Genotipo e fenotipo: qual è la differenza?

La differenza tra genotipo e fenotipo si può riassumere così: il genotipo descrive l’informazione genetica di un individuo — spesso riferita alle varianti presenti in uno specifico punto del DNA o in un insieme di loci — mentre il fenotipo comprende le caratteristiche che possiamo osservare o misurare.

Il fenotipo può essere influenzato dal genotipo, ma per molti caratteri umani entrano in gioco anche ambiente, sviluppo, età e altri fattori biologici. Per questo tra DNA e caratteristiche individuali non esiste sempre una corrispondenza uno a uno. È la stessa distinzione adottata dal National Human Genome Research Institute per genotipo e fenotipo.

Che cos’è il genotipo?

Nei testi di genetica il termine genotipo può essere usato in senso ampio per indicare la costituzione genetica di un organismo. Nel lavoro di laboratorio, però, viene spesso utilizzato in modo più preciso: indica quali varianti sono presenti in uno specifico locus, cioè in una determinata posizione del genoma.

Per esempio, per una posizione del DNA si possono ottenere genotipi come:

• CC;
• CT;
• TT.

Sigle come AA, Aa e aa sono invece comuni negli esempi didattici sull’ereditarietà. Non rappresentano una nomenclatura universale per tutti i test genetici.

Il punto essenziale è che il genotipo non si vede osservando una persona: per identificarlo occorre analizzare il DNA con una metodica adatta alla domanda che si vuole porre.

Genotipo e genoma non sono sinonimi perfetti

È utile distinguere il genotipo dal genoma. Secondo il NHGRI, il genoma è l’intero insieme delle istruzioni contenute nel DNA di una cellula, comprendendo il DNA nucleare e quello mitocondriale.

Il genotipo può invece descrivere l’intera costituzione genetica in senso generale oppure, come avviene frequentemente nella genetica di laboratorio, gli alleli presenti in uno o più loci.

Quindi sapere che una persona possiede, per esempio, un genotipo CT in una determinata posizione non significa aver descritto tutto il suo genoma.

Che cos’è il fenotipo?

Il fenotipo comprende le caratteristiche osservabili o misurabili di un organismo. Non significa soltanto “aspetto fisico”.

Sono fenotipi, per esempio:

• l’altezza;
• il colore degli occhi;
• il gruppo sanguigno;
• alcuni valori biochimici;
• determinate caratteristiche fisiologiche;
• la presenza o l’assenza di specifiche manifestazioni cliniche.

In medicina un fenotipo può quindi emergere da una visita, da un’analisi di laboratorio, da un esame strumentale o da altre misurazioni. Anche il glossario di DNA Express dedicato al fenotipo sottolinea il rapporto tra componente genetica e ambiente.

Genotipo e fenotipo: differenze a confronto

In forma molto semplificata, il rapporto può essere rappresentato così: genotipo + ambiente + sviluppo → fenotipo

Non è una formula matematica. Serve piuttosto a ricordare che il risultato osservabile può dipendere da più componenti e dalle loro interazioni.

L’altezza: un esempio di rapporto tra geni e ambiente

Non esiste un singolo “gene dell’altezza” che stabilisca quanti centimetri raggiungerà una persona. L’altezza è un carattere poligenico, influenzato da numerose varianti genetiche, ed è anche sensibile a fattori non genetici legati alla crescita e allo sviluppo. Il NHGRI include infatti l’altezza tra gli esempi di caratteri poligenici e multifattoriali.

Il patrimonio genetico contribuisce quindi alla variabilità dell’altezza, ma il fenotipo finale non è la semplice lettura di un singolo allele.

Questo principio riguarda molti caratteri complessi e aiuta anche a comprendere perché l’ereditarietà genetica dai genitori non equivalga alla trasmissione di un risultato fenotipico già completamente determinato.

Dominante e recessivo: cosa significano davvero?

I termini dominante e recessivo non descrivono persone e non significano che un allele sia “migliore”, “più forte” o biologicamente più importante di un altro. Descrivono la relazione tra un determinato genotipo e uno specifico fenotipo.

In un modello autosomico dominante, una sola copia di una variante patogenetica può essere sufficiente perché il fenotipo associato si manifesti. Nelle condizioni autosomiche recessive sono invece generalmente necessarie varianti patogenetiche in entrambe le copie del gene; queste possono anche essere due varianti differenti, situazione chiamata eterozigosi composta.

Queste regole sono utili per alcuni caratteri e malattie monogeniche, ma non possono essere applicate indiscriminatamente a ogni caratteristica umana. Le definizioni clinico-genetiche sono riportate anche nel glossario GeneReviews dell’NCBI.

Penetranza ed espressività: perché lo stesso genotipo può manifestarsi diversamente

Anche per una condizione legata fortemente a una singola variante genetica, il rapporto con il fenotipo può non essere assoluto.

