Генотип и фенотип

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Понятия «генотип» и «фенотип». Изменчивость и ее виды...……………….4

2. Фенотип как результат взаимодействия генотипа со средой………………..7

3. Понятие о норме и диапазоне реакции………………...…………………….10

Заключение………………………………………………………………………15

Список использованной литературы…………………………………………17

 

 

Введение

 

Понятия «генотип» и «фенотип»  теснейшим образом связаны с понятиями «наследственность» и «среда», но не идентичны им. Эти понятия ввел В. Иоганнсен в 1909 г.

Понятием «генотип» обозначается сумма всех генов организма, наследственная конституция организма, совокупность всех наследственных задатков данной клетки или организма, т.е. набор  генов, состоящих из молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и организованных в  хромосомный ряд.

Генотип организма является результатом слияния двух гамет (яйцеклетки и оплодотворяющего ее спермия). Понятием «фенотип» обозначаются любые проявления живущего организма - его морфологические, физиологические, психологические и поведенческие  особенности.

Фенотипы не наследуются, а формируются в течение жизни; они - продукт чрезвычайно сложного взаимодействия генотипа и среды. Важно  отметить, что существуют единичные  признаки, фенотип которых полностью  определяется их генетическими механизмами. Примеры таких признаков - полидактилия (наличие добавочного пальца) или  группа крови человека. Однако подобных признаков совсем немного, и за очень  редким исключением фенотип признака определяется совместным влиянием генотипа и среды, в которой этот генотип  существует.

Для любого генотипа существует диапазон сред, в котором он может  проявить себя «максимально»; среду, одинаково  благоприятную для всех генотипов, найти нельзя. Дело не в обогащенности сред, а в их качественном разнообразии.

Целью данной работы является изучение сущности генотипа и фенотипа как психологических явлений.

 

1. Понятия «генотип» и «фенотип». Изменчивость и ее виды

 

Предмет генетического исследования — изучение интериндивидуальной изменчивости признаков и состояний (так называемых Фенотипов) средствами молекулярной, биохимической и биометрической генетики. Психологические переменные тоже можно понимать как фенотипы: это и относительно стабильные во времени свойства, такие как личностные признаки, и наступающие время от времени, нередко интермиттирующие состояния (например, эпизоды болезни).

Неслучайное частое проявление одного признака или похожих признаков (фенотипов) в семье может быть обусловлено:

(1) генетическими причинами,  то есть определенные аллели  повышают вероятность проявления  какого-то признака;

(2) факторами семейного  окружения, которые неслучайно  часто влияют на членов одной  и той же семьи;

(3) суммарным взаимодействием  или взаимодействием между семейными  причинными компонентами (1) и (2); это можно предположить для  большинства неорганически обусловленных психических заболеваний, которые обнаруживают семейное накопление. Но взаимодействия могут происходить также между различными семейными и индивидуально-специфическими факторами.

На проявленное поведение  могут влиять три типа взаимодействий¹:

- Пассивное взаимодействие. Если члены семьи живут вместе, то не только генетическая вариантность, но и характеристики семейного окружения у них общие; генетические факторы и факторы окружающей среды ассоциированы друг с другом, и эта ассоциация передается в семье.

- Реактивное взаимодействие. Генетически обусловленное поведение кого-то из членов семьи (идентифицированного случая) индуцирует реакции у связанных с ним лиц, что, в свою очередь, воздействует на идентифицированный случай. Следовательно, эта реакция представляет собой фактор окружения, который передается генетически.

- Активное взаимодействие. Некоторые генетические диспозиции могут мотивировать носителя гена к созданию определенных окружающих условий.

Соотношение между фенотипом  и генотипом при большинстве  заболеваний неоднозначно (генетическая гетерогения): в основе определенного фенотипа могут лежать разные генетические механизмы.

Изменчивость организмов проявляется в разнообразии особей (одного вида, породы или сорта), отличающихся друг от друга по комплексу признаков, свойств и качеств. Причины тому могут быть разными. В одних случаях  данные различия (при одинаковых генотипах  у организмов) определяются условиями  среды, в которых происходит развитие особей. В других — различия обусловлены  неодинаковыми генотипами организмов. На основании этого выделяют два  типа изменчивости: ненаследственную (модификационную, фенотипическую) и наследственную (генотипическую).

