Генотип организма является основным (самым большим для морфология ) влияющий фактор на развитие его фенотипа, но не единственный. Даже два организма с одинаковыми генотипами обычно различаются по фенотипам.
В повседневной жизни это ощущается с монозиготные (то есть однояйцевые) близнецы. Однояйцевые близнецы имеют один и тот же генотип, поскольку их геномы идентичны; но у них никогда не бывает одного и того же фенотипа, хотя их фенотипы могут быть очень похожими. Это проявляется в том факте, что их матери и близкие друзья всегда могут отличить их друг от друга, даже если другие могут не заметить тонких различий. Кроме того, однояйцевых близнецов можно отличить по их отпечатки пальцев, которые никогда не бывают полностью идентичными.
Фенотипическая пластичность
Концепция чего-либо фенотипическая пластичность определяет степень, в которой фенотип организма определяется его генотипом. Высокая пластичность означает, что экологические факторы имеют сильное влияние на конкретный развивающийся фенотип. Если пластичности мало, фенотип организма можно надежно предсказать на основании знания генотипа, независимо от экологический особенности при разработке. Пример высокой пластичности можно наблюдать в личинка тритоны1: когда эти личинки ощущают присутствие хищники такие как стрекозы, они развивают более крупные головы и хвосты по сравнению с размером их тела и темнее пигментация. Личинки с этими признаками имеют более высокий шанс выживание при воздействии хищников, но растут медленнее, чем другие фенотипы.
Генетическая канализация
В отличие от фенотипической пластичности концепция генетическая канализация рассматривает степень, в которой фенотип организма позволяет делать выводы о его генотипе. Фенотип называется канализованным, если мутации (изменения в геноме) не оказывают заметного влияния на физические свойства организма. Это означает, что канализированный фенотип может образовываться из большого количества различных генотипов, и в этом случае невозможно точно предсказать генотип на основе знания фенотипа (т.е. карта генотип-фенотип не является обратимой). Если канализации нет, небольшие изменения в геноме немедленно влияют на развивающийся фенотип.
Важность эволюционной биологии
Согласно с Левонтин,[4] Теоретическая задача популяционной генетики - это процесс в двух пространствах: «генотипическом пространстве» и «фенотипическом пространстве». Вызов полный теория популяционной генетики должна предоставить набор законов, которые предсказуемо отображают популяцию генотипы (г1) к фенотип Космос (п1), где отбор имеет место, и другой набор законов, отображающих результирующую популяцию (п2) обратно в пространство генотипов (г2) где Менделевский генетика может предсказать следующее поколение генотипов, завершив цикл. Даже если неменделирующие аспекты молекулярная генетика игнорируются, это гигантская задача. Схематическая визуализация трансформации:
(адаптировано из Lewontin 1974, стр. 12). Т1 представляет генетические и эпигенетический законы, аспекты функциональной биологии или развитие, которые превращают генотип в фенотип. Это "генотип-фенотип карта ". Т2 трансформация в результате естественного отбора, Т3 эпигенетические отношения, которые предсказывают генотипы на основе выбранных фенотипов и, наконец, Т4 правила менделевской генетики.
На практике существует два раздела эволюционной теории, которые существуют параллельно: традиционная популяционная генетика, работающая в пространстве генотипов, и биометрический теория, используемая в завод и животноводство, действующие в пространстве фенотипов. Недостающая часть - это отображение между пространством генотипа и фенотипом. Это приводит к «ловкости рук» (как называет это Левонтин), когда переменные в уравнениях одной области считаются параметрами или константы, где при полном лечении они были бы преобразованы эволюционным процессом и функции переменных состояния в другом домене. «Ловкость рук» предполагает, что отображение известно. Действовать так, как будто это понятно, достаточно для анализа многих интересных случаев. Например, если фенотип почти однозначен с генотипом (серповидноклеточная анемия ) или временная шкала достаточно коротка, «константы» можно рассматривать как таковые; однако есть также много ситуаций, когда это предположение не выполняется.
использованная литература
- ^ Йоханнсен, В. (1911). «Генотипическая концепция наследственности». Американский натуралист. 45 (531): 129–159. Дои:10.1086/279202. JSTOR 2455747. ЧВК 4258772.
- ^ Тейлор, Питер; Левонтин, Ричард. «Различие между генотипом и фенотипом». Получено 21 июн 2017.
- ^ Пильуччи, Массимо. «Картирование генотип-фенотип и конец метафоры« гены как план »». Получено 18 октября 2020.
- ^ Левонтин, Ричард С. (1974). Генетическая основа эволюционных изменений ([4-е изд.] Ред.). Нью-Йорк: издательство Колумбийского университета. ISBN 978-0231083188.