กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 10 นาที

ฟีโนไทป์

ใน ทางพันธุศาสตร์ ฟี โนไทป์ (จาก ภาษากรีกโบราณ φαίνω ( phaínō ) ' ปรากฏ แสดง ' และ τύπος ( túpos ) ' เครื่องหมาย ประเภท ' ) คือชุดของลักษณะหรือ คุณสมบัติ ที่สังเกตได้ ของ...

ฟีโนไทป์

เปลือกของหอยสองฝาชนิด Donax variabilisมีสีสันและ ลวดลาย ที่หลากหลาย ในแต่ละลักษณะภายนอก
ในที่นี้ แสดงความสัมพันธ์ระหว่างจีโนไทป์ และฟีโนไทป์โดยใช้ ตารางพุนเน็ตต์สำหรับลักษณะสีกลีบดอกในต้นถั่วลันเตา ตัวอักษร B และ b แทนยีนที่ควบคุมสี และภาพแสดงฟีโนไทป์ที่เกิดขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่าจีโนไทป์หลายแบบ (BB และ Bb) อาจให้ฟีโนไทป์เดียวกันได้ (กลีบดอกสีม่วง)

ในทางพันธุศาสตร์ฟีโนไทป์ (จากภาษากรีกโบราณφαίνω ( phaínō ) ' ปรากฏ แสดง'และτύπος ( túpos ) ' เครื่องหมาย ประเภท' ) คือชุดของลักษณะหรือคุณสมบัติ ที่สังเกตได้ ของสิ่งมีชีวิต [ 1 ] [ 2 ] คำนี้ครอบคลุมลักษณะทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตนอกเหนือจากจีโนม ไม่ว่าจะเปลี่ยนแปลงได้มากน้อยเพียงใด เช่น สัณฐานวิทยาของสิ่งมีชีวิต(รูปร่างและโครงสร้างทางกายภาพ) กระบวนการ พัฒนาการคุณสมบัติทางชีวเคมีและสรีรวิทยา ไม่ว่าจะย้อนกลับได้หรือไม่ได้ และพฤติกรรม ทั้งหมด เช่นการแสดงออกของนกยูง[ 3 ]

ฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตเกิดจากปัจจัยพื้นฐานสองประการ ได้แก่การแสดงออกของชุดยีนเฉพาะของสิ่งมีชีวิต ( จีโนไทป์ ) และอิทธิพลของปัจจัยสิ่งแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตนั้นประสบ ซึ่งส่งผลต่อการแสดงออกของยีนดังกล่าว และทำให้เกิดลักษณะเฉพาะขึ้นมา เนื่องจากกระบวนการพัฒนาเป็นปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม และปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับยีน จึงมีความแปรผันของฟีโนไทป์ในประชากรหนึ่งๆ สูงมาก ซึ่งเกินกว่าความแปรผันของจีโนไทป์เพียงอย่างเดียว[ 4 ]

ตัวอย่างหนึ่งของโพลีมอร์ฟิซึมที่มีการบันทึกไว้อย่างดีคือสีขนของสุนัขพันธุ์ลาบราดอร์รีทรีฟ เวอร์ แม้ว่าสีขนจะขึ้นอยู่กับยีนหลายตัว แต่ก็สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนในสภาพแวดล้อมเป็นสีเหลือง สีดำ และสีน้ำตาลริชาร์ด ดอว์กินส์ในปี 1978 [ 5 ]และอีกครั้งในหนังสือของเขาในปี 1982 เรื่อง The Extended Phenotypeแนะนำว่าเราสามารถพิจารณารังนกและโครงสร้างที่สร้างขึ้นอื่นๆ เช่น รังตัวอ่อนของแมลง ชีปะขาวและเขื่อนของบีเวอร์ว่าเป็น "ฟีโนไทป์แบบขยาย"

