Istilah fenotip secara harfiah bermaksud "bentuk yang ditunjukkan", dan dapat didefinisikan sebagai kumpulan ciri-ciri organisma yang dapat dilihat yang merupakan hasil dari ekspresi gennya dan interaksinya dengan persekitaran yang mengelilinginya.
Menurut Manher dan Kary pada tahun 1997, fenotip organisma hanyalah sekumpulan semua jenis sifat atau watak yang dimiliki oleh salah satu atau salah satu subsistemnya. Ia merujuk kepada apa-apa jenis sifat fizikal, fisiologi, biokimia, ekologi atau bahkan tingkah laku.
Variasi jenis fenotipik pada warna mata manusia (Sumber: LeuschteLampe melalui Wikimedia Commons)
Oleh itu, penulis ini menganggap bahawa setiap fenotip adalah hasil dari ekspresi subset dalam genotip organisma yang berkembang di persekitaran tertentu.
Dianggap sebagai "bapa genetik", Gregor Mendel, lebih dari 150 tahun yang lalu, adalah orang pertama yang mengkaji dan menggambarkan ciri-ciri keturunan organisma, hanya tanpa menyusun istilah moden yang digunakan sekarang.
Pada dekad pertama tahun 1900-an, Wilhelm Johannsen memperkenalkan konsep asas fenotip dan genotip kepada sains. Sejak itu, ini menjadi topik perbahasan, kerana pengarang yang berbeza menggunakannya untuk tujuan yang berbeza dan beberapa teks menunjukkan ketidakkonsistenan tertentu mengenai penggunaannya.
Ciri-ciri fenotipik
Dari sudut pandangan beberapa pengarang, fenotip adalah ekspresi fizikal watak pada seseorang individu dan ditentukan secara genetik. Sebilangan besar fenotip dihasilkan oleh tindakan bersama lebih dari satu gen, dan gen yang sama dapat turut serta dalam pembentukan lebih dari satu fenotip tertentu.
Ciri-ciri fenotipik dapat dipertimbangkan pada berbagai tingkatan, kerana seseorang dapat berbicara tentang spesies, populasi, individu, sistem dalam individu tersebut, sel-sel mana-mana organ mereka dan bahkan protein dan organel sel dalaman sel tertentu.
Sekiranya, misalnya, kita berbicara tentang spesies burung, banyak ciri fenotipik dapat ditentukan: warna bulu, suara lagu, etologi (tingkah laku), ekologi, dan lain-lain, dan sifat-sifat ini dan lain-lain dapat dibezakan di mana-mana populasi ini spesies.
Oleh itu, adalah mudah untuk memastikan bahawa individu dari spesies burung hipotesis ini juga akan mempunyai ciri-ciri fenotipik yang akan menjadikannya berbeza dan dapat dilihat secara berbeza dari individu lain dalam populasi yang sama, baik pada tahap makro dan mikroskopik.
Ini berlaku untuk semua organisma hidup: uniselular atau multiselular, haiwan atau tumbuhan, kulat, bakteria dan archaea, kerana tidak ada dua individu yang sama, walaupun mereka mempunyai urutan DNA yang sama.
Perbezaan fenotipik
Dua individu mungkin mempunyai ciri-ciri fenotipik yang serupa yang tidak berlaku daripada ekspresi gen yang sama. Walau bagaimanapun, walaupun dua individu berasal dari organisma yang pembiakannya aseksual ("klon"), kedua-dua ini tidak akan sama dengan fenotipikal.
Fakta ini disebabkan oleh fakta bahawa terdapat pelbagai mekanisme yang mengatur ciri fenotipik organisma yang tidak bergantung pada pengubahsuaian urutan DNA genom; yaitu, mereka berpartisipasi dalam pengaturan ekspresi gen yang akan menentukan fenotip tertentu.
Mekanisme ini dikenali sebagai mekanisme epigenetik ("epi" dari awalan Yunani "on" atau "in"); dan secara amnya ada kaitannya dengan metilasi (penambahan kumpulan metil (CH3) ke pangkalan sitosin DNA) atau dengan pengubahsuaian kromatin (kompleks histon protein dan DNA yang membentuk kromosom).
Genotip mengandungi semua arahan genetik yang diperlukan untuk pembinaan semua jenis tisu pada haiwan atau tumbuhan, tetapi epigenetik menentukan petunjuk mana yang "dibaca" dan dilaksanakan dalam setiap kes, sehingga menimbulkan fenotip yang dapat dilihat pada setiap individu.
