Istilah fenotipe secara harfiah berarti "bentuk yang ditunjukkan", dan dapat didefinisikan sebagai sekumpulan karakteristik yang terlihat dari suatu organisme yang merupakan hasil ekspresi gennya dan interaksinya dengan lingkungan yang mengelilinginya.
Menurut Manher dan Kary pada tahun 1997, fenotipe suatu organisme hanyalah sekumpulan dari semua jenis sifat atau karakter yang dimilikinya atau salah satu subsistemnya. Ini mengacu pada semua jenis karakteristik fisik, fisiologis, biokimia, ekologi atau bahkan perilaku.
Variasi fenotip pada warna mata manusia (Sumber: LeuschteLampe via Wikimedia Commons)
Oleh karena itu, penulis ini menganggap bahwa fenotipe apa pun adalah hasil ekspresi subset dalam genotipe organisme yang berkembang di lingkungan tertentu.
Dianggap sebagai "bapak genetika", Gregor Mendel, lebih dari 150 tahun yang lalu, adalah orang pertama yang mempelajari dan mendeskripsikan karakteristik organisme yang dapat diwariskan, hanya tanpa menciptakan istilah modern yang digunakan saat ini.
Pada dekade pertama tahun 1900-an Wilhelm Johannsen memperkenalkan konsep dasar fenotipe dan genotipe ke dalam sains. Sejak itu, ini telah menjadi subyek banyak perdebatan, karena penulis yang berbeda menggunakannya untuk tujuan yang berbeda dan beberapa teks menunjukkan ketidakkonsistenan tertentu terkait penggunaannya.
Karakteristik fenotipe
Dari sudut pandang beberapa penulis, fenotipe adalah ekspresi fisik dari suatu karakter dalam individu dan ditentukan secara genetik. Kebanyakan fenotipe diproduksi oleh aksi bersama lebih dari satu gen, dan gen yang sama dapat berpartisipasi dalam pembentukan lebih dari satu fenotipe spesifik.
Karakteristik fenotipik dapat direnungkan pada berbagai tingkatan, karena seseorang dapat berbicara tentang suatu spesies, populasi, individu, sistem di dalam individu tersebut, sel-sel dari setiap organnya dan bahkan protein dan organel. sel internal dari sel tertentu.
Jika, misalnya, kita berbicara tentang spesies burung, banyak karakteristik fenotipik dapat didefinisikan: warna bulu, suara nyanyian, etologi (perilaku), ekologi, dll., Dan ciri-ciri ini dan lainnya dapat dibedakan dalam populasi mana pun. jenis.
Dengan demikian, mudah untuk memastikan bahwa individu dari spesies burung hipotetis ini juga akan memiliki karakteristik fenotipik yang membuatnya terlihat dan terukur berbeda dari individu lain dalam populasi yang sama, baik pada tingkat makro maupun mikroskopis.
Ini berlaku untuk semua organisme hidup: uniseluler atau multiseluler, hewan atau tumbuhan, jamur, bakteri, dan archaea, karena tidak ada dua individu yang identik, meskipun mereka berbagi urutan DNA yang sama.
Perbedaan fenotipe
Dua individu mungkin memiliki karakteristik fenotipik serupa yang tidak dihasilkan dari ekspresi gen yang sama. Namun, bahkan jika dua individu berasal dari organisme yang reproduksinya aseksual ("klon"), keduanya tidak akan pernah identik secara fenotip.
Fakta ini disebabkan oleh fakta bahwa terdapat beberapa mekanisme yang mengatur karakteristik fenotipik suatu organisme yang tidak bergantung pada modifikasi urutan DNA genom; artinya, mereka berpartisipasi dalam regulasi ekspresi gen yang akan menentukan fenotipe tertentu.
Mekanisme ini dikenal sebagai mekanisme epigenetik ("epi" dari prefiks Yunani "on" atau "in"); dan umumnya berkaitan dengan metilasi (penambahan gugus metil (CH3) ke basa sitosin DNA) atau dengan modifikasi kromatin (kompleks protein histon dan DNA yang menyusun kromosom).
Genotipe berisi semua instruksi genetik yang diperlukan untuk pembangunan semua jenis jaringan pada hewan atau tumbuhan, tetapi epigenetiklah yang menentukan instruksi mana yang "dibaca" dan dilakukan dalam setiap kasus, sehingga menimbulkan fenotipe yang dapat diamati dari setiap individu.
