การเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์

การเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ อธิบายลักษณะต่างๆของบุคคลที่มีจีโนไทป์เดียวกัน หลักการนี้เป็นที่รู้จักโดยนักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการดาร์วิน โรคเช่นโรคโลหิตจางชนิดเคียวมีพื้นฐานมาจากการเปลี่ยนแปลงของฟีโนไทป์และเดิมเกี่ยวข้องกับความได้เปรียบทางวิวัฒนาการ

ความผันแปรของฟีโนไทป์คืออะไร?

ฟีโนไทป์อธิบายลักษณะที่แท้จริงของสิ่งมีชีวิตรวมถึงลักษณะเฉพาะของแต่ละบุคคล แทนที่จะอ้างถึงลักษณะทางสัณฐานวิทยาคำนี้หมายถึงลักษณะทางสรีรวิทยาและลักษณะทางพฤติกรรม ฟีโนไทป์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น แต่ยังพิจารณาจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมเป็นหลัก

ด้วยความผันแปรของฟีโนไทป์ชีววิทยาหมายถึงลักษณะที่แตกต่างกันระหว่างบุคคลในสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันแม้จะมีจีโนไทป์ที่พบบ่อยบุคคลก็ใช้ฟีโนไทป์ที่แตกต่างกันเนื่องจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม

หลักการของการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ย้อนกลับไปที่ข้อสังเกตของชาวฝรั่งเศส Georges Cuvier และÉtienne Geoffroy Saint-Hilaire มีการอธิบายครั้งแรกในบริเตนใหญ่โดย Erasmus Darwin และ Robert Chambers ในที่สุดชาร์ลส์ดาร์วินก็ทำให้รูปแบบฟีโนไทป์เป็นที่รู้จักกันดีขึ้น แต่ตามความรู้ในปัจจุบันไม่ถือว่าเป็นคนแรกที่อธิบายปรากฏการณ์นี้ ในการเชื่อมต่อกับการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์เขาใช้การแสดงออกของความแตกต่างและอธิบายว่าลักษณะเฉพาะของฟีโนไทป์เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ตามรุ่นและตัวแทนแต่ละคนของเผ่าพันธุ์จะก้าวไปไกลและห่างไกลจากลักษณะทางเชื้อชาติ

ฟังก์ชันและงาน

กฎของเมนเดลอธิบายการแปรผันของฟีโนไทป์ในแง่ง่ายๆ เมนเดลตรวจสอบการถ่ายทอดลักษณะเฉพาะในพืช ตัวอย่างเช่นเขาสังเกตสีของดอกไม้และพืชที่มีโทนสีแดงและสีขาวซึ่งกันและกัน ฟีโนไทป์ของบุคคลที่ได้รับการผสมพันธุ์มีทั้งสีแดงหรือสีขาว จีโนไทป์ของพืชมีข้อมูลสำหรับดอกไม้สีแดงและสีขาวสำหรับลูกหลานทุกคน ดังนั้นการบังคับใช้สีจึงไม่สามารถคาดการณ์ได้จากจีโนไทป์เพียงอย่างเดียว

การเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ไม่ได้ถูกกำหนดโดยการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม แต่สามารถนำไปสู่การกลายพันธุ์ในช่วงหลายชั่วอายุคน ฟีโนไทป์ในภายหลังไม่สามารถอ่านได้อย่างชัดเจนจากจีโนม จีโนไทป์ที่เฉพาะเจาะจงไม่สามารถอนุมานได้อย่างชัดเจนจากฟีโนไทป์ ความสัมพันธ์ระหว่างจีโนไทป์และฟีโนไทป์ยังค่อนข้างไม่ชัดเจน

ตามทฤษฎีวิวัฒนาการสังเคราะห์ของดาร์วินการเปลี่ยนแปลงที่เล็กที่สุดในฟีโนไทป์กลายเป็นการเปลี่ยนแปลงลักษณะที่ปรากฏอย่างชัดเจนในช่วงวิวัฒนาการซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้ถึงการเปลี่ยนแปลงของสายพันธุ์ การเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ในฟีโนไทป์สามารถเชื่อมโยงกับความได้เปรียบในการคัดเลือกทางภูมิศาสตร์และส่งผลให้มีสายพันธุ์ย่อยที่ จำกัด ทางภูมิศาสตร์สองชนิดที่ยังคงอยู่เคียงข้างกัน ตัวอย่างหนึ่งคือการคงอยู่ของแลคโตสซึ่งเมื่อหลายพันปีก่อนอนุญาตให้ชาวยุโรปตอนเหนือเผาผลาญนมจากสัตว์ได้

นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องของฟีโนไทป์แล้วชีววิทยาพัฒนาการทางวิวัฒนาการยังแสดงการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเองที่ซับซ้อนและไม่ต่อเนื่องในรุ่นเดียวกัน ทุกชนิดมีความผันแปรของฟีโนไทป์ รูปแบบต่างๆไม่มีข้อยกเว้นเป็นบรรทัดฐาน การเปลี่ยนแปลงของลักษณะบางอย่างภายในสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันจะไม่กระจายไปตามพื้นที่อย่างเท่าเทียมกัน ตัวอย่างเช่นประชากรที่แตกต่างกันมักมีความแปรปรวนเช่นบุคคลที่มีขนาดร่างกายต่างกัน การเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ทั้งหมดของประชากรของสิ่งมีชีวิตหนึ่งชนิดพิสูจน์ให้เห็นถึงกระบวนการวิวัฒนาการ

ความผันแปรของฟีโนไทป์เป็นรากฐานที่สำคัญของการคัดเลือกโดยธรรมชาติและทำให้แต่ละคนมีความได้เปรียบด้านสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันเพื่อความอยู่รอด ความแตกต่างระหว่างสีตาและสีขนบางครั้งก็เป็นตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดของการเปลี่ยนแปลงภายในสายพันธุ์ของมนุษย์ในสายพันธุ์เช่นม้าลายหลักการของการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์จะปรากฏขึ้นเช่นในความแตกต่างของลายทางของสายพันธุ์ม้าลาย ม้าลายของ Burchell มีประมาณ 25 ลายม้าลายภูเขาประมาณ 40 ตัวและม้าลาย Grevy's ถึง 80 ตัว

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

มีตัวอย่างมากมายของการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ในสายพันธุ์มนุษย์ บางคนเกี่ยวข้องกับโรค ตัวอย่างเช่นโรคโลหิตจางเซลล์เคียวเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ โรคนี้ก่อให้เกิดความผิดปกติของเม็ดเลือดแดงรูปเคียวซึ่งเกี่ยวข้องกับความผิดปกติของการไหลเวียนโลหิต โรคโลหิตจางชนิดเคียวไม่เพียง แต่เป็นโรคเท่านั้น แต่ยังเป็นรูปแบบการรักษาอีกด้วย ความต้านทานต่อโรคมาลาเรียไปพร้อมกับการเปลี่ยนรูปของเม็ดเลือดแดง ความต้านทานโรคมาลาเรียนี้หมายถึงข้อดีของการวิวัฒนาการดังนั้นจึงทนต่อการคัดเลือกโดยธรรมชาติ การกลายพันธุ์ที่พัฒนาขึ้นจากรูปแบบฟีโนไทป์ที่ยังคงพบเห็นได้ทั่วไปในสายพันธุ์มนุษย์จนถึงทุกวันนี้

ตัวอย่างที่รู้จักกันดีของประโยชน์ของรูปแบบฟีโนไทป์คือความทนทานต่อแลคโตสในมนุษย์ แต่เดิมสายพันธุ์ของมนุษย์ไม่สามารถเผาผลาญนมและผลิตภัณฑ์จากนมได้ การแพ้แลคโตสนี้หายไปเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากความผันแปรของฟีโนไทป์สำหรับคนเกือบทั้งหมดในยุโรปเหนือ เนื่องจากความสามารถในการเผาผลาญนมและผลิตภัณฑ์จากนมมีความเกี่ยวข้องกับข้อได้เปรียบเชิงวิวัฒนาการที่สำคัญสำหรับมนุษย์ฟีโนไทป์จึงมีผลย้อนหลังต่อจีโนไทป์ผ่านการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม ตั้งแต่นั้นมาความทนทานต่อแลคโตสถือเป็นบรรทัดฐานสำหรับชาวยุโรปตอนเหนือ อย่างไรก็ตามในขณะเดียวกันฟีโนไทป์ที่มีการแพ้แลคโตสดั้งเดิมยังคงมีอยู่ในสายพันธุ์ของมนุษย์

นอกเหนือจากความสัมพันธ์เหล่านี้ความผันแปรของฟีโนไทป์ยังมีบทบาทต่อโรคโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับภาพทางคลินิกที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม ยิ่งมีการแพร่กระจายของโรคในสิ่งมีชีวิตชนิดใดชนิดหนึ่งเป็นเวลานานเท่าใดก็ยิ่งมีโอกาสที่จะมีความผันแปรของฟีโนไทป์ของโรคเดียวกันได้มากขึ้น ด้วยวิธีนี้ภาพทางคลินิกเดียวกันอาจทำให้เกิดอาการหลากหลายหลังจากหลายชั่วอายุคน การใช้ชนิดย่อยของโรคทำให้สามารถเข้าใจได้คร่าวๆว่าโรคแพร่กระจายในประเภทใดประเภทหนึ่งเป็นเวลานานเท่าใด

การเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ยังเกิดขึ้นในโรคทางพันธุกรรมที่สามารถเกิดได้จากปัจจัยภายนอกบางอย่างเท่านั้น ตัวอย่างเช่นมะเร็งสามารถมีอยู่ในจีโนไทป์ได้ แต่ยังไม่แตกออกในทุกฟีโนไทป์