La penetranza descrive la proporzione di persone con una determinata variante patogenetica che presenta le manifestazioni associate. Quando la penetranza è incompleta, alcuni portatori possono non mostrare il fenotipo previsto.

L’espressività riguarda invece il modo e l’intensità con cui un fenotipo si manifesta. Persone con la stessa variante possono presentare caratteristiche cliniche differenti o livelli diversi di gravità.

GeneReviews distingue chiaramente questi due concetti, che sono particolarmente importanti quando si interpretano varianti associate a malattie genetiche. Di conseguenza, “avere la variante” e “manifestare esattamente quel fenotipo” non sono sempre affermazioni equivalenti.

Due persone con lo stesso genotipo hanno lo stesso fenotipo?

Non necessariamente. Prima di tutto bisogna chiarire cosa intendiamo per “stesso genotipo”.

Due persone possono avere lo stesso genotipo in un particolare locus e differire in migliaia o milioni di altre posizioni del genoma. Possono inoltre essere esposte ad ambienti diversi e attraversare differenti condizioni di sviluppo.

I gemelli monozigoti sono un caso ancora più interessante. Derivano dallo stesso zigote e hanno genomi estremamente simili, ma possono comunque mostrare differenze fenotipiche. Inoltre, non devono essere considerati geneticamente identici in senso assoluto: possono comparire differenze dovute a varianti insorte durante lo sviluppo. Uno studio pubblicato su Nature Genetics nel 2021 ha documentato mutazioni precoci dello sviluppo capaci di differenziare geneticamente gemelli monozigoti.

Ambiente, sviluppo, regolazione dell’espressione genica e fenomeni casuali biologici contribuiscono quindi a spiegare perché un DNA molto simile non produca necessariamente un fenotipo perfettamente identico.

Lo stesso fenotipo può derivare da genotipi diversi?

Sì. Uno stesso carattere può dipendere da molte combinazioni genetiche differenti. In ambito clinico, manifestazioni simili possono inoltre essere provocate da varianti diverse dello stesso gene, da geni differenti o da cause non genetiche. Per questo osservare un fenotipo non permette necessariamente di dedurre il genotipo che lo ha prodotto.

Vale anche il contrario: conoscere una variante genetica non consente automaticamente di prevedere con precisione tutte le caratteristiche che manifesterà la persona.

Che ruolo ha l’epigenetica?

Le cellule di uno stesso organismo svolgono funzioni molto diverse pur condividendo gran parte della stessa sequenza di DNA. Una delle ragioni è che non tutti i geni vengono utilizzati nello stesso modo, nello stesso tessuto e nello stesso momento.

L’epigenetica studia modificazioni del DNA e delle proteine associate al DNA che possono regolare quanto determinati geni vengono attivati senza cambiare la sequenza delle basi. È questa la definizione utilizzata anche dal National Human Genome Research Institute.

Alcuni processi epigenetici fanno parte del normale sviluppo e della differenziazione delle cellule; alcuni possono essere influenzati anche da esposizioni ambientali. Questo concetto va però interpretato con prudenza: l’epigenetica non significa che ogni esperienza o alimento “accenda” o “spenga” volontariamente determinati geni, né che l’ambiente possa riscrivere a piacimento il nostro DNA.

Per approfondire l’argomento è disponibile anche l’articolo DNA Express sulla relazione tra epigenetica e alimentazione.

Cosa può dirci davvero un test genetico?

Un test genetico può identificare determinate varianti del DNA, ma il significato del risultato dipende da ciò che il test cerca e dalla domanda per cui viene eseguito.

Contano, tra gli altri fattori:

• i geni e le regioni analizzate;
• le varianti che la metodica è in grado di rilevare;
• la qualità delle evidenze che collegano una variante a un fenotipo;
• il tipo di test;
• la storia personale e familiare quando si tratta di un’indagine clinica.

Un risultato che segnala una predisposizione non equivale automaticamente a una diagnosi. Allo stesso modo, un risultato negativo riguarda ciò che il test era effettivamente in grado di ricercare e non esclude per definizione qualsiasi possibile componente genetica.

La National Library of Medicine sottolinea inoltre che un test genetico spesso non permette di prevedere con certezza se compariranno sintomi, quale sarà la loro gravità o come evolveranno nel tempo. Quando un risultato genetico riguarda una malattia o un rischio per la salute, la sua interpretazione va quindi rapportata allo specifico test e al contesto clinico, con il supporto di un professionista qualificato quando necessario.

Genotipo e fenotipo: cosa ricordare

Il genotipo riguarda l’informazione genetica, mentre il fenotipo riguarda ciò che può essere osservato o misurato.

La distinzione più importante, però, è un’altra: per molti caratteri il DNA non funziona come un copione che stabilisce da solo e in ogni dettaglio il risultato finale. Geni, regolazione genica, sviluppo e ambiente possono contribuire insieme alla costruzione del fenotipo.

È proprio per questo che conoscere una variante genetica può essere molto informativo senza rappresentare necessariamente una previsione completa della persona o del suo futuro.