Фенотипна вариация

Най- фенотипична вариация описва различни характеристики на индивиди с един и същ генотип. Принципът е известен от еволюционния биолог Дарвин. Заболявания като сърповидноклетъчна анемия се основават на фенотипна промяна и първоначално са свързани с еволюционно предимство.

Каква е фенотипната промяна?

Фенотипът описва действителния вид на организма, включително всички индивидуални характеристики на индивид. Вместо да се отнася до морфологични характеристики, терминът се отнася до физиологични характеристики и характеристики на поведение. Фенотипът не зависи само от генетичните свойства на организма, но се определя преди всичко от влиянието на околната среда.

С фенотипичната вариация биологията се отнася до различните характеристики между индивидите от един и същи вид.Въпреки общия генотип, индивидите възприемат различни фенотипове поради влиянието на околната среда.

Принципът на фенотипичната вариация се връща към наблюденията на френския Жорж Кювие и Етиен Жофроа Сен-Хилер. За първи път е описан във Великобритания от Еразъм Дарвин и Робърт Чембърс. Чарлз Дарвин най-накрая направи фенотипичната вариация по-известна, но според съвременните познания не се счита за първият, който описва явлението. Във връзка с фенотипната вариация той използва израза на дивергенция и така описва, че фенотипните индивидуални черти непрекъснато нарастват с поколенията и че отделните представители на една раса се отдалечават все по-далеч от расовите черти.

Функция и задача

Правилата на Мендел обясняват фенотипните вариации с прости думи. Мендел изследва наследяването на индивидуалните характеристики в растенията. Например той наблюдава цвета на цветята и кръстосани растения от червени и бели тонове помежду си. Фенотипите на така развъжданите индивиди били или червени, или бели. Генотипът на растенията съдържаше информацията за червени и бели цветя за всички потомства. Следователно прилагането на един цвят не беше предвидимо само от генотипа.

Фенотипната промяна не се определя от генетична мутация, но може да доведе до мутация през поколенията. По-късният фенотип не може да се разчете ясно от геном. Нито конкретен генотип може да бъде ясно изведен от фенотипа. Връзката между генотип и фенотип остава сравнително неясна.

Според синтетичната теория на еволюцията на Дарвин, най-малките промени във фенотипа стават очевидни промени в характеристиките в хода на еволюцията, които могат да варират до промяна на видовете. Мутационните промени във фенотипа могат да бъдат свързани с предимство на географския подбор и да доведат до два географски ограничени под-варианта на един и същи вид, които остават един до друг. Един пример за това е устойчивостта на лактоза, която преди хиляди години позволи на северните европейци да метаболизират животинското мляко.

В допълнение към непрекъснатото изменение на фенотипа, еволюционната биология на развитието изброява сложни, прекъснати спонтанни вариации в едно и също поколение. Всички видове имат фенотипни изменения. Вариациите не са изключение, те са норма. Разнообразието на определени характеристики в един и същи вид не е равномерно разпределено пространствено. Например, различните популации често проявяват променливост, като например индивиди с различни телесни размери. Всички фенотипични вариации на популациите на един вид доказват еволюционните процеси.

Фенотипичната вариация е крайъгълен камък на естествения подбор и по този начин дава на индивидите в различни среди предимства за оцеляване. Разликите между цветовете на очите и косата на човека са най-известният пример за вариация в човешкия вид.В видове като зебра, принципът на фенотипично изменение се появява, например, в ивичните разлики на видовете зебра. Зебрата на Бърчъл има около 25 ивици, планински зебри около 40, а зебрата на Греви дори около 80.

Болести и неразположения

Има безброй примери за фенотипна промяна в човешкия вид. Някои от тях са свързани с болести. Серповидноклетъчната анемия, например, е резултат от фенотипна промяна. Това заболяване произвежда сърповидна деформация на червените кръвни клетки, която е свързана с нарушения на кръвообращението. Серповидноклетъчната анемия е не само болест, но и лечебна промяна. Устойчивостта срещу малария върви ръка за ръка с деформацията на червените кръвни клетки. Тази устойчивост на малария означаваше еволюционни предимства и по този начин издържа на естествения подбор. Мутация, развита от фенотипичната вариация, която все още е често срещана в човешкия вид и до днес.

Най-известният пример за ползите от фенотипните вариации е лактозната поносимост при хора. Първоначално извън детската възраст човешкият вид не е в състояние да метаболизира млякото и млечните продукти. Тази непоносимост към лактоза с течение на времето изчезна поради фенотипна промяна за почти всички индивиди в Северна Европа. Тъй като способността за метаболизиране на млякото и млечните продукти беше свързана със значителни еволюционни предимства за хората, фенотипът имаше обратно действие върху генотипа чрез генетична мутация. Оттогава толерантността към лактоза се счита за норма за хората от Северна Европа. Независимо от това, в същото време фенотипите с първоначалната непоносимост към лактоза съществуват в човешкия вид.

В допълнение към тези взаимоотношения фенотипната промяна също играе роля за заболявания, особено за наследствени клинични картини. Колкото по-дълго е разпространено определено заболяване при един вид, толкова по-вероятно е да има фенотипни вариации на същото заболяване. По този начин една и съща клинична картина може да причини голямо разнообразие от симптоми след няколко поколения. Използвайки подтиповете на заболяване, е възможно грубо да се разбере колко дълго се разпространява болестта в един вид.

Фенотипната вариация се среща и при наследствени заболявания, които могат да бъдат предизвикани само от определени екзогенни фактори. Ракът, например, може да бъде присъщ на генотипа, но все още не избухва във всеки фенотип.