วิลเฮล์ม โยฮันเซนเสนอการแบ่งแยกจีโนไทป์-ฟีโนไทป์ในปี พ.ศ. 2454 เพื่อให้เห็นความแตกต่างระหว่างสารพันธุกรรม ของสิ่งมีชีวิต กับ 'ปรากฏการณ์ทั่วไปทั้งหมดของโลกอินทรีย์' ซึ่งการบรรยาย 'เกี่ยวกับรูปร่าง โครงสร้าง ขนาด สี และลักษณะอื่นๆ ของสิ่งมีชีวิตเป็นเป้าหมายหลักของประวัติศาสตร์ธรรมชาติ' [ 6 ] [ 7 ]การแบ่งแยกนี้ค่อนข้างคล้ายกับที่ออกัสต์ ไวส์มันน์ (พ.ศ. 2477-2457) เสนอไว้ ซึ่งแบ่งแยกระหว่างเจิร์มพลาสม์ (พันธุกรรม) และเซลล์ร่างกาย (ร่างกาย) เมื่อไม่นานมานี้ ในหนังสือThe Selfish Gene (พ.ศ. 2519) ดอว์กินส์ได้อธิบายแนวคิดเหล่านี้ใหม่ว่าเป็นตัวจำลองและพาหนะ

คำนิยาม

แม้ว่าคำจำกัดความของฟีโนไทป์จะดูตรงไปตรงมา แต่แนวคิดนี้กลับมีรายละเอียดปลีกย่อยซ่อนอยู่ อาจดูเหมือนว่าสิ่งใดก็ตามที่ขึ้นอยู่กับจีโนไทป์ก็คือฟีโนไทป์ รวมถึงโมเลกุลต่างๆเช่นอาร์เอ็น เอ และโปรตีนโมเลกุลและโครงสร้างส่วนใหญ่ที่ถูกกำหนดโดยสารพันธุกรรมนั้นมองไม่เห็นได้จากภายนอกของสิ่งมีชีวิต แต่สามารถสังเกตได้ (เช่น โดยวิธีเวสเทิร์นบลอตติ้ง ) และจึงถือเป็นส่วนหนึ่งของฟีโนไทป์ ตัวอย่างเช่นหมู่เลือด ของมนุษย์ อาจดูเหมือนว่าสิ่งนี้เกินกว่าเจตนารมณ์ดั้งเดิมของแนวคิดนี้ซึ่งมุ่งเน้นไปที่สิ่งมีชีวิต (ที่ยังมีชีวิตอยู่) เอง อย่างไรก็ตาม คำว่าฟีโนไทป์นั้นรวมถึงลักษณะหรือคุณสมบัติโดยกำเนิดที่สามารถสังเกตได้ หรือลักษณะที่สามารถทำให้มองเห็นได้ด้วยกระบวนการทางเทคนิคบางอย่าง

หมู่เลือด ABO กำหนดโดยใช้ตารางพุนเน็ตต์ (Punnett square) และแสดงทั้งฟีโนไทป์และจีโนไทป์

บางครั้งคำว่า "ฟีโนไทป์" ถูกนำมาใช้ผิดๆ เป็นคำย่อสำหรับความแตกต่างทางฟีโนไทป์ระหว่างตัวกลายพันธุ์กับสายพันธุ์ปกติซึ่งจะนำไปสู่ข้อความที่ผิดพลาดว่า "การกลายพันธุ์ไม่มีฟีโนไทป์" [ 8 ]

พฤติกรรมและผลที่ตามมาก็ถือเป็นฟีโนไทป์เช่นกัน เนื่องจากพฤติกรรมเป็นลักษณะที่สังเกตได้ฟีโนไทป์ทางพฤติกรรมประกอบด้วยรูปแบบทางปัญญา บุคลิกภาพ และพฤติกรรม ฟีโนไทป์ทางพฤติกรรมบางอย่างอาจบ่งบอกถึงความผิดปกติทางจิตเวช[ 9 ]หรือกลุ่มอาการ[ 10 ] [ 11 ]

