C'est étonnant de voir à quel point les têtards ont une telle plasticité phénotypique! Mais qu'est-ce que cela signifie ? Tu dois continuer à lire pour le savoir !
Définition de la plasticité phénotypique
Tout d'abord, voyons la définition de la plasticité phénotypique. Essentiellement, la plasticité phénotypique se produit lorsque des individus ayant le même génotype présentent des phénotypes différents dans des environnements différents.
Laplasticité phén otypique fait référence au changement de phénotype causé par des facteurs environnementaux.
En d'autres termes, un organisme qui présente une plasticité phénotypique peut modifier son phénotype en fonction de son environnement.
Lesphénotypes sont les caractéristiques observables d'un organisme.
Figure 1. La plasticité phénotypique, Isadora Santos - StudySmarter Originals.
Différents phénotypes peuvent être exprimés par les organismes dotés de plasticité phénotypique en fonction de l'environnement, et ce grâce à desgènes régulateurs qui activent des gènes de structure en réponse à des stimuli spécifiques.
Par exemple, certains arbres peuvent produire des feuilles d'ombre et de soleil. Ces feuilles diffèrent par leur forme, et les gènes qui déterminent la forme des feuilles sont sensibles à la lumière.
Les changements phénotypiques associés aux organismes varient considérablement et peuvent inclure des traits tels que la masse corporelle, la taille, la forme, la structure anatomique des parties et des organes, le comportement, le métabolisme et même l'expression du sexe.
De nombreux facteurs environnementaux peuvent déclencher la plasticité phénotypique, et l'un d'entre eux est la température.
Chez certaines tortues, la température à laquelle les embryons se développent détermine le sexe ! À des températures plus fraîches, l'embryon se développera en mâle. À des températures plus chaudes, l'incubation de l'œuf produira des femelles.
Les autres facteurs environnementaux comprennent les changements saisonniers, la nutrition, la signalisation chimique et la présence de prédateurs (comme on le voit chez les têtards de grenouille arboricole grise).
Le lièvre d'Amérique, une espèce de lapin, voit sa couleur influencée par les changements saisonniers.
Les organismes peuvent également être influencés par la nutrition.
Par exemple, les personnes souffrant d'une carence en calcium peuvent développer une petite taille.
Un signal chimique peut être produit par d'autres organismes dans l'environnement et affecter le comportement d'un autre organisme.
Par exemple, les levures sécrètent des phéromones pour communiquer avec les levures du sexe opposé sur leur présence et leur volonté de s'accoupler.
Plasticité phénotypique adaptative
Laplasticité phénotypique adaptative est également connue sous le nom d'acclimatation. Ce type de plasticité s'observe surtout chez les animaux qui ont une fourrure plus épaisse pendant l'hiver, ou chez certaines plantes qui produisent des feuilles plus petites pendant la saison sèche !
L'acclimatation est un ajustement physiologique au changement d'un facteur environnemental.
Fondamentalement, l'acclimatation est un moyen pour les plantes et les animaux de s'adapter aux changements saisonniers ou à d'autres changements persistants dans l'environnement.
Importance de la plasticité phénotypique
Alors, pourquoi serait-il important que les organismes aient une plasticité phénotypique ? Deux mots : aptitude phénotypique!
Un organisme qui possède le phénotype le mieux adapté à son environnement aura une meilleure aptitude physique. Par conséquent, les organismes plastiques peuvent avoir une meilleure aptitude dans plusieurs environnements (par rapport aux organismes dont le phénotype est fixe).
L'aptitude est la capacité à survivre, à se reproduire et à contribuer au futur patrimoine génétique.
La plasticité phénotypique a également d 'importantes applications pratiques. Pour réduire ses effets, les chercheurs ont étudié la plasticité.
Par exemple, dans les cultures, la réduction de la plasticité permet de toujours obtenir des rendements élevés, même si les conditions environnementales changent !
Chez les humains et les autres animaux, la capacité à comprendre la plasticité pourrait permettre aux scientifiques de mieux comprendre certaines anomalies causées par des facteurs environnementaux.
Exemples de plasticité phénotypique
Examinons quelques exemples courants impliquant la plasticité phénotypique : la couleur des fleurs en fonction du pH du sol et l'effet de l'augmentation des UV sur la production de mélanine chez les animaux.
La couleur des fleurs d'hortensia lorsqu'elles poussent dans des sols ayant des valeurs de pH différentes. Les hortensias cultivés dans des sols acides avaient une couleur bleue, alors que les hortensias cultivés dans un pH d'environ 7 avaient plutôt une couleur rose foncé !
