คำว่าฟีโนไทป์มีความหมายตามตัวอักษร "รูปแบบที่แสดง" และสามารถกำหนดเป็นชุดของลักษณะที่มองเห็นได้ของสิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นผลมาจากการแสดงออกของยีนและปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมที่อยู่รอบ ๆ
อ้างอิงจาก Manher and Kary ในปี 1997 ฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตเป็นเพียงชุดของลักษณะหรือตัวละครทุกประเภทที่มันหรือระบบย่อยของมันมีอยู่ หมายถึงลักษณะทางกายภาพสรีรวิทยาชีวเคมีนิเวศวิทยาหรือพฤติกรรม
การเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ในสีตาของมนุษย์ (ที่มา: LeuschteLampe ผ่าน Wikimedia Commons)
ผู้เขียนคนนี้พิจารณาแล้วว่าฟีโนไทป์ใด ๆ เป็นผลมาจากการแสดงออกของส่วนย่อยภายในจีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตที่พัฒนาในสภาพแวดล้อมเฉพาะ
Gregor Mendel ถือเป็น "บิดาแห่งพันธุศาสตร์" เมื่อกว่า 150 ปีก่อนเป็นคนแรกที่ศึกษาและอธิบายลักษณะที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตโดยไม่ได้บัญญัติศัพท์สมัยใหม่ที่ใช้กันในปัจจุบัน
ในช่วงทศวรรษแรกของปี 1900 Wilhelm Johannsen ได้นำแนวคิดพื้นฐานของฟีโนไทป์และจีโนไทป์มาสู่วิทยาศาสตร์ ตั้งแต่นั้นมาสิ่งเหล่านี้เป็นประเด็นที่มีการถกเถียงกันมากเนื่องจากผู้เขียนหลายคนใช้สิ่งเหล่านี้เพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันและบางข้อความมีความไม่สอดคล้องกันในการใช้งาน
ลักษณะฟีโนไทป์
จากมุมมองของผู้เขียนบางคนฟีโนไทป์คือการแสดงออกทางกายภาพของตัวละครในแต่ละบุคคลและถูกกำหนดโดยพันธุกรรม ฟีโนไทป์ส่วนใหญ่เกิดจากการกระทำร่วมกันของยีนมากกว่าหนึ่งยีนและยีนเดียวกันสามารถมีส่วนร่วมในการสร้างฟีโนไทป์เฉพาะได้มากกว่าหนึ่งชนิด
ลักษณะฟีโนไทป์สามารถพิจารณาได้ในหลายระดับเนื่องจากเราสามารถพูดถึงสิ่งมีชีวิตประชากรบุคคลระบบภายในบุคคลดังกล่าวเซลล์ของอวัยวะใด ๆ ของพวกเขาและแม้แต่โปรตีนและออร์แกเนลล์ เซลล์ภายในของเซลล์ที่กำหนด
ตัวอย่างเช่นหากเราพูดถึงนกชนิดหนึ่งสามารถกำหนดลักษณะฟีโนไทป์ได้หลายอย่างเช่นสีขนนกเสียงเพลงลักษณะนิสัย (พฤติกรรม) นิเวศวิทยา ฯลฯ และลักษณะเหล่านี้และลักษณะอื่น ๆ สามารถแยกแยะได้ในประชากรใด ๆ สายพันธุ์
ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายที่จะตรวจสอบให้แน่ใจว่านกแต่ละชนิดในสมมุติฐานนี้จะมีลักษณะทางฟีโนไทป์ที่จะทำให้แตกต่างจากบุคคลอื่นในประชากรเดียวกันอย่างเห็นได้ชัดและเชิงปริมาณทั้งในระดับมหภาคและระดับจุลภาค
