Як генотип і умови середовища впливають на фенотип

Розвиток організму зумовлений складною взаємодією генів. Можливо, розвиток будь-якої ознаки пов’язаний з дією багатьох генів. Крім того, виявлено залежність кількох ознак від одного гена. Наприклад, у вівса забарвлення лусочок і довжина остюка насіння визначаються одним геном. У дрозофіли ген білого кольо­ру очей одночасно впливає на колір тіла і внутрішніх органів, до­вжину крил, зниження плодючості, зменшення тривалості життя. Не виключено, що кожний ген є одночасно геном основної дії для “своєї” ознаки й модифікатором для інших ознак. Склалася ця ці­лісна система у процесі еволюції органічного світу: виживали лише ті організми, в яких взаємодія генів дала найсприятливішу реакцію в онтогенезі.

Роль генотипу й зовнішніх факторів у формуванні окремих ознак може бути різною. Колір і форма волосся, кількість зубів і ребер, форма носа в людини, наприклад, обумовлені генетично. А от конкретна маса тіла більшою мірою залежить від режиму хар­чування, а ступінь розвитку м’язової системи – від фізичних на­вантажень.

Хоча, інколи, деякі генетичні дефекти дозволяють факторам середовища впливати й на жорстко визначені ознаки. Наприклад, дефектний варіант гена, який синтезує пігмент, що забезпечує за­барвлення шерсті у кролів, по-різному працює залежно від темпе­ратурного режиму. Тому в кролів, які мають такий ген, найбільш холодні ділянки тіла – вуха, кінчики лап і ніс,- можуть мати чор­не забарвлення, хоча вся інша шерсть буде білою.

Вплив генотипу й факторів зовнішнього середовища на роз­виток організму дуже зручно розглянути на прикладі розвитку статевих ознак. Так, у ссавців розвиток статевих ознак чолові­чої статі обумовлений значною кількістю генів, більша частина з яких розташована в аутосомах. Але починають працювати вони лише за наявності фактора, який розташований на маленькій Y-хромосомі. Саме він їх “вмикає”. Інколи (хоча й дуже рідко) між X – та Y-хромосомами у процесі сперматогенезу може відбуватися кросинговер. Внаслідок цього фактор, який визначає розвиток за типом чоловічої статі, опиняється на Х-хромосомі (ця аномалія була виявлена в лабораторних мишей). І тоді наявність лише одно­го гена спрямовує розвиток організму з каріотипом XX за типом чо­ловічої статі. Хоча, звичайно, нормальним такий розвиток назвати важко – така особина матиме синдром Кляйнфельтера.

Фактори середовища також можуть суттєво впливати на розви­ток статевих ознак. Так, розвиток зародків крокодилів у чоловічі чи жіночі особини обумовлюється температурою, за якої відбува­ється інкубація яєць. Якщо інкубація відбувалася за температури 32-33 °С, то з яєць вилупляться самці, а якщо температура була нижче або вище цього інтервалу – то самки.

Розвиток статі морського безхребетного бонелії також визна­чається впливом зовнішнього фактора. Цим фактором є наявність дорослої самки. Якщо її немає, то личинки розвиваються тільки як самки. Якщо ж самка є, то личинки диференціюються в самців.

Звичайно, зовнішні фактори можуть впливати не лише на роз­виток статевих ознак. Так, у водної рослини стрілиц га­ється явище гетерофілії (різнолистості). Листки цієї рослини, які розвивалися під водою, схожі на довгі тонкі нитки. Ті листки, які розташовані на поверхні води і є плаваючими, мають еліптичну форму, а листки, які ростуть над водою, – стрілоподібні