Lesanimauxarctiques tels que les lièvres d'Amérique changent la couleur de leur fourrure en fonction du temps qu'il fait! Pendant l'été, les lièvres d'Amérique ont tendance à être bruns ou gris car la majorité de leur habitat est brun ou gris. Cependant, lorsqu'il neige et que tout devient blanc, la couleur de leur fourrure change également.
Ce changement de couleur est lié à la quantité de lumière qu'ils reçoivent pendant la journée.
La plasticité phénotypique chez l'homme
La plasticitéphénotypique peut également se produire chez les humains. Pense un instant aux vrais jumeaux. Bien qu'ils puissent avoir le même génotype et des phénotypes similaires, leur phénotype ne sera pas identique à 100 % en raison des effets que l'environnement a sur eux !
Dans des conditions environnementales différentes, les humains peuvent aussi avoir des poids différents!
Par exemple, le poids d'une personne changera très probablement en fonction du régime alimentaire et de l'exercice physique.
Les facteurs environnementaux tels que la nutrition peuvent également influencer l'expression phénotypique humaine .
Laphénylcétonurie est une maladie génétique autosomique récessive qui se caractérise par un taux élevé de phénylalanine. Les personnes atteintes de ce trouble ne sont pas capables de métaboliser l'acide aminé phénylalanine, de sorte qu'en s'accumulant, il provoque la mort des cellules cérébrales, ce qui entraîne la mort. La bonne nouvelle, c'est que si la personne s'en tient à un régime visant à réduire au minimum les niveaux de phénylalanine, le trouble peut être contrôlé!
Un autre exemple concerne les rayons UV. Chez l'homme, la production de mélanine est affectée par les rayons UV. La mélanine est un pigment produit par les mélanocytes pour protéger l'ADN des rayons UV. Donc, s'il y a une augmentation de l'exposition aux rayons UV, la production de pigments augmente également!
As-tu déjà entendu parler de la plasticité neuronale ? La plasticité neuronale se produit lorsque les connexions synaptiques se renforcent ou s'affaiblissent au fil du temps, en réponse au niveau d'activité de la synapse ! Les scientifiques pensent qu'un défaut de plasticité neuronale pourrait être une cause sous-jacente de l'autisme, qui se caractérise par des troubles de la communication et de l'interaction sociale .
Polyphénisme et plasticité phénotypique
Maintenant que nous avons discuté de la plasticité phénotypique, examinons la plasticité phénotypique chez les organismes qui présentent un polyphénisme, également connu sous le nom de plasticité discrète.
On parle depolyphénisme lorsque des phénotypes discrets apparaissent à partir d'un seul génotype en raison de différences dans les conditions environnementales.
Legénotype est la composition génétique d'un organisme.
Un excellent exemple de polyphénisme est observé chez les abeilles domestiques femelles. Dans ce cas, c'est la nourriture qui est à l'origine de la plasticité phénotypique, et le régime alimentaire de leur larve déterminera si elle deviendra reine ou ouvrière !
Test de la variation phénotypique
Enfin, voyons comment les chercheurs testent si la variation phénotypique est due au génotype ou à l'environnement. L'équation générale de la variance phénotypique est la suivante :
$$ \text{Variance phénotypique = Variance génétique + Variance environnementale} $$.
Uneexpérience de transplantation réciproque est une méthode courante pour étudier les différences entre les populations, et elle implique de déplacer des individus avec des phénotypes alternatifs dans des environnements alternatifs. Les normes de réaction seront similaires entre les populations lorsque les différences sont attribuées à des facteurs environnementaux (plasticité phénotypique).
Une norme de réaction est un type de graphique qui montre le schéma des phénotypes qu'un organisme peut développer lorsqu'il est exposé à différents environnements.
Plasticité phénotypique - Points clés à retenir
- Laplasticité phénotypique désigne la capacité d'un organisme à modifier son phénotype en fonction de son environnement.
- Les changements phénotypiques associés à l'environnement peuvent se produire chez les organismes de diverses manières, notamment en ce qui concerne la masse corporelle, la taille, la forme, la structure anatomique, le comportement, le métabolisme et même le sexe.
Références
- Relyea, R., ECOLOGIE : l'économie de la nature, 2021.
- Dewitt, T. J., & Scheiner, S. M., Phenotypic plasticity : functional and conceptual approaches, 2004.
- Mary Jane West-Eberhard, La plasticité développementale et l'évolution, 2003.
- Freeman, J. C., Analyse de l'évolution, 2020.
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