ฟีโนมคือชุดของลักษณะทั้งหมดที่แสดงออกโดยเซลล์เนื้อเยื่ออวัยวะสิ่งมีชีวิตหรือสายพันธุ์คำนี้ถูกใช้ครั้งแรกโดยเดวิสในปี 1949 “เราขอเสนอชื่อฟีโนมสำหรับผลรวมทั้งหมดของส่วนนอกยีนที่ไม่สามารถสืบพันธุ์ได้เองของเซลล์ ไม่ว่าจะเป็นไซโตพลาสซึมหรือนิวเคลียร์ ฟีโนมจะเป็นพื้นฐานทางวัตถุของฟีโนไทป์ เช่นเดียวกับที่จีโนมเป็นพื้นฐานทางวัตถุของจีโนไทป์[ 12 ]แม้ว่าฟีโนมจะถูกใช้มานานหลายปีแล้ว แต่ความแตกต่างระหว่างการใช้ฟีโนมและฟีโนไทป์นั้นเป็นปัญหา คำจำกัดความที่เสนอสำหรับทั้งสองคำในฐานะ “ผลรวมทางกายภาพของลักษณะทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตหรือของระบบย่อยหนึ่งของระบบนั้น” ถูกเสนอโดยมาห์เนอร์และคารีในปี 1997 ซึ่งโต้แย้งว่าแม้ว่านักวิทยาศาสตร์มักจะใช้คำเหล่านี้และคำที่เกี่ยวข้องโดยสัญชาตญาณในลักษณะที่ไม่ขัดขวางการวิจัย แต่คำเหล่านี้ก็ไม่ได้ถูกกำหนดไว้อย่างดีและการใช้คำก็ไม่สอดคล้องกัน[ 13 ]

การใช้คำนี้บางครั้งชี้ให้เห็นว่าฟีโนมของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งนั้นเข้าใจได้ดีที่สุดว่าเป็นเมทริกซ์ข้อมูลชนิดหนึ่งที่แสดงถึงการแสดงออกทางกายภาพของฟีโนไทป์ ตัวอย่างเช่น การอภิปรายที่นำโดย A. Varki ในกลุ่มผู้ที่เคยใช้คำนี้จนถึงปี 2003 ได้เสนอคำจำกัดความดังต่อไปนี้: "ชุดข้อมูลที่อธิบายฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม" [ 14 ]ทีมวิจัยอีกทีมหนึ่งได้อธิบายลักษณะ "ฟีโนมของมนุษย์ [ว่าเป็น] พื้นที่การค้นหาหลายมิติที่มีระดับทางชีววิทยาประสาทหลายระดับ ครอบคลุมโปรตีโอม ระบบเซลล์ (เช่น เส้นทางการส่งสัญญาณ) ระบบประสาท และฟีโนไทป์ด้านการรับรู้และพฤติกรรม" [ 15 ]นักชีววิทยาพืชได้เริ่มสำรวจฟีโนมในการศึกษาสรีรวิทยาของพืช[ 16 ]ในปี 2009 ทีมวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการระบุความสัมพันธ์ระหว่างจีโนไทป์และฟีโนไทป์โดยใช้บันทึกสุขภาพอิเล็กทรอนิกส์ (EHRs) ที่เชื่อมโยงกับธนาคารชีวภาพ DNA พวกเขาเรียกวิธีการนี้ว่าการศึกษาความสัมพันธ์ทั่วทั้งฟีโนม (PheWAS) [ 17 ]

การสำรวจความสัมพันธ์ระหว่างฟีโนไทป์ จีโนไทป์ และสิ่งแวดล้อมในระดับต่างๆ[ 18 ]

ได้รับแรงบันดาลใจจากวิวัฒนาการจากจีโนไทป์ไปสู่จีโนมไปสู่แพนจีโนม จึงมีการเสนอ แนวคิดในการสำรวจความสัมพันธ์ระหว่างแพนฟีโนมแพนจีโนมและแพนเอนไวโรม ในที่สุด ในปี 2023 [ 18 ]

Biston betularia morpha typicaหรือผีเสื้อกลางคืนลายจุดสีอ่อนมาตรฐาน
B.betularia morpha carbonariaรูปแบบสีดำ แสดงให้เห็นถึงความแปรผันที่ไม่ต่อเนื่อง

ความแปรผันทางฟีโนไทป์

ความแปรผันของฟีโนไทป์เป็นสิ่งจำเป็นพื้นฐานสำหรับการวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติความแปรผันของฟีโนไทป์ไม่ได้เกิดจากความแปรผันทางพันธุกรรม ที่ถ่ายทอดได้เสมอไป เนื่องจากโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตนั้น 'ยืดหยุ่น' ดังที่ดาร์วินเน้นย้ำ หรือ 'สามารถเปลี่ยนแปลงได้ง่าย' [ 19 ]สิ่งมีชีวิตโดยรวมนั้นมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมและมีส่วนช่วย (หรือไม่) ต่อรุ่นต่อไป ดังนั้น การคัดเลือกโดยธรรมชาติจึงส่งผลต่อโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรทางอ้อมผ่านการมีส่วนร่วมของฟีโนไทป์ หากไม่มีความแปรผันของฟีโนไทป์ ก็จะไม่มีวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ[ 20 ]