สิ่งนี้ใช้ได้กับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด: เซลล์เดียวหรือหลายเซลล์สัตว์หรือพืชเชื้อราแบคทีเรียและอาร์เคียเนื่องจากไม่มีบุคคลสองคนที่เหมือนกันแม้ว่าจะมีลำดับดีเอ็นเอเดียวกันก็ตาม
ความแตกต่างของฟีโนไทป์
บุคคลสองคนอาจมีลักษณะทางฟีโนไทป์ที่คล้ายคลึงกันซึ่งไม่ได้เกิดจากการแสดงออกของยีนเดียวกัน อย่างไรก็ตามแม้ว่าบุคคลสองคนจะมาจากสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ ("โคลนนิ่ง") ทั้งสองจะไม่มีทางเหมือนกัน
ข้อเท็จจริงนี้เกิดจากความจริงที่ว่ามีกลไกหลายอย่างที่ควบคุมลักษณะทางฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตที่ไม่ขึ้นอยู่กับการดัดแปลงลำดับดีเอ็นเอของจีโนม นั่นคือพวกมันมีส่วนร่วมในการควบคุมการแสดงออกของยีนที่จะกำหนดฟีโนไทป์บางอย่าง
กลไกเหล่านี้เรียกว่ากลไก epigenetic ("epi" จากคำนำหน้าภาษากรีก "on" หรือ "in"); และโดยทั่วไปแล้วพวกเขาเกี่ยวข้องกับ methylation (การเพิ่มกลุ่ม methyl (CH3) ไปยังฐานของ cytosine ของ DNA) หรือด้วยการดัดแปลงโครมาติน (ความซับซ้อนของโปรตีนฮิสโตนและดีเอ็นเอที่ประกอบเป็นโครโมโซม)
จีโนไทป์มีคำแนะนำทางพันธุกรรมทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการสร้างเนื้อเยื่อทุกประเภทในสัตว์หรือพืช แต่เป็น epigenetics ที่กำหนดว่าคำสั่งใด "อ่าน" และดำเนินการในแต่ละกรณีซึ่งก่อให้เกิด ฟีโนไทป์ที่สังเกตได้ของแต่ละบุคคล
กลไกของ Epigenetic มักถูกควบคุมโดยปัจจัยแวดล้อมที่บุคคลต้องเผชิญอยู่ตลอดเวลาในช่วงชีวิตของพวกเขา อย่างไรก็ตามกลไกเหล่านี้สามารถส่งผ่านจากรุ่นหนึ่งไปสู่อีกรุ่นหนึ่งได้โดยไม่คำนึงว่าสิ่งกระตุ้นเริ่มต้นจะถูกลบออกไปหรือไม่
ดังนั้นแม้ว่าความแตกต่างของฟีโนไทป์จำนวนมากจะเกี่ยวข้องกับการมีจีโนไทป์ที่แตกต่างกัน แต่ epigenetics ก็มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการแสดงออกของยีนที่อยู่ในนั้น
ความแตกต่างกับจีโนไทป์
ฟีโนไทป์หมายถึงลักษณะใด ๆ ที่แสดงออกในสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมบางอย่างอันเป็นผลมาจากการแสดงออกของชุดยีนที่อยู่ภายใน ในทางกลับกันจีโนไทป์เกี่ยวข้องกับการสรุปยีนที่สืบทอดมาซึ่งสิ่งมีชีวิตมีอยู่ไม่ว่าจะแสดงออกหรือไม่ก็ตาม
จีโนไทป์เป็นลักษณะที่ไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากชุดของยีนที่สิ่งมีชีวิตสืบทอดมานั้นโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกันตั้งแต่ความคิดจนถึงความตาย ในทางกลับกันฟีโนไทป์สามารถและเปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่องตลอดชีวิตของแต่ละบุคคล ดังนั้นความเสถียรของจีโนไทป์จึงไม่ได้หมายความถึงฟีโนไทป์ที่ไม่เปลี่ยนแปลง
