introducere
Natura fundamentala a
interactiunii ereditate - mediu este prezentata de van der Oord
(1999) in declaratia ,,.efectul diferentiat al aceluiasi mediu
asupra indivizilor cu ereditati diferite". Asocierea dintre mediu
si expresia fenotipica a genotipului a fost investigata
inca de la inceputurile geneticii biometrice (Hill, 1962).
Interactiunea intre mediu si genotip a avut implicatii incepand cu plantele si animalele continuand cu principiile evolutiei si a selectiei naturale. Tema prezentata aici incepe prin definirea atat a genotipului cat si a mediului folosit in cercetarea interactiunii. Odata ce genotipul si elementele mediului sunt delimitate, interactiunea va fi prezentata in termeni fenotipici, norme de reactie si selectie. Efectele interactiunii folosesc modele specifice de a cuantifica interactiunea. Exista o varietate de modele viabile, doua modele simple, clasificarea si regresia genotipului.
genotip
In ordinea discutiei, implicatiile genotipului asupra mediului interactioneaza asupra caracteristicii expresiei unui organism, trebuie sa descriem tipurile de genotipuri si medii care evidentiaza interactiunea. Definitia clasica a genotipului este totalitatea genelor unui individ. Luand in considerare acest caz homozigotii si heterozigotii se diferentiaza prin schimbarea unei alele.
Pentru a studia interactiunile
ereditate-mediu, folosirea urmatoarei definitii a genotipului este
aplicabila doar cand apar schimbari semnificative in expresia
fenotipului, independent de mediu. Un exemplu bun este gat - golas, genele
din gaini.
Aceasta gena cauzeaza de la 20% la 40% reducerea cresterii penelor la pasarile heterozigote si homozigote comparate cu volumul normal de pene la pui.
S-a observat ca iepurii de Himalaya crescuti la o temperatura
ridicata au blana alba cu exceptia cozii, labutelor si urechilor care sunt negre. Daca sunt crescuti la temperatura ridicata au blana alba in totalitate. Daca temperatura este scazuta, pigmentatia se accentueaza.
Substituirea unei singure gene este
comuna in definirea genotipului, cu toate acestea in organismele
dezvoltate, combinatia genelor active poate masca genotipurile specifice,
proces cunoscut sub denumirea de epistasis. In aceasta situatie,
genotipul este determinat de combinatia de gene rezultate prin
incrucisare selectiva pentru a dezvolta o generatie sau o
rasa. Aceasta va schimba semnificativ definitia homozigotilor
si a heterozigotilor. Homozigotii reprezinta un sir de
organisme care au fost incrucisate selectiv pentru a se adapta
conditiilor locale, pe cand heterozigotii sunt compusi din
hibrizi cu rasele locale. Aceasta, in interiorul unui grup, va fi doar o
mica diferenta genetica si incrucisarea grupelor
genetice va spori semnificativ diferentele dintre indivizi. Gupta si
Lewontin (1982) arata un exemplu referitor
la Drosophila Pseudoobscura. Populatia homozigota s-a stabilit
in grupuri in anumite regiuni ale Statelor Unite ale Americii. Acestea sunt
folosite in laboratoare pentru producerea de heterozigoti prin
incrucisarea cu fiecare linie regionala.
La toate animalele si plantele la care s-a studiat interactiunea ereditate - mediu interactiunile homozigotilor cu indivizii locali sunt comparate prin prisma variatiei conditiilor de mediu. De asemenea genotipul este in mod traditional un factor care determina exprimarea fenotipica a organismului, factor prezent in mediu care poate altera semnificativ fenotipul unui individ.
mediul
Factorii de mediu care schimba exprimarea fenotipica pot fi categorisiti in functie de toti membrii locali sau specifice unui individ. Acestia au fost descrisi ca fiind factori de macro sau micromediu. Macromediul reprezinta o mare schimbare in mediu care influenteaza toti membrii populatiei. Aceste schimbari pot fi gasite in alterarea locatiei, climei sau a densitatii grupului. In plus, macromediul poate fi reflectat in nivelul socio-economic al regiunii.
