1.12
Arka Plan ve Çevre Fenotipi Etkiler
Her ne kadar bir organizmanın genetik yapısı fenotipin belirlenmesinde önemli bir rol oynasa da, bir organizmanın fenotipini değiştirebilecek sıcaklık…
Bir organizmanın fenotipi, genetik arka plan ve çevre dahil olmak üzere genotip dışındaki çeşitli faktörlerden etkilenebilir. Bazen, bu etkiler aynı anda gerçekleşebilir.
"Genetik arka plan", ilgilenilen gen ile etkileşime girebilecek bir genomdaki tüm ilgili genleri temsil eder.
Öte yandan çevre, sıcaklık, diyet ve ışık koşulları dahil olmak üzere bir organizmanın karşılaşabileceği birçok dış faktörü kapsar.
Birden fazla ilgili gendeki mutasyonlar, bir organizmanın fenotipini etkileyebilir. Örneğin, vahşi tip Drosophila'nın tuğla kırmızısı göz rengi, üç gen tarafından düzenlenen iki pigmentin, ommochrome ve drosopterin'in varlığından kaynaklanmaktadır.
Vermilyon geni, kahverengi ommokrom pigmentini üreten bir yolun ilk adımıdır.
Kahverengi gen, kırmızı pigment olan drosopterin'in üretimi için gerekli olan bir zar taşıma proteinini kodlar.
Beyaz gen, bu pigmentlerin göze taşınmasından sorumludur.
Vermillion genindeki mutasyonlar, parlak kırmızı gözlü bir sinek üretirken, kahverengi gendeki bir mutasyon kahverengi gözlü sinek üretir.
Bununla birlikte, beyaz gendeki mutasyon, diğer iki gen işlevsel olsa bile, beyaz gözlü bir sinekle sonuçlanır.
Birçok çevresel faktörden biri olan sıcaklık, gelişmekte olan Avrupa gölet kaplumbağalarının cinsiyetini belirlemede hayati bir rol oynamaktadır.
Yumurtalar 25 ° C'de kuluçkaya yatırıldığında, gonadal dokular testislere dönüşür ve yavruların tamamı erkektir. Bununla birlikte, yumurtalar 30 ° C'de kuluçkaya yatırıldığında, gonadal dokular yumurtalıklara dönüşür ve yavruların tümü dişidir.
Gonadal dokunun sıcaklığa duyarlı olduğu bu döneme ısıya duyarlı dönem denir.
Gonadal dokuda bir değişiklik meydana gelir, çünkü Sox9 geninin ekspresyonu sıcaklığa tepki olarak değişir.
Daha düşük sıcaklıklarda ifade yüksektir ve daha yüksek sıcaklıklarda ifade bastırılır. Bu değişken ifade, fenotip - yavru cinsiyetinde gözlemlenebilir değişikliklere yol açar.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is genetic background and how does it affect an organism's phenotype?
Genetic background represents all related genes in a genome that may interact with a gene of interest. Mutations in multiple related genes can significantly affect phenotype. For example, Drosophila eye color depends on three genes: vermilion produces ommochrome pigment, brown encodes a transport protein for drosopterin, and white carries these pigments to the eye. A mutation in any single gene alters the final phenotype.
Q2: How do environmental factors like temperature influence phenotype?
Environmental factors including temperature, diet, and light conditions can significantly alter phenotype independent of genotype. In European pond turtles, incubation temperature during the thermosensitive period determines offspring sex by controlling Sox9 gene expression. At 25°C, high Sox9 expression produces males; at 30°C, repressed expression produces females, demonstrating how temperature directly shapes observable traits.
Q3: What role does genetic background play in horse coat color?
In horses, the Extension gene determines base coat color, while the cream dilution modifier gene alters pigmentation. Horses with genotype eeCC produce reddish-brown coats, while eeCcrC horses display gold coats with white tails and manes. This demonstrates how multiple alleles interact within genetic background to produce distinct phenotypes from similar base genotypes.
Q4: How does temperature sensitivity affect coat color in Siamese cats?
Siamese cats carry a temperature-sensitive mutation affecting melanin-producing enzyme activity. The enzyme remains active in colder skin regions, producing darker pigmentation, while inactivity in warmer areas results in lighter coloring. This creates the breed's characteristic dark fur on the face and extremities, demonstrating how environmental temperature interacts with genotype to produce phenotypic variation.
Q5: Can chemical exposure in the environment alter phenotype?
Yes, chemicals and drugs in an organism's environment can influence gene expression and phenotype. C. R. Stockard demonstrated that Fundulus heteroclitus fish exposed to magnesium chloride solution during development produced offspring with a single eye instead of two. This shows how environmental chemical exposure can dramatically alter developmental phenotype regardless of normal genotype.
Q6: Why do mutations in different genes produce different eye colors in Drosophila?
Drosophila eye color results from a pigment pathway involving three genes. Vermilion mutations produce bright red eyes by disrupting ommochrome production. Brown mutations cause brown eyes by blocking drosopterin synthesis. White mutations produce white eyes by preventing pigment transport to the eye, even when other genes function normally, illustrating how different genes control distinct steps in phenotype development.
Q7: How do genotype and environment interact to produce variable phenotypes?
Phenotype results from complex interactions between genotype and environmental factors. An organism's genetic makeup establishes the potential phenotype, while environmental conditions like temperature, chemicals, diet, and light determine whether and how that potential is expressed. Both factors must be considered together to fully understand why organisms with identical genotypes can display different phenotypes.