Introducere t1m10mh
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.
