Hardy-Weinberg Lov om genetisk ligevægt med dens betydning

Hardy-Weinberg Lov om genetisk ligevægt med dens betydning og egenskaber!

Denne grundlæggende idé i befolkningsgenetik blev tilbudt af englænderen GH Hardy (en matematiker) og tysk W. Weinberg samtidig i år 1908. Det hedder Hardy-Weinberg-loven.

Loven danner grundlaget for populationsgenetik og den moderne evolutionsteori. Loven fastslår, at både gen (allelle) frekvenser og genotypefrekvenser forbliver konstante fra generation til generation i en uendelig stor interbreeding-population, hvor parring er tilfældig, og der forekommer ikke udvælgelse, migration eller mutation.

Hvis en befolkning oprindeligt er i ubalance, er en generation af tilfældig parring tilstrækkelig til at bringe den til genetisk ligevægt, og derefter vil befolkningen forblive i ligevægt (uændret i gametiske og zygotiske frekvenser), så længe Hardy-Weinberg tilstanden vedvarer.

Hardy-Weinberg-loven er afhængig af følgende former for genetisk ligevægt for dens fulde opnåelse.

1. Befolkningen er uendeligt stor og parat tilfældigt.

2. Intet valg er operativt.

3. Ingen mutation virker i alleler.

4. Befolkningen er lukket, dvs. ingen indvandring eller udvandring opstår.

5. Meiosis er normal, så chancen er den eneste faktor, der virker i gametogenese.

Loven beskriver en teoretisk situation, hvor en befolkning ikke gennemgår nogen evolutionær forandring. Det forklarer, at hvis evolutionære kræfter er fraværende; befolkningen er stor; dets individer har tilfældig parring, hver forælder producerer omtrent lige så mange gameter, og gameterne, der produceres af parringsforældrene, kombineres tilfældigt, og genfrekvensen forbliver konstant; så opretholdes den genetiske ligevægt af de pågældende gener, og den nuværende variabilitet bevares.

Antag at der er en panmiktisk population med gen (allel) A og et på et locus, så vil frekvensen af ​​gameter med gen A være den samme som frekvensen af ​​gen A og tilsvarende vil frekvensen af ​​gameter med en vil være lig med frekvensen af gen a. Lad os antage, at den numeriske andel af forskellige gen i denne population er som følger:

AA-36%

Aa- 48%

aa -16%

Da AA-individer udgør 36% af den samlede befolkning, vil de bidrage med ca. 36% af alle de dannede gameter i befolkningen. Disse gameter vil besidde gen A. Tilsvarende vil en individ producere 16% af alle gameterne. Men gametene fra Aa-individer vil være af to typer, dvs. med gen A og gen er det omtrent lige så stort. Da disse udgør sammen 48% af den samlede befolkning, vil de bidrage med 48% gameter, men af ​​dem vil 24% have gen A og den anden 24% vil have gen a. Derfor vil den samlede produktion af gameterne være som følger:

Hvis frekvensen af