แม้จะมีความแตกต่างเหล่านี้และแม้จะมีอิทธิพลต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก แต่ก็เป็นไปได้ที่จะอนุมานฟีโนไทป์โดยการวิเคราะห์จีโนไทป์เนื่องจากในกรณีแรกเป็นสิ่งที่กำหนดฟีโนไทป์ ในระยะสั้นจีโนไทป์คือสิ่งที่กำหนดศักยภาพในการพัฒนาฟีโนไทป์
ตัวอย่าง
ตัวอย่างที่ดีของอิทธิพลของสภาพแวดล้อมต่อการสร้างฟีโนไทป์คือสิ่งที่เกิดขึ้นในฝาแฝดที่เหมือนกัน (monozygotic) ซึ่งมีดีเอ็นเอร่วมกันทั้งหมดเช่นมดลูกครอบครัวและบ้าน และยังแสดงลักษณะฟีโนไทป์ที่ตรงกันข้ามกับพฤติกรรมบุคลิกภาพโรคไอคิวและอื่น ๆ
แบคทีเรียเป็นอีกตัวอย่างคลาสสิกของการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อมเนื่องจากมีกลไกที่ซับซ้อนในการตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่จะพบประชากรย่อยที่มีเสถียรภาพซึ่งนำเสนอฟีโนไทป์ที่แตกต่างกันในประชากรแบคทีเรียเดียวกัน
พืชถือได้ว่าเป็นสิ่งมีชีวิตที่ใช้กลไก epigenetic ในการควบคุมฟีโนไทป์มากที่สุด: พืชที่เติบโตในสภาพแวดล้อมที่ชื้นและร้อนมีลักษณะที่แตกต่างกัน (ฟีโนไทป์) มากกว่าพืชชนิดเดียวกันจะแสดงในสภาพแวดล้อมที่เย็นและแห้ง ตัวอย่างเช่น.
ตัวอย่างฟีโนไทป์ ได้แก่ รูปร่างและสีของดอกไม้ในพืชขนาดและรูปร่างของปีกในแมลงสีของดวงตาในมนุษย์สีของเสื้อคลุมสุนัขขนาดและรูปร่างของ รูปร่างของมนุษย์สีของปลา ฯลฯ
อ้างอิง
- Griffiths, A. , Wessler, S. , Lewontin, R. , Gelbart, W. , Suzuki, D. , & Miller, J. (2005) ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการวิเคราะห์ทางพันธุกรรม (ฉบับที่ 8) ฟรีแมน WH & Company
- Klug, W. , Cummings, M. , & Spencer, C. (2006). แนวคิดของพันธุศาสตร์ (ฉบับที่ 8) นิวเจอร์ซีย์: การศึกษาของเพียร์สัน.
- Mahner, M. , & Kary, M. (1997). จีโนมจีโนไทป์และฟีโนไทป์คืออะไรกันแน่? แล้ว Phenomes ล่ะ? J. Theor. จิตเวช, 186, 55-63
- เพียร์ซบี. (2555). พันธุศาสตร์: แนวทางเชิงแนวคิด ฟรีแมน WH & Company
- Rodden, T. (2010). พันธุศาสตร์สำหรับหุ่น (2nd ed.) อินเดียแนโพลิส: Wiley Publishing, Inc.
- Smits, WK, Kuipers, OP, & Veening, J. (2006). การเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ในแบคทีเรีย: บทบาทของการควบคุมการป้อนกลับ Nature Reviews Microbiology, 4, 259–271
- Szyf, M. , Weaver, I. , & Meaney, M. (2007). การดูแลมารดาความแตกต่างของพฤติกรรม epigenome และ phenotypic พิษวิทยาเกี่ยวกับการสืบพันธุ์, 24, 9–19
- Wong, AHC, Gottesman, II, & Petronis, A. (2005). ความแตกต่างของฟีโนไทป์ในสิ่งมีชีวิตที่เหมือนกันทางพันธุกรรม: มุมมองของ epigenetic อณูพันธุศาสตร์มนุษย์, 14 (1), 11–18