Mekanisme epigenetik sering kali dikendalikan oleh faktor lingkungan yang terus-menerus dialami oleh seseorang selama siklus hidupnya. Namun, mekanisme ini dapat berpindah dari satu generasi ke generasi lain terlepas dari apakah stimulus awal telah dihilangkan.
Jadi, meskipun banyak perbedaan fenotip yang berkaitan dengan keberadaan genotipe dasar yang berbeda, epigenetik juga memainkan peran penting dalam mengatur ekspresi gen yang terkandung di dalamnya.
Beda dengan genotipe
Fenotipe mengacu pada setiap karakteristik yang diekspresikan dalam organisme yang mendiami lingkungan tertentu sebagai hasil dari ekspresi sekumpulan gen di dalamnya. Di sisi lain, genotipe berkaitan dengan ringkasan gen yang diwariskan yang dimiliki organisme, apakah mereka diekspresikan atau tidak.
Genotipe adalah karakteristik yang tidak berubah-ubah, karena kumpulan gen yang diwarisi suatu organisme pada dasarnya sama dari pembuahan hingga kematian. Fenotipe, di sisi lain, dapat dan memang berubah terus menerus sepanjang hidup individu. Jadi, stabilitas genotipe tidak berarti fenotipe yang tidak berubah.
Terlepas dari perbedaan-perbedaan ini dan meskipun terdapat pengaruh lingkungan yang besar, adalah mungkin untuk menyimpulkan sebuah fenotipe dengan menganalisis genotipenya, karena ini adalah, pertama-tama, yang menentukan fenotipe. Singkatnya, genotipe inilah yang menentukan potensi perkembangan fenotipe.
Contoh
Contoh yang baik dari pengaruh lingkungan lingkungan pada pembentukan fenotipe adalah yang terjadi pada kembar identik (monozigot) yang berbagi semua DNA mereka, seperti rahim, keluarga dan rumah; namun mereka menunjukkan karakteristik fenotipe yang berlawanan secara diametris dalam perilaku, kepribadian, penyakit, IQ, dan lain-lain.
Bakteri adalah contoh klasik lain dari variasi fenotipik terkait lingkungan, karena mereka memiliki mekanisme kompleks untuk merespons kondisi lingkungan yang berubah dengan cepat dan terus menerus. Untuk alasan ini, dimungkinkan untuk menemukan subpopulasi stabil yang menghadirkan fenotipe berbeda dalam populasi bakteri yang sama.
Tumbuhan dapat dianggap sebagai organisme yang paling mengeksploitasi mekanisme epigenetik untuk pengendalian fenotipe: tumbuhan yang tumbuh di lingkungan yang lembab dan panas menunjukkan sifat yang berbeda (fenotipe) daripada tumbuhan yang akan ditunjukkan oleh tumbuhan yang sama dalam lingkungan yang dingin dan kering, sebagai contoh.
Contoh fenotipe juga bentuk dan warna bunga pada tumbuhan, ukuran dan bentuk sayap pada serangga, warna mata pada manusia, warna bulu anjing, ukuran dan bentuk perawakan manusia, warna ikan, dll.
Referensi
- Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D., & Miller, J. (2005). An Introduction to Genetic Analysis (edisi ke-8th). Freeman, WH & Company.
- Klug, W., Cummings, M., & Spencer, C. (2006). Concepts of Genetics (edisi ke-8th). New Jersey: Pendidikan Pearson.
- Mahner, M., & Kary, M. (1997). Apa Sebenarnya Genom, Genotipe, dan Fenotipe Itu? Dan Bagaimana dengan Phenomes? J. Theor. Biol., 186, 55-63.
- Pierce, B. (2012). Genetika: Pendekatan Konseptual. Freeman, WH & Company.
- Rodden, T. (2010). Genetics For Dummies (edisi ke-2nd). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.
- Smits, WK, Kuipers, OP, & Veening, J. (2006). Variasi fenotipe pada bakteri: peran regulasi umpan balik. Ulasan Alam Mikrobiologi, 4, 259–271.
- Szyf, M., Weaver, I., & Meaney, M. (2007). Asuhan ibu, perbedaan epigenom dan fenotipik dalam perilaku. Toksikologi Reproduksi, 24, 9–19.
- Wong, AHC, Gottesman, II, & Petronis, A. (2005). Perbedaan fenotipe pada organisme yang identik secara genetik: perspektif epigenetik. Genetika Molekuler Manusia, 14 (1), 11-18.