اطلاعات عمومی, ویکی ژن
انعطاف پذیری فنوتیپی چیست؟ ویژگی و اهمیت
انعطاف پذیری فنوتیپی چیست؟
انعطاف پذیری فنوتیپی به توانایی یک ژنوتیپ برای بیان، از طریق فنوتیپ‌های مختلف، در شرایط مختلف محیطی اشاره دارد. انعطاف پذیری فنوتیپی همیشه شامل تغییر در بیان ژن یا محصول ژن می‌شود.
از آنجایی که انعطاف پذیری سطحی عمل می‌کند، به عنوان یک مکانیسم واکنش سریع در نظر گرفته می‌شود که ارگانیسم را قادر می‌سازد در پاسخ به یک محرک، که گاهی اوقات نجات انعطافی یا plastic rescue نامیده می‌شود، سازگار شود و زنده بماند. انعطاف پذیری همچنین موانعی برای سازگاری ایجاد می‌کند زیرا توزیع فنوتیپها را در جمعیت به سمت بهینه تغییر می‌دهد و در مقابل انتخاب طبیعی قرار می‌گیرد زیرا برخی از ژن‌ها محافظت می‌شوند و امری ضروری است زیرا همه پاسخ‌های انعطافی قابلیت سازگاری ندارند.
انعطاف پذیری نقش حیاتی در سازگاری گونه‌ها دارد و در همه عرصه‌های زندگی نقش دارد. ذاتاً می‌تواند بر جنبه‌های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و رفتاری فنوتیپ یک ارگانیسم تأثیر بگذارد و یک ویژگی فراگیر در موجودات زنده در نظر گرفته می‌شود که بر همه موجودات، از گیاهان گرفته تا باکتری‌ها و حتی فاژ λ و سایر باکتریوفاژها (با چرخه‌های زندگی لیتیک یا لیزوژنیک)، تأثیر می‌گذارد.
چه چیزی باعث انعطاف پذیری فنوتیپی می‌شود؟
تنوع ژنتیکی در یک جمعیت برای انتخاب طبیعی برای ایجاد انعطاف پذیری فنوتیپی ضروری است. اگر همه افراد در یک جمعیت یکسان باشند، نسبتهای ژنتیکی یکسان خواهد بود. جهش تغییری ارثی در یک ژن یا کروموزوم است. جهش می‌تواند در ژن‌ها برای تولید صفاتی مانند کم خونی داسی شکل یا فیبروز کیستیک رخ دهد. جهش در کروموزوم‌ها در نتیجه تکرار، حذف، وارونگی یا جابه‌جایی بوجود می‌آید.
راهنمای درک بیان ژن
عامل دیگری از تنوع ژنتیکی در طول نوترکیبی ژنتیکی ایجاد می‌شود. به دو شکل نوترکیبی ژنتیکی بوجود می‌آید. اولی تولید مثل جنسی است که در آن دو فرد، گامت هاپلوئید یعنی تخمک یا اسپرم تولید می‌کنند که با هم ترکیب شده و یک سلول دیپلوئید یا زیگوت را تشکیل می‌دهند. دسته بندی مجدد ژن‌های ارائه شده توسط دو والد در فرزندان اتفاق می‌آفتد و این موضوع با ایجاد ترکیب‌های جدید، تنوع چشم گیری را در جمعیت افزایش می‌دهد. روش دیگر نوترکیبی ژنتیکی، در طی تولید مثل غیرجنسی رخ می‌دهد.
بسیاری از صفات فنوتیپی تغییرات مداومی را نشان می‌دهند. بسیاری از جهش‌ها اغلب بر ویژگی‌هایی مانند اندازه و سرعت فرآیندها تأثیر می‌گذارند – سازگاری ناشی از انتخاب طبیعی این تغییرات ارثی در صفات است که بر تناسب تکامل تأثیر می‌گذارند. در سطح ژنومی، تفاوت‌های ژنتیکی بین افراد باعث تغییرات نسبی در بقا و موفقیت باروری می‌گردد و سپس انتخاب می‌شوند.
افرادی که ویژگی‌های آنها نرخ بالاتری از تولیدمثل را باعث می‌شوند، متعاقباً فرزندان بیشتری از خود به جای می‌گذارند و بنابراین نرخ آلل‌های مسئول صفات، در خزانه ژنی جمعیت افزایش می‌یابد. این فرآیند به عنوان سازگاری شناخته می‌شود.
انعطاف پذیری فنوتیپی به افراد اجازه می‌دهد تا با تغییرات محیطی سازگار شوند. مجموعه فنوتیپ‌هایی که توسط یک ژنوتیپ منفرد در طیف وسیعی از شرایط محیطی بیان می‌شوند، عکس العملی طبیعی هستند.
ویژگی‌های مفهومی انعطاف پذیری فنوتیپی
سه ویژگی مفهومی اصلی در رابطه با انعطاف پذیری وجود دارد:
- تنوع فنوتیپی صفات انعطافی می‌تواند پیوسته یا گسسته باشد. انعطاف پذیری گسسته منجر به فنوتیپ‌های جایگزین می‌شود و تشخیص انعطاف پذیری پیوسته دشوارتر است زیرا تعیین اینکه آیا تنوع فنوتیپی مشاهده‌شده در نتیجه انعطاف پذیری در پاسخ به یک تغییر محیطی ایجاد می‌شود یا از چندشکلی ژنتیکی ناشی شده است، دشوار است.
فنوتیپ‌های گسسته پاسخی کاملاً مشخص به یک عنصر محیطی نشان می‌دهند. نمونه‌هایی از تنوع فنوتیپی مجزا شامل الگوهای بال پروانه و روتیفرهای در حال تکثیر کلونی است. بنابراین، انعطاف پذیری گسسته طیفی از فنوتیپ‌های جایگزین را تولید می‌کند که در مطالعات معاصر انعطاف پذیری، مهم هستند.
- دومین ویژگی انعطاف پذیری فنوتیپی این است که آیا آنها سازگار هستند یا نه. انعطاف پذیری غیر انطباقی با محیط احتمالاً صفات ناسازگاری را ایجاد می‌کند که اهمیت تکاملی ندارند. محققان استدلال می‌کنند که تنها ویژگی‌های انعطافی سازگار می‌توانند به واکنش تکاملی به محیط در حال تغییر، کمک کنند. با این حال، برخی از مطالعات استدلال کرده‌اند که انعطاف پذیری غیر انطباقی قابل توجه است و ممکن است بعداً تطبیق پذیر باشد زیرا به سرعت در حال تکامل است. این امر به ویژه در پرتو تغییرات آب و هوایی که فرصتی را برای تکامل سریع صفات ناسازگار ارائه می‌دهد، قابل توجه است.
انعطاف پذیری فنوتیپی تطبیقی به عنوان سازگاری نیز شناخته می‌شود. به عنوان مثال می‌توان به رشد خزه‌های ضخیم تر در زمستان، تولید برگ‌های کوچکتر در طول فصل خشک و سنتز آنزیم‌هایی با دمای مطلوب بسته به دمای محیطی اشاره کرد.
انعطاف پذیری فنوتیپی تطبیقی ممکن است به عنوان یک تغییر در دامنه تحمل فیزیولوژیکی فرد در نظر گرفته شود و ممکن است روزها تا هفته‌ها طول بکشد و برگشت پذیر است.
- آخرین ویژگی مفهومی انعطاف پذیری فنوتیپی، تنظیم پاسخ آستانه است. به عنوان مثال، تشکیل هاگ در باسیلوس سوبتیلیس نمونه‌ای از ناهمگنی فنوتیپی است که در غیر این صورت دوپایداریbistability نامیده می‌شود. در شکل شدید خود، انعطاف پذیری تصادفی برای تشخیص نشانه‌های محیطی به ارگانیسم نیاز ندارد. در عوض، ممکن است به صورت تصادفی به زیرجمعیت‌های هم‌زیستی، متشکل از فنوتیپ‌های مختلف، متنوع شود. این امر احتمال این که یکی از این فنوتیپها شانس زنده ماندن را در پاسخ به نشانه محیطی داشته باشد، افزایش می‌دهد.
چرا انعطاف پذیری فنوتیپی مهم است؟
انعطاف پذیری فنوتیپی یک استراتژی تطبیقی در نظر گرفته می‌شود که ارگانیسم‌ها را قادر می سازد در محیط‌های مختلف زندگی کنند تا زمانی که پاسخ به موقع تحویل داده شود، در پاسخ آن دقیق باشد و برای ارگانیسم هزینه زیادی نداشته باشد.
انعطاف پذیری فنوتیپی برای ارگانیسم‌های بی حرکت مانند گیاهان مهم‌تر از موجودات متحرک مانند حیوانات چند سلولی است. ارگانیسم‌های متحرک، با این وجود، درجاتی از انعطاف پذیری را در برخی از جنبه‌های فنوتیپ خود نشان می‌دهند. یکی از نمونه‌های ارگانیسمی که در آن انعطاف پذیری فنوتیپی به ویژه در بافت چند سلولی قابل توجه است، عضوی از خانواده شته‌ها است.
Acyrthosiphon pisum توانایی انتخاب نوع تولید مثل بین تولیدمثل جنسی و غیرجنسی را نشان می‌دهد و علاوه بر آن، اگر جمعیت شته‌ها روی گیاه افزایش یابد، قادر است رشد بال‌ها را در بین نسل‌ها کنترل کند.
همچنین بخوانید:
مترجم: معصومه قریبی ششده