Модификационная (фенотипическая) изменчивость заключается в том, что под действием разных условий внешней среды у организмов одного вида, генотипически одинаковых, наблюдается изменение признаков (фенотипа). Изменения эти индивидуальны и не наследуются, т. е. не передаются особям следующих поколений. 

Биологическое значение модификационной изменчивости заключается в обеспечении индивидуальной приспособляемости организма к различным условиям внешней среды.

Рассмотрим пример. Представим себе, что два брата, однояйцовых близнеца (т. е. с идентичными генотипами) выбрали еще в детстве разные увлечения: один посвятил себя тяжелой атлетике, а другой — игре на скрипке. Очевидно, через десяток лет между ними будет наблюдаться существенное физическое различие. И также ясно, что у спортсмена его новорожденный сын не родится с «атлетическими» признаками.

Изменения фенотипа под воздействием условий внешней среды могут  происходить не беспредельно, а только в ограниченном диапазоне (широком  или узком), который обусловлен генотипом. Диапазон, в пределах которого признак  может изменяться, носит название нормы реакции. Так, например, признаки у коров, учитываемые в животноводстве, — удойность (т. е. количество вырабатываемого молока) и жирность молока — могут изменяться, но в разных пределах. В зависимости от условий содержания и кормления животных удойность варьируется существенно (от стаканов до нескольких ведер в сутки). В данном случае говорят о широкой норме реакции. А вот жирность молока очень незначительно колеблется в зависимости от условий содержания (всего на сотые доли процента), т. е. этот признак характеризуется узкой нормой реакции.

Итак, условия внешней  среды обусловливают изменения  признака в пределах нормы реакции. Границы же последней продиктованы генотипом. Следовательно, изменения самой нормы реакции могут произойти только в результате изменения генотипа (т. е. в результате генотипической изменчивости).

Наследственная (генотипическая) изменчивость.

В данном случае происходит изменение генотипа и как результат  меняются признаки (или их комбинации). Новые признаки наследуются, т. е. передаются последующим поколениям организмов.

Выделяют две формы  наследственной изменчивости -комбинативную и мутационную. При комбинативной сами гены не меняются, другим становится лишь их сочетание. При этой форме изменчивости имеющиеся признаки комбинируются (в ряду поколений особей) по-разному, что создает большое разнообразие организмов. Комбинативная изменчивость осуществляется в процессе полового размножения. 

2. Фенотип как результат взаимодействия генотипа со средой

 

Каждый биологический  вид имеет свойственный только ему  фенотип. Он формируется в соответствии с наследственной информацией, заложенной в генах. Однако в зависимости  от изменений внешней среды состояние  признаков варьирует от организма  к организму, в результате чего возникают  индивидуальные различия — изменчивость.

Зависимость проявления генотипа, влияния генов на формирование фенотипа от условий среды. Модификационная изменчивость — изменение фенотипа, не связанное с изменением генотипа. Пример: разрезанную вдоль одну половину корня одуванчика выращивали в горах, а другую на равнине. В горах из нее выросло растение с мелкими листьями, низкое, а на равнине высокое, с крупными листьями. Причины различий — влияние условий среды (при одинаковом генотипе).

В процессе развития осуществляется последовательное включение генов  и синтез тех белков, которые они  кодируют (экспрессия генов). В результате происходит развитие всех признаков  и свойств организма, которые  и составляют его фенотип.

Таким образом, фенотип - это  продукт реализации той генетической программы, которая содержится в  генотипе.

Однако генотип не однозначно определяет фенотип - в большей или  меньшей степени он зависит и  от внешних условий. Иногда фенотипы в разных условиях отличаются крайне резко. Например, бабочка арашния дает в год два поколения новых бабочек. Весенние, вышедшие из перезимовавших куколок, очень сильно отличаются от бабочек с тем же генотипом, развивающихся летом (их раньше считали разными видами). Сосны в лесу высокие, и стройные, а на открытом пространстве - развесистые. Форма листьев водяного лютика зависит от того, в воде или в воздухе оказался лист.

Способность к изменениям фенотипа, предусмотренную генетической программой, называют нормой реакции. Обычно чем разнообразнее условия  обитания вида, тем шире у него норма реакции.

Если условия среды  резко отличаются от тех, к которым  вид приспособлен, развитие организма  нарушается, и он погибает.

Рецессивные аллели не всегда отражаются в признаках фенотипа, но сохраняются и могут быть переданы потомству. Это важно знать для  понимания механизма эволюции, так  как естественный отбор действует  только на фенотипы, а отбираются при  этом, т. е. передаются потомству и  остаются в популяции, генотипы.

Взаимоотношение между генотипом  и фенотипом не исчерпывается  взаимодействием доминантных и  рецессивных аллелей, а включает взаимодействие многих генов друг с  другом. Механизмы этих взаимодействий в развитии организма, как и механизмы  развития вообще, во многом непонятны. Но само разделение единого понятия  о наследственности на два - генотип  и фенотип, осуществленное фактически Г. Менделем (этих терминов он не знал), было большим открытием в биологии.

Итак, весь процесс развития от оплодотворенной яйцеклетки до взрослого организма происходит не только под непрерывным регулирующим влиянием генотипа, но и под влиянием множества различных условий среды, в которых находится растущий организм. Поэтому необычайная изменчивость, свойственная живым организмам, обусловлена не только огромным разнообразием генотипов, возникающим вследствие рекомбинации генов и мутационного процесса, но в значительной степени объясняется и тем, что отдельные индивиды развиваются в различающихся условиях среды.

С давних пор идет полемика о том, что важнее для формирования организма - среда или генетическая конституция. Особенно острые споры  разгораются там, где дело касается поведения человека, его психологических  характеристик - темперамента, умственных способностей, черт личности. Не случайно, что именно с вопроса о природе  умственной одаренности начались исследования в области генетики человека. Ф. Гальтон первым в научном трактате поставил рядом два понятия, которые в той или иной форме не сходят со страниц научной литературы до наших дней. Это понятия - "nature and nurture", то есть "природа и условия воспитания".

Генетиков, и генетиков  поведения в частности, часто  упрекают в отрицании роли среды. Однако такой упрек совершенно необоснован. Одним из основных постулатов генетики является тезис о том, что фенотип представляет собой результат взаимодействия генотипа и среды. В процессе этого взаимодействия и возникает то многообразие фенотипических проявлений, которое характерно для большинства признаков человека, относящихся к категории количественных и образующих непрерывный ряд изменчивости².

 

 

3. Понятие о норме и диапазоне реакции

 

Еще два понятия, овладение  которыми чрезвычайно важно для  правильного понимания отношений  между генотипом и фенотипом, — это «норма реакции» и «диапазон  реакции». Семантические поля этих двух понятий близки, однако между  ними существуют весьма значимые различия. Описывая далее взаимоотношения  между этими понятиями, мы сначала  остановимся на том, что является для них общим, а затем —  на их отличительных признаках.

Общее в понятиях нормы  и диапазона реакции заключается  в следующем. Нормой (диапазоном) реакции  данного генотипа называется система, описывающая множество фенотипов, существование которых потенциально возможно в том случае, если данный генотип будет находиться во взаимодействии с определенными средами. Понятия и нормы, и диапазона реакции предполагают, что каждый генотип ассоциируется с определенным, характерным для него, рядом фенотипов, формирующихся в разных средах. Упрощенно понятие нормы (диапазона) реакции можно представить следующим образом³:

Каждому генотипу соответствует  своя определенная норма (диапазон) реакции.

Различия в понятиях нормы  и диапазона реакции состоят  в следующем. Рассмотрим гипотетический пример, касающийся фенотипического  признака, который отражает какие-то специфические способности. Предположим, существует 4 генотипа (1, 2, 3, 4), и все  эти генотипы могут быть одновременно помещены в разные типы сред, отличающиеся друг от друга по уровню разнообразия и обогащенности. Схематически эта ситуация отражена на рис. По оси абсцисс отложены «уровни» среды, а по оси ординат — условные фенотипические значения. Согласно рисунку, в обедненной среде разброс фенотипических значений относительно мал, и четыре генотипа проявляются в фенотипах, мало отличающихся друг от друга. Разброс фенотипических значений существенно возрастает в типичной среде и достигает максимума в среде обогащенной. Разница между значениями данного генотипа в обедненной и обогащенной средах называется диапазоном реакции этого генотипа.