Фенотипічна варіація

The фенотипічна варіація описуються різні характеристики особин з однаковим генотипом. Цей принцип був відомий еволюційним біологом Дарвіном. Такі захворювання, як серповидноклітинна анемія, засновані на фенотипічній варіації та спочатку були пов'язані з еволюційною перевагою.

Що таке фенотипічна варіація?

Фенотип описує фактичний вигляд організму, включаючи всі індивідуальні особливості людини. Замість посилання на морфологічні характеристики термін позначає фізіологічні характеристики та поведінкові особливості. Фенотип не тільки залежить від генетичних властивостей організму, але визначається насамперед впливом навколишнього середовища.

З фенотипічною мінливістю біологія позначає різні характеристики між особинами одного виду, незважаючи на загальний генотип, особини сприймають різні фенотипи через вплив навколишнього середовища.

Принцип фенотипічної варіації сходить до спостережень французів Жорж Кюв'є та Етьєна Джеффруа Сент-Ілер. Вперше його описали у Великобританії Еразм Дарвін та Роберт Чемберс. Чарльз Дарвін нарешті зробив фенотипічну варіацію більш відомою, але згідно з сучасними знаннями не вважається першим, хто описав це явище. У зв’язку з фенотипічною варіацією він використав вираз дивергенції і, таким чином, описав, що фенотипічні індивідуальні характеристики постійно зростають з поколіннями і що окремі представники раси рухаються все далі і далі від расових ознак.

Функція та завдання

Правила Менделя пояснюють фенотипічну варіацію простими словами. Мендель вивчив успадкування індивідуальних особливостей у рослин. Наприклад, він спостерігав за кольором квітів і схрещував між собою рослини червоних і білих тонів. Фенотипи особин, що їх розводили, були або червоними, або білими. Генотип рослин містив інформацію про червоні та білі квіти для всього потомства. Таким чином, застосування кольору не було передбачене лише для генотипу.

Фенотипічна варіація не визначається генетичною мутацією, але може призвести до мутації протягом поколінь. Пізніший фенотип не можна чітко прочитати з геному. З фенотипу також не можна чітко вивести конкретний генотип. Зв'язок між генотипом та фенотипом залишається відносно неясним.

Відповідно до синтетичної теорії Дарвіна про еволюцію, найменші зміни фенотипу стають явними змінами характеристик у процесі еволюції, які можуть сягати змін до видів. Зміни фенотипу, пов'язані з мутацією, можуть бути пов'язані з перевагою географічного відбору і призвести до двох географічно обмежених під-варіантів одного виду, які залишаються поряд. Одним із прикладів цього є стійкість до лактози, яка тисячі років тому дозволила північним європейцям метаболізувати тваринне молоко.

Крім безперервної зміни фенотипу, еволюційна біологія розвитку перелічує складні, розривні спонтанні коливання того ж покоління. Усі види мають фенотипічні зміни. Варіації не є винятком, вони є нормою. Різниця певних характеристик у одного виду не рівномірно розподілена просторово. Наприклад, різні популяції часто виявляють мінливість, наприклад, особи з різними розмірами тіла. Усі фенотипічні зміни популяцій виду доводять еволюційні процеси.

Фенотипічна варіація є наріжним каменем природного відбору і, таким чином, дає людям різних середовищ переваги для виживання. Відмінності між кольорами очей і волосся людини є найвідомішим прикладом варіації в межах людського виду. У таких видів, як зебра, принцип фенотипічної варіації з'являється, наприклад, у смугових відмінностях видів зебр. Зебра Берчелла має близько 25 смуг, гірських зебр - близько 40, а зебр Греві - близько 80.

Хвороби та недуги

Існує незліченна кількість прикладів фенотипічної мінливості у людини. Деякі з них пов’язані із захворюваннями. Наприклад, серповидноклітинна анемія є результатом фенотипічної варіації. Це захворювання виробляє серпоподібну деформацію еритроцитів, що пов’язано з порушеннями кровообігу. Серповидноклітинна анемія - це не тільки захворювання, а й лікувальна варіація. Стійкість до малярії йде рука об руку з деформацією еритроцитів. Ця стійкість до малярії означала еволюційні переваги і, таким чином, витримувала природний відбір. Мутація, що розвинулася з фенотипічної варіації, яка досі поширена у людського виду донині.

Найвідомішим прикладом переваг фенотипічних варіацій є толерантність до лактози у людини. Спочатку, поза раннього віку, людський вид не міг метаболізувати молоко та молочні продукти. Ця непереносимість лактози з часом зникла через фенотипічну варіацію майже для всіх осіб Північної Європи. Оскільки здатність до метаболізації молока та молочних продуктів була пов'язана зі значними еволюційними перевагами для людини, фенотип мав зворотну дію на генотип завдяки генетичній мутації. Відтоді толерантність до лактози вважається нормою для людей північної Європи. Тим не менше, в той же час фенотипи з первинною непереносимістю лактози зберігаються у людського виду.

Крім цих взаємозв'язків, фенотипічна варіація також відіграє роль для захворювань, особливо для спадкових клінічних картин. Чим довше певна хвороба поширюється у виду, тим більше шансів на те, що фенотипічні коливання одного і того ж захворювання. Таким чином, одна і та ж клінічна картина може викликати найрізноманітніші симптоми через кілька поколінь. Використовуючи підтипи захворювання, можна приблизно зрозуміти, як довго хвороба поширювалася в одному типі.

Фенотипічна варіація також виникає при спадкових захворюваннях, які можуть бути спровоковані лише певними екзогенними факторами. Рак, наприклад, може бути притаманним генотипу, але все ж не вибухає у кожному фенотипі.