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างจีโนไทป์และฟีโนไทป์มักถูกกล่าวถึงโดยไม่คำนึงถึงสิ่งมีชีวิต ดังเช่นความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

จีโนไทป์ (G) + สภาพแวดล้อม (E) → ฟีโนไทป์ (P)

แต่จีโนไทป์จะได้รับผลกระทบจากสิ่งแวดล้อมหรือส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ก็ต่อเมื่อมันฝังอยู่ในสิ่งมีชีวิตเท่านั้น ดังนั้น ความสัมพันธ์ที่ละเอียดอ่อนกว่านั้นจึงเป็นดังนี้:

จีโนไทป์ (G) + ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม (OE) → ฟีโนไทป์ (P)

ฟีโนไทป์มักแสดงความยืดหยุ่นหรือความสามารถในการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ในการแสดงออกของจีโนไทป์ ในสิ่งมีชีวิตหลายชนิด ฟีโนไทป์ที่ 'แสดงออก' จีโนไทป์ที่กำหนดจะแตกต่างกันมากภายใต้สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน พืชHieracium umbellatumพบว่าเจริญเติบโตในสองถิ่นที่อยู่ ต่างกัน ในสวีเดนถิ่นที่อยู่หนึ่งคือหน้าผา หินริมทะเล ซึ่งพืชจะเจริญเติบโตเป็นพุ่ม มีใบกว้างและช่อดอก ขยาย อีกถิ่นที่อยู่หนึ่งคือเนินทรายซึ่งพืชจะเจริญเติบโตเลื้อยไปตามพื้น มีใบแคบและช่อดอกขนาดกะทัดรัด ถิ่นที่อยู่ทั้งสองสลับกันไปตามแนวชายฝั่งของสวีเดน และถิ่นที่อยู่ซึ่งเมล็ดที่มีจีโนไทป์เดียวกันของHieracium umbellatumตกลงไป จะเป็นตัวกำหนดฟีโนไทป์ที่จะพัฒนาขึ้น[ 21 ]

ตัวอย่างของการแปรผันแบบสุ่มใน แมลงวัน Drosophilaคือจำนวนโอมาทิเดียซึ่งอาจแปรผัน (แบบสุ่ม) ระหว่างตาซ้ายและตาขวาในแต่ละตัวได้มากเท่ากับที่แปรผันระหว่างจีโนไทป์ที่แตกต่างกันโดยรวม หรือระหว่างโคลนที่เลี้ยงในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน[ 22 ]

แนวคิดเรื่องฟีโนไทป์สามารถขยายไปถึงความแปรผันที่เกิดขึ้นในระดับต่ำกว่ายีนซึ่งส่งผลต่อความเหมาะสมในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตได้ ตัวอย่างเช่นการกลายพันธุ์แบบเงียบที่ไม่ได้เปลี่ยนแปลงลำดับกรดอะมิโนของยีน อาจเปลี่ยนแปลงความถี่ของคู่เบสกัวนีน - ไซโตซีน ( ปริมาณ GC ) คู่เบสเหล่านี้มีความเสถียรต่อความร้อน ( จุดหลอมเหลว ) สูงกว่า อะดีนีน - ไทมีนซึ่งคุณสมบัตินี้อาจส่งผลให้สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง มีความได้เปรียบเชิงเลือกสำหรับสายพันธุ์ที่มีปริมาณ GC สูงกว่า