Mekanisme epigenetik sering dikendalikan oleh faktor persekitaran yang selalu ditanggung seseorang semasa kitaran hidupnya. Walau bagaimanapun, mekanisme ini dapat berpindah dari satu generasi ke generasi yang lain tanpa mengira sama ada rangsangan awal telah dikeluarkan.
Oleh itu, walaupun terdapat banyak perbezaan fenotipik dengan adanya genotip yang berlainan, epigenetik juga memainkan peranan penting dalam mengatur ekspresi gen yang terdapat di dalamnya.
Perbezaan dengan genotip
Fenotip merujuk kepada setiap ciri yang dinyatakan dalam organisma yang mendiami lingkungan tertentu sebagai hasil dari ekspresi sekumpulan gen di dalamnya. Sebaliknya, genotip mempunyai kaitan dengan kompendium gen yang diwarisi yang dimiliki oleh organisma, sama ada gen itu dinyatakan atau tidak.
Genotip adalah ciri yang tidak dapat dielakkan, kerana kumpulan gen yang diwarisi oleh organisma pada dasarnya sama dari konsepsi hingga mati. Fenotip, sebaliknya, boleh dan memang berubah secara berterusan sepanjang hayat individu. Oleh itu, kestabilan genotip tidak menunjukkan fenotip yang tidak berubah.
Walaupun terdapat perbezaan ini dan terlepas dari pengaruh lingkungan yang besar, ada kemungkinan untuk menyimpulkan suatu fenotip dengan menganalisis genotipnya, kerana inilah yang pertama, yang menentukan fenotip. Ringkasnya, genotip inilah yang menentukan potensi pengembangan fenotip.
Contoh
Contoh yang baik mengenai pengaruh persekitaran persekitaran terhadap pembentukan fenotip adalah salah satu yang berlaku pada kembar yang sama (monozigotik) yang berkongsi semua DNA mereka, seperti rahim, keluarga dan rumah; dan mereka menunjukkan, bagaimanapun, ciri-ciri fenotipik yang bertentangan dalam tingkah laku, keperibadian, penyakit, IQ dan lain-lain.
Bakteria adalah contoh klasik lain dari variasi fenotipik yang berkaitan dengan persekitaran, kerana mereka mempunyai mekanisme yang kompleks untuk bertindak balas terhadap keadaan persekitaran yang cepat dan terus berubah. Atas sebab ini, adalah mungkin untuk mencari subpopulasi yang stabil yang mempunyai fenotip yang berlainan dalam populasi bakteria yang sama.
Tumbuhan boleh dianggap sebagai organisma yang paling banyak memanfaatkan mekanisme epigenetik untuk kawalan fenotip: tumbuhan yang tumbuh di persekitaran yang lembap dan panas menunjukkan sifat yang berbeza (fenotip) daripada yang akan ditunjukkan oleh tumbuhan yang sama di persekitaran yang sejuk dan kering, sebagai contoh.
Contoh fenotip juga bentuk dan warna bunga pada tumbuh-tumbuhan, ukuran dan bentuk sayap pada serangga, warna mata pada manusia, warna lapisan anjing, ukuran dan bentuk perawakan manusia, warna ikan, dll.
Rujukan
- Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D., & Miller, J. (2005). Pengenalan kepada Analisis Genetik (edisi ke-8). Freeman, WH & Syarikat.
- Klug, W., Cummings, M., & Spencer, C. (2006). Konsep Genetik (edisi ke-8). New Jersey: Pendidikan Pearson.
- Mahner, M., & Kary, M. (1997). Apa Sebenarnya Genom, Genotip dan Fenotip? Dan Bagaimana dengan Fenom? J. Theor. Biol., 186, 55-63.
- Pierce, B. (2012). Genetik: Pendekatan Konseptual. Freeman, WH & Syarikat.
- Rodden, T. (2010). Genetik untuk Dummies (edisi ke-2). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.
- Smits, WK, Kuipers, OP, & Veening, J. (2006). Variasi tipikal dalam bakteria: peranan peraturan maklum balas. Kajian semula jadi Mikrobiologi, 4, 259-271.
- Szyf, M., Weaver, I., & Meaney, M. (2007). Penjagaan ibu, perbezaan epigenome dan fenotipik dalam tingkah laku. Toksikologi Reproduktif, 24, 9–19.
- Wong, AHC, Gottesman, II, & Petronis, A. (2005). Perbezaan fenotipik dalam organisma identik genetik: perspektif epigenetik. Genetik Molekul Manusia, 14 (1), 11–18.