Factorii de micromediu produc schimbari doar la anumiti indivizi ai grupului. Aceste conditii de mediu sunt independente de conditiile intalnite de alti membrii ai grupului.
Implicatiile interactiunii
Acum, aproape 100 de ani, in 1909,
Johannsen a subliniat ca doar genele nu determina fenotipul
individului. Aceasta lucrare initiala l-a determinat sa
cerceteze fluctuatia inaltimii mazarei in functie de
sezon.
Aceste rezultate reflecta esenta cercetarii interactiunii ereditate - mediu.
Efectele indirecte ale mediului sunt reflectate in schimbarea caracterului genotipic care nu sunt previzibile din punctul de vedere al interactiunii. Alterarea caracterului in acest caz este rezultatul interactiunii ereditate-mediu, totodata este mentionat ca efect non-aditiv al mediului.
Controlul asupra exprimarii genelor conduce la o colectie de fenotipuri pentru fiecare genotip care a fost expus la acel mediu. Paleta de fenotipuri este dezvaluita de un grup de medii diferentiate de felul reactiei genotipului. Distributia fenotipurilor la fiecare mediu reflecta o distributie normala in jurul fenotipului respectiv. Nevoia de cunoastere a reactiei este necesara pentru a prevedea fenotipul in mai multe medii.
In selectia naturala, evolutia genotipului a avut loc intr-o maniera care sa mareasca variabilitatea fenotipului. Schimbarile bruste sau lente in mediu pot cauza schimbari in fenotip, care ar putea scadea variabilitatea genotipului. De aceea schimbarile din mediu cauzeaza o selectie aleatoare si poate conduce la "migrarea" grupului spre un nou fenotip.
Crescatorii de plante si
animale incearca sa produca caracterul fenotipic care va
imbunatati productia in mediul respectiv. Aceasta
inseamna ca productivitatea unui animal sau al unei plante se poate
schimba de la un mediu la altul. Sa luam in considerare
concentratia de acid glutamic din alune.
O varietate de alune este apreciata pentru aroma sa specifica, datorata concentratiei de acid glutamic. S-a demonstrat ca la administrarea unor cantitati mai mari de apa plantelor, se obtine o crestere a procentului de glutamina. Aceste rezultate se obtin doar la un anumit genotip.
Interactiunea ereditate-mediu in combinatie cu cresterea in captivitate, poate fi luata in considerare la incercarea de salvare a unor specii pe cale de disparitie. Distrugerea mediului inconjurator al unui organism este un lucru obisnuit in societatea zilelor noastre. Defrisarea padurilor a limitat mediul bufnitei nordice si a ciocanitoarei cu creasta rosie in Statele Unite ale Americii.
Metodele de conservare s-au concentrat asupra formarii unor populatii si inmultirea lor in medii artificiale si naturale.
Model de interactiune
Acest model folosit pentru elucidarea interactiunii ereditate- mediu variaza de la foarte simplu la complex. Aici vom prezenta doar varful icebergului. O explicatie mai completa se poate gasi in cateva materiale de Haldane (1946), Falconer (1952), Pani si Landsley (1972) si van der Oord (1999).
Cea mai simpla metoda este sa aratam ca interactiunea ereditate - mediu este influentata de exprimarea fenotipului unui genotip in mai multe medii. Gradarea genotipului in fiecare mediu si efectele asupra fenotipului, datorate mediului care se schimba, sunt palpabile. Cu toate ca alterarea fenotipului poate sa fie mica si astfel efectele nu vor fi la fel de palpabile, ele totusi vor exista. Cercetarile care folosesc acest model sunt de cele mai multe ori extrem de costisitoare, de exemplu, mentinerea unor grupuri in medii diferite, daca nu vor fi insotite de date statistice, rezultatele pot fi considerate ca neconcludente.
Concluzii
Incepand cu primele cercetari genetice, s-a evidentiat conexiunea intre genotip si fenotip. Initial, factorii mediului erau considerati ca avand doar un efect aditiv asupra caracterului fenotipic. Fluctuatia in cresterea plantelor a descoperit un efect non-aditiv. Aceasta se numeste interactiunea ereditate-mediu.