ฟีโนไทป์ที่ขยายออกไป

ริชาร์ด ดอว์กินส์อธิบายฟีโนไทป์ที่รวมผลกระทบทั้งหมดที่ยีนมีต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ว่าเป็นฟีโนไทป์แบบขยาย โดยให้เหตุผลว่า "พฤติกรรมของสัตว์มีแนวโน้มที่จะเพิ่มโอกาสในการอยู่รอดของยีน 'สำหรับ' พฤติกรรมนั้น ไม่ว่ายีนเหล่านั้นจะอยู่ในร่างกายของสัตว์ตัวนั้นที่แสดงพฤติกรรมนั้นหรือไม่ก็ตาม" [ 5 ]ตัวอย่างเช่น สิ่งมีชีวิตเช่นบีเวอร์ปรับเปลี่ยนสภาพแวดล้อมโดยการสร้างเขื่อนบีเวอร์ซึ่งสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นการแสดงออกของยีนเช่นเดียวกับ ฟัน หน้า ของมัน ซึ่งมันใช้ในการปรับเปลี่ยนสภาพแวดล้อม ในทำนองเดียวกัน เมื่อนกให้อาหารปรสิตในรังเช่นนกคuckooมันกำลังขยายฟีโนไทป์ของมันโดยไม่รู้ตัว และเมื่อยีนในกล้วยไม้ส่งผลต่อ พฤติกรรม ของผึ้งกล้วยไม้เพื่อเพิ่มการผสมเกสร หรือเมื่อยีนในนกยูงส่งผลต่อการตัดสินใจในการผสมพันธุ์ของนกยูงตัวเมีย ฟีโนไทป์ก็กำลังถูกขยายออกไปอีก ในมุมมองของดอว์กินส์ ยีนจะถูกคัดเลือกโดยผลกระทบทางฟีโนไทป์ของมัน[ 23 ]

นักชีววิทยาคนอื่นๆ เห็นด้วยโดยทั่วไปว่าแนวคิดฟีโนไทป์แบบขยายมีความเกี่ยวข้อง แต่พิจารณาว่าบทบาทของมันส่วนใหญ่เป็นการอธิบายมากกว่าที่จะช่วยในการออกแบบการทดสอบเชิงทดลอง[ 24 ]

ยีนและลักษณะภายนอก

ฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตถูกกำหนดโดยผลรวมของสารพันธุกรรมพร้อมกับอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม ซึ่งเกิดขึ้นผ่านกลไกทางชีวภาพหลายประการ ได้แก่ กิจกรรมโดยตรงของผลิตภัณฑ์ยีนหรือผลกระทบที่ตามมา[ 25 ]

ฟีโนไทป์พัฒนาขึ้นผ่านปฏิสัมพันธ์ของยีนและสภาพแวดล้อมของเซลล์โดยรอบ ซึ่งสภาพแวดล้อมของเซลล์อยู่ภายใต้อิทธิพลของปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้านกับสภาพแวดล้อม ดังนั้นจึงมีวิธีการมากมายที่ยีนและฟีโนไทป์มีปฏิสัมพันธ์กัน ตัวอย่างเช่น เราอาจกล่าวได้ว่า ฟีโนไทป์ เผือกพัฒนาขึ้นอันเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ในยีนที่เข้ารหัสไทโรซิเนสซึ่งเป็นเอนไซม์สำคัญใน การสร้าง เมลานินอย่างไรก็ตาม แม้ในกรณีนี้ การสัมผัสกับรังสี UVก็สามารถเพิ่มการผลิตเมลานินได้ ดังนั้นสภาพแวดล้อมจึงมีบทบาทในฟีโนไทป์นี้เช่นกัน สำหรับฟีโนไทป์ที่ซับซ้อนส่วนใหญ่ กลไกทางพันธุกรรมที่แม่นยำยังคงไม่เป็นที่รู้จัก[ 26 ]

การแสดงออกของยีนมีบทบาทสำคัญในการกำหนดฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต ระดับการแสดงออกของยีนสามารถส่งผลต่อฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตได้ ตัวอย่างเช่น หากยีนที่เข้ารหัสเอนไซม์ เฉพาะตัวหนึ่ง มีการแสดงออกในระดับสูง สิ่งมีชีวิตนั้นอาจผลิตเอนไซม์นั้นมากขึ้นและแสดงลักษณะเฉพาะบางอย่างออกมา ในทางกลับกัน หากยีนนั้นมีการแสดงออกในระดับต่ำ สิ่งมีชีวิตนั้นอาจผลิตเอนไซม์นั้นน้อยลงและแสดงลักษณะที่แตกต่างออกไป[ 27 ]การแสดงออกของยีนถูกควบคุมในหลายระดับ ดังนั้นแต่ละระดับจึงสามารถส่งผลต่อฟีโนไทป์บางอย่างได้ รวมถึง การควบคุม การถอดรหัสและการควบคุมหลังการถอดรหัส[ 28 ]

แมวกระดองเต่า
สีขนที่ไม่สม่ำเสมอของแมวลายกระดองเต่าเกิดจากการแสดงออกของยีนสร้างเม็ดสีในระดับที่แตกต่างกันในบริเวณต่างๆ ของผิวหนัง

การเปลี่ยนแปลงระดับการแสดงออกของยีนอาจได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น สภาพแวดล้อม ความแปรผันทางพันธุกรรม และ การดัดแปลง เอพิเจเนติกส์การดัดแปลงเหล่านี้อาจได้รับอิทธิพลจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น อาหาร ความเครียด และการสัมผัสกับสารพิษ และอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อฟีโนไทป์ของแต่ละบุคคล ฟีโนไทป์บางอย่างอาจเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนเนื่องจากปัจจัยเหล่านี้ มากกว่าการเปลี่ยนแปลงของจีโนไทป์ การทดลองที่เกี่ยวข้องกับ วิธี การเรียนรู้ของเครื่องจักรโดยใช้การแสดงออกของยีนที่วัดจากการจัดลำดับ RNA พบว่ามีสัญญาณเพียงพอที่จะแยกบุคคลในบริบทของการทำนายฟีโนไทป์ได้[ 29 ]

ฟีโนมและฟีโนมิกส์

แม้ว่าฟีโนไทป์จะเป็นกลุ่มลักษณะที่สังเกตได้ซึ่งแสดงโดยสิ่งมีชีวิต แต่บางครั้งคำว่าฟีโนมก็ถูกใช้เพื่ออ้างถึงกลุ่มลักษณะต่างๆ ในขณะที่การศึกษากลุ่มลักษณะดังกล่าวพร้อมกันเรียกว่าฟีโนมิกส์ [ 30 ] [ 31 ] ฟีโนมิกส์เป็นสาขาการศึกษาที่สำคัญเพราะสามารถใช้เพื่อหาว่าตัวแปรทางพันธุกรรมใดส่งผลต่อฟีโนไทป์ ซึ่งสามารถนำมาใช้อธิบายสิ่งต่างๆ เช่น สุขภาพ โรค และความเหมาะสมในการวิวัฒนาการ[ 32 ]ฟีโนมิกส์เป็นส่วนสำคัญของ โครงการจีโน มมนุษย์[ 33 ]

ฟีโนมิกส์มีการประยุกต์ใช้ในด้านการเกษตร ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม เช่น ความต้านทานต่อภัยแล้งและความร้อน สามารถระบุได้ผ่านฟีโนมิกส์เพื่อสร้าง GMO ที่ทนทานยิ่งขึ้น[ 34 ] [ 16 ]ฟีโนมิกส์อาจเป็นก้าวสำคัญไปสู่การแพทย์เฉพาะบุคคลโดยเฉพาะอย่างยิ่งการบำบัดด้วยยา[ 35 ]เมื่อฐานข้อมูลฟีโนมิกส์มีข้อมูลเพียงพอแล้ว ข้อมูลฟีโนมิกส์ของบุคคลสามารถนำมาใช้ในการเลือกยาเฉพาะที่เหมาะสมกับแต่ละบุคคลได้[ 35 ]

การจำแนกลักษณะทางกายภาพและการคัดกรองทางพันธุกรรมในวงกว้าง

การคัดกรองทางพันธุกรรมขนาดใหญ่สามารถระบุยีนหรือการกลายพันธุ์ที่ส่งผลต่อฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตได้ การวิเคราะห์ฟีโนไทป์ของยีนกลายพันธุ์ยังสามารถช่วยในการกำหนดหน้าที่ของยีนได้อีกด้วย[ 36 ]การคัดกรองทางพันธุกรรมส่วนใหญ่ใช้จุลินทรีย์ ซึ่งสามารถลบยีนได้ง่าย ตัวอย่างเช่น ยีนเกือบทั้งหมดถูกลบในE. coli [ 37 ]และแบคทีเรีย อื่นๆ อีกมากมาย แต่ยังรวมถึงสิ่งมีชีวิตต้นแบบยูคาริโอตหลายชนิด เช่นยีสต์ขนมปัง[ 38 ]และยีสต์ฟิชชัน [ 39 ] ในบรรดาการค้นพบอื่นๆ การศึกษาดังกล่าวได้เปิดเผยรายชื่อยีนที่จำเป็น

เมื่อไม่นานมานี้ การคัดกรองลักษณะทางฟีโนไทป์ขนาดใหญ่ได้ถูกนำมาใช้ในสัตว์ด้วยเช่นกัน เช่น เพื่อศึกษาลักษณะทางฟีโนไทป์ที่ยังไม่เป็นที่เข้าใจมากนัก เช่นพฤติกรรมในการคัดกรองครั้งหนึ่ง บทบาทของการกลายพันธุ์ในหนูถูกศึกษาในด้านต่างๆ รวมถึงการเรียนรู้และความจำ จังหวะชีวิตประจำวันการมองเห็น การตอบสนองต่อความเครียด และการตอบสนองต่อสารกระตุ้นทางจิต

การกลายพันธุ์ขนาดใหญ่และการคัดกรองลักษณะทางฟีโนไทป์สำหรับระบบประสาทและพฤติกรรมในหนู
โดเมนฟีโนไทป์ การทดสอบ หมายเหตุ ชุดซอฟต์แวร์
จังหวะชีวภาพ พฤติกรรมการวิ่งของล้อ คล็อกแล็บ
การเรียนรู้และความจำ การปรับสภาพความกลัวการให้คะแนนการหยุดนิ่งโดยใช้ภาพวิดีโอ หยุดภาพนิ่ง
การประเมินเบื้องต้น กิจกรรมกลางแจ้งและเขาวงกตยกสูงการให้คะแนนการสำรวจโดยใช้ภาพและวิดีโอเป็นเกณฑ์ ไลม์ไลท์
การตอบสนองต่อสารกระตุ้นทางจิต พฤติกรรมการเคลื่อนไหวมากเกินไป การติดตามการเคลื่อนไหวโดยใช้ภาพวิดีโอ บิ๊กบราเธอร์
วิสัยทัศน์ การตรวจคลื่นไฟฟ้าจอตาและการถ่ายภาพจอตาแอล. ปินโต และคณะ

การทดลองนี้เกี่ยวข้องกับลูกหลานของหนูที่ได้รับการรักษาด้วยENUหรือ N-ethyl-N-nitrosourea ซึ่งเป็นสารก่อกลายพันธุ์ที่มีฤทธิ์รุนแรงที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์แบบจุดหนูเหล่านี้ได้รับการตรวจสอบลักษณะทางฟีโนไทป์เพื่อหาการเปลี่ยนแปลงในด้านพฤติกรรมต่างๆ เพื่อหาจำนวนของหนูที่คาดว่าจะกลายพันธุ์ (ดูรายละเอียดในตาราง) จากนั้นจึงทำการทดสอบการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของหนูที่คาดว่าจะกลายพันธุ์เหล่านั้น เพื่อช่วยกำหนดรูปแบบการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและทำแผนที่การกลายพันธุ์ เมื่อทำแผนที่ โคลน และระบุตำแหน่งของการกลายพันธุ์แล้ว ก็จะสามารถพิจารณาได้ว่าการกลายพันธุ์นั้นแสดงถึงยีนใหม่หรือไม่

โดเมนฟีโนไทป์ ลูกหลานของ ENU ที่ได้รับการคัดกรอง กลายพันธุ์ที่คาดการณ์ไว้ สายพันธุ์กลายพันธุ์ที่สันนิษฐานได้พร้อมลูกหลาน ยืนยันการกลายพันธุ์
การประเมินโดยทั่วไป 29860 80 38 14
การเรียนรู้และความจำ 23123 165 106 19
การตอบสนองต่อสารกระตุ้นทางจิต 20997 168 86 9
การตอบสนอง ของระบบประสาทและ ต่อมไร้ ท่อต่อความเครียด 13118 126 54 2
วิสัยทัศน์ 15582 108 60 6

การทดลองเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์ใน ยีน โรดอปซินส่งผลต่อการมองเห็นและอาจทำให้เกิดภาวะจอประสาทตาเสื่อมในหนูได้[ 40 ]การเปลี่ยนแปลงกรดอะมิโนเดียวกันนี้ ทำให้เกิด ภาวะตาบอดทางพันธุกรรมในมนุษย์ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการจำแนกลักษณะทางฟีโนไทป์ในสัตว์สามารถให้ข้อมูลสำหรับการวินิจฉัยทางการแพทย์และอาจรวมถึงการบำบัดรักษาได้

กำเนิดเชิงวิวัฒนาการของฟีโนไทป์

โลก ของRNAคือระยะก่อนเซลล์ที่สันนิษฐานไว้ในประวัติวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลก ซึ่งโมเลกุล RNA ที่สามารถจำลองตัวเองได้แพร่หลายก่อนวิวัฒนาการของDNAและโปรตีน[ 41 ] โครงสร้างทางกายภาพ สามมิติที่พับงอของโมเลกุล RNA ตัวแรกที่มีกิจกรรมไรโบไซม์ที่ส่งเสริมการจำลองในขณะที่หลีกเลี่ยงการทำลายจะเป็นฟีโนไทป์แรก และลำดับนิวคลีโอไทด์ของโมเลกุล RNA ที่สามารถจำลองตัวเองได้ตัวแรกจะเป็นจีโนไทป์ดั้งเดิม[ 41 ]

ดูเพิ่มเติม

  • ฐานข้อมูลฟีโนมของหนู
  • ออนโทโลยีลักษณะฟีโนไทป์ของมนุษย์
  • Europhenome: การเข้าถึงข้อมูลลักษณะทางฟีโนไทป์ของหนูทั้งแบบดิบและแบบมีคำอธิบายประกอบ
  • บทความ "ความแตกต่างระหว่างจีโนไทป์และฟีโนไทป์ของวิลเฮล์ม โยฮันเซน" โดย อี. เพียร์สัน ในสารานุกรมโครงการตัวอ่อน
  • โครงการศึกษาลักษณะทางฟีโนไทป์ของหนูทดลองณห้องปฏิบัติการแจ็กสัน
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Phenotype&oldid=1359886105 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ฟีโนไทป์

ใน ทางพันธุศาสตร์ ฟี โนไทป์ (จาก ภาษากรีกโบราณ φαίνω ( phaínō ) ' ปรากฏ แสดง ' และ τύπος ( túpos ) ' เครื่องหมาย ประเภท ' ) คือชุดของลักษณะหรือ คุณสมบัติ ที่สังเกตได้ ของ...

คำนิยาม

แม้ว่าคำจำกัดความของฟีโนไทป์จะดูตรงไปตรงมา แต่แนวคิดนี้กลับมีรายละเอียดปลีกย่อยซ่อนอยู่ อาจดูเหมือนว่าสิ่งใดก็ตามที่ขึ้นอยู่กับ จีโนไทป์ ก็คือฟีโนไทป์ รวมถึง โมเลกุลต่างๆ เช่น อาร์เอ็น เอ และ โปรตีน...

ความแปรผันทางฟีโนไทป์

ความแปรผันของฟีโนไทป์เป็นสิ่งจำเป็นพื้นฐานสำหรับ การวิวัฒนาการ โดย การคัดเลือกโดยธรรมชาติ ความแปรผันของฟีโนไทป์ไม่ได้เกิดจาก ความแปรผันทางพันธุกรรม ที่ถ่ายทอดได้เสมอไป เนื่องจากโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตนั้น 'ยืดหยุ่น' ดังที่ดาร์วินเน้นย้ำ หรือ...

ฟีโนไทป์ที่ขยายออกไป

ริชาร์ด ดอว์กินส์ อธิบายฟีโนไทป์ที่รวมผลกระทบทั้งหมดที่ยีนมีต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ว่าเป็นฟีโนไทป์แบบขยาย โดยให้เหตุผลว่า "พฤติกรรมของสัตว์มีแนวโน้มที่จะเพิ่มโอกาสในการอยู่รอดของยีน 'สำหรับ' พฤติกรรมนั้น...