Фенотипическая изменчивость

фенотипическая изменчивость описывает разные характеристики людей с одинаковым генотипом. Этот принцип был известен биологом-эволюционистом Дарвином. Такие заболевания, как серповидноклеточная анемия, основаны на фенотипической изменчивости и изначально были связаны с эволюционным преимуществом.

Каковы фенотипические вариации?

Фенотип описывает реальный внешний вид организма, включая все индивидуальные характеристики человека. Вместо обозначения морфологических характеристик этот термин относится к физиологическим характеристикам и характеристикам поведения. Фенотип зависит не только от генетических свойств организма, но в первую очередь определяется влиянием окружающей среды.

Под фенотипической изменчивостью биология относится к различным характеристикам особей одного и того же вида.Несмотря на общий генотип, особи принимают разные фенотипы из-за влияний окружающей среды.

Принцип фенотипической изменчивости восходит к наблюдениям французов Жоржа Кювье и Этьена Жоффруа Сен-Илера. Впервые он был описан в Великобритании Эразмом Дарвином и Робертом Чемберсом. Чарльз Дарвин, наконец, сделал фенотипические вариации более известными, но, согласно современным знаниям, он не считается первым, кто описал это явление. В связи с фенотипической изменчивостью он использовал выражение дивергенции и, таким образом, описал, что фенотипические индивидуальные черты неуклонно увеличиваются с поколениями и что отдельные представители расы все дальше и дальше удаляются от расовых признаков.

Функция и задача

Правила Менделя объясняют фенотипические вариации простыми словами. Мендель исследовал наследование индивидуальных особенностей растений. Например, он наблюдал за окраской цветов и скрещивал между собой растения красного и белого тонов. Фенотипы выведенных таким образом особей были либо красными, либо белыми. Генотип растений содержал информацию о красных и белых цветках для всего потомства. Следовательно, принудительное применение цвета нельзя было предвидеть только по генотипу.

Фенотипическая изменчивость не определяется генетической мутацией, но может приводить к мутации из поколения в поколение. Более поздний фенотип нельзя однозначно прочитать из генома. Также невозможно однозначно вывести конкретный генотип из фенотипа. Связь между генотипом и фенотипом остается относительно неясной.

Согласно синтетической теории эволюции Дарвина, малейшие изменения фенотипа в ходе эволюции становятся очевидными изменениями характеристик, которые могут варьироваться вплоть до изменения вида. Изменения фенотипа из-за мутаций могут сопровождаться преимуществом географического отбора и приводить к двум географически ограниченным подвариантам одного и того же вида, которые остаются рядом. Одним из примеров этого является стойкость лактозы, которая тысячи лет назад позволила северным европейцам усваивать животное молоко.

В дополнение к непрерывным вариациям фенотипа эволюционная биология развития перечисляет сложные прерывистые спонтанные вариации в одном поколении. Все виды имеют фенотипические вариации. Вариации - не исключение, это норма. Вариация некоторых характеристик внутри одного и того же вида неравномерно распределена в пространстве. Например, разные популяции часто демонстрируют изменчивость, например, люди с разными размерами тела. Все фенотипические вариации популяций вида подтверждают эволюционные процессы.

Фенотипическая изменчивость является краеугольным камнем естественного отбора и, таким образом, дает особям в различных средах преимущества для выживания. Различия между человеческим глазом и цветом волос являются наиболее известным примером изменчивости внутри человеческого вида. У таких видов, как зебра, принцип фенотипической изменчивости проявляется, например, в различиях полос у видов зебры. У зебр Берчелла около 25 полос, у горных зебр - около 40, а у зебр Греви - около 80.

Болезни и недуги

Существует бесчисленное множество примеров фенотипической изменчивости внутри человеческого вида. Некоторые из них связаны с заболеваниями. Например, серповидно-клеточная анемия является результатом фенотипической изменчивости. Это заболевание вызывает серповидную деформацию эритроцитов, которая связана с нарушением кровообращения. Серповидно-клеточная анемия - это не только болезнь, но и лечебная разновидность. Устойчивость к малярии идет рука об руку с деформацией эритроцитов. Такая устойчивость к малярии означала эволюционные преимущества и, таким образом, противостояла естественному отбору. Мутация возникла из фенотипических вариаций, которые до сих пор распространены у людей.

Самый известный пример преимуществ фенотипических вариаций - толерантность к лактозе у людей. Первоначально, за пределами младенчества, человеческий вид не мог усваивать молоко и молочные продукты. Эта непереносимость лактозы со временем исчезла из-за фенотипических различий почти у всех людей в Северной Европе. Поскольку способность усваивать молоко и молочные продукты была связана со значительными эволюционными преимуществами для человека, фенотип имел обратное влияние на генотип через генетическую мутацию. С тех пор толерантность к лактозе считается нормой для жителей Северной Европы. Тем не менее, в то же время фенотипы с исходной непереносимостью лактозы сохраняются у человека.

В дополнение к этим отношениям фенотипические вариации также играют роль в заболеваниях, особенно в наследственных клинических картинах. Чем дольше определенное заболевание распространяется среди вида, тем выше вероятность фенотипических вариаций того же заболевания. Таким образом, одна и та же клиническая картина может вызывать самые разные симптомы через несколько поколений. Используя подтипы заболевания, можно примерно понять, как долго болезнь распространялась по одному типу.

Фенотипические вариации также возникают при наследственных заболеваниях, которые могут быть вызваны только определенными экзогенными факторами. Рак, например, может быть неотъемлемой частью генотипа, но все же не проявляется в каждом фенотипе.