Фенотип: наблюдаемые признаки и их определяющие факторы.
Phenotype
Фенотип в генетике: определяющие признаки организма, зависящие от генотипа и среды. Морфология, поведение, развитие – всё это фенотип. Полиморфизм видов.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Совокупность наблюдаемых характеристик или признаков организма – нетехническое введение в тему.
Composite of the organism's observable characteristics or traits
a non technical introduction to the topic
В генетике фенотип – это набор наблюдаемых характеристик или признаков организма. Этот термин охватывает морфологию организма (физическую форму и структуру), процессы его развития, биохимические и физиологические свойства, поведение и продукты поведения. Фенотип организма формируется под влиянием двух основных факторов: экспрессии генетического кода организма (его генотипа) и воздействия факторов окружающей среды. Оба фактора могут взаимодействовать, оказывая дополнительное влияние на фенотип. Если в одной популяции вида существует два или более отчетливо различающихся фенотипов, то вид называют полиморфным. Хорошо известным примером полиморфизма является окраска лабрадоров-ретриверов; хотя цвет шерсти определяется множеством генов, он явно проявляется в окружающей среде в виде желтого, черного и коричневого цветов. Ричард Докинз в 1978 году. Это различие напоминает то, что было предложено Августом Вейсманом (1834–1914), который разграничивал зародышевую плазму (наследственность) и соматические клетки (тело). В более поздней работе «Эгоистичный ген» (1976) Докинз определил эти концепции как репликаторы и векторы.
In genetics, the phenotype is the set of observable characteristics or traits of an organism. The term covers the organism's morphology (physical form and structure), its developmental processes, its biochemical and physiological properties, its behavior, and the products of behavior. An organism's phenotype results from two basic factors: the expression of an organism's genetic code (its genotype) and the influence of environmental factors. Both factors may interact, further affecting the phenotype. When two or more clearly different phenotypes exist in the same population of a species, the species is called polymorphic. A well documented example of polymorphism is Labrador Retriever coloring; while the coat color depends on many genes, it is clearly seen in the environment as yellow, black, and brown. Richard Dawkins in 1978 The distinction resembles that proposed by August Weismann (1834–1914), who distinguished between germ plasm (heredity) and somatic cells (the body). More recently, in The Selfish Gene (1976), Dawkins distinguished these concepts as replicators and vehicles.
Расширенный фенотип
Ричард Докинз описал фенотип, включающий все эффекты, которые ген оказывает на окружающую среду, в том числе на другие организмы, как расширенный фенотип, утверждая, что «поведение животного стремится максимизировать выживание генов, ответственных за это поведение, независимо от того, находятся ли эти гены в теле конкретного животного, демонстрирующего это поведение». Например, бобр, изменяя окружающую среду, строя плотину, выражает свои гены, подобно тому, как выражают их его резцы, которые он использует для изменения среды. Аналогично, когда птица выкармливает птенца-паразита, например кукушку, она невольно расширяет свой фенотип; и когда гены орхидеи влияют на поведение шмеля-орхидофила, увеличивая опыление, или когда гены павлина влияют на выбор самок при спаривании, фенотип также расширяется. По мнению Докинза, гены отбираются по их фенотипическим эффектам. Большинство других биологов согласны с тем, что концепция расширенного фенотипа имеет значение, но считают, что ее роль в основном объяснительная, а не помогающая в разработке экспериментальных исследований.
Richard Dawkins described a phenotype that included all effects that a gene has on its surroundings, including other organisms, as an extended phenotype, arguing that "An animal's behavior tends to maximize the survival of the genes 'for' that behavior, whether or not those genes happen to be in the body of the particular animal performing it." For instance, an organism such as a beaver modifies its environment by building a beaver dam; this can be considered an expression of its genes, just as its incisor teeth are—which it uses to modify its environment. Similarly, when a bird feeds a brood parasite such as a cuckoo, it is unwittingly extending its phenotype; and when genes in an orchid affect orchid bee behavior to increase pollination, or when genes in a peacock affect the copulatory decisions of peahens, again, the phenotype is being extended. Genes are, in Dawkins's view, selected by their phenotypic effects. Other biologists broadly agree that the extended phenotype concept is relevant, but consider that its role is largely explanatory, rather than assisting in the design of experimental tests.
Гены и фенотипы
Фенотипы определяются взаимодействием генов и окружающей среды, но механизм для каждого гена и фенотипа различен. Например, фенотип альбинизма может быть вызван мутацией в гене, кодирующем тирозиназу, ключевой фермент в образовании меланина. Однако воздействие ультрафиолетового излучения может увеличить продукцию меланина, следовательно, окружающая среда также играет роль в формировании этого фенотипа. Для большинства сложных фенотипов точный генетический механизм остается неизвестным. Например, до сих пор неясно, как гены определяют форму костей или человеческого уха. Экспрессия генов играет решающую роль в определении фенотипов организмов. Уровень экспрессии генов может влиять на фенотип организма. Например, если ген, кодирующий определенный фермент, экспрессируется на высоком уровне, организм может производить больше этого фермента и проявлять определенный признак. С другой стороны, если ген экспрессируется на низком уровне, организм может производить меньше фермента и проявлять другой признак. Экспрессия генов регулируется на различных уровнях, и каждый из этих уровней может влиять на определенные фенотипы, включая транскрипционную и посттранскрипционную регуляцию. На изменения уровня экспрессии генов могут влиять различные факторы, такие как условия окружающей среды, генетические вариации и эпигенетические модификации. Эти модификации могут зависеть от факторов окружающей среды, таких как диета, стресс и воздействие токсинов, и оказывать значительное влияние на фенотип организма. Некоторые фенотипы могут быть результатом изменений в экспрессии генов, вызванных этими факторами, а не изменений генотипа. Эксперимент с использованием методов машинного обучения, анализирующих экспрессию генов, измеренную с помощью секвенирования РНК, может содержать достаточно сигнала для разделения индивидуумов в контексте прогнозирования фенотипа.
Phenotypes are determined by an interaction of genes and the environment, but the mechanism for each gene and phenotype is different. For instance, an albino phenotype may be caused by a mutation in the gene encoding tyrosinase which is a key enzyme in melanin formation. However, exposure to UV radiation can increase melanin production, hence the environment plays a role in this phenotype as well. For most complex phenotypes the precise genetic mechanism remains unknown. For instance, it is largely unclear how genes determine the shape of bones or the human ear. Gene expression plays a crucial role in determining the phenotypes of organisms. The level of gene expression can affect the phenotype of an organism. For example, if a gene that codes for a particular enzyme is expressed at high levels, the organism may produce more of that enzyme and exhibit a particular trait as a result. On the other hand, if the gene is expressed at low levels, the organism may produce less of the enzyme and exhibit a different trait. Gene expression is regulated at various levels and thus each level can affect certain phenotypes, including transcriptional and post transcriptional regulation. Changes in the levels of gene expression can be influenced by a variety of factors, such as environmental conditions, genetic variations, and epigenetic modifications. These modifications can be influenced by environmental factors such as diet, stress, and exposure to toxins, and can have a significant impact on an individual's phenotype. Some phenotypes may be the result of changes in gene expression due to these factors, rather than changes in genotype. An experiment involving machine learning methods utilizing gene expression measured from RNA sequencing can contain enough signal to separate individuals in the context of phenotype prediction.
Эволюционное происхождение фенотипа
Мир РНК — это гипотетический доклеточный этап в эволюционной истории жизни на Земле, на котором самореплицирующиеся молекулы РНК распространялись до эволюции ДНК и белков. Сложенная в трехмерную структуру первая молекула РНК, обладавшая рибозимной активностью, способствующей репликации и предотвращающей разрушение, представляла бы собой первый фенотип, а нуклеотидная последовательность этой первой самореплицирующейся молекулы РНК — исходный генотип.
The RNA world is the hypothesized pre cellular stage in the evolutionary history of life on earth, in which self replicating RNA molecules proliferated prior to the evolution of DNA and proteins. The folded three dimensional physical structure of the first RNA molecule that possessed ribozyme activity promoting replication while avoiding destruction would have been the first phenotype, and the nucleotide sequence of the first self replicating RNA molecule would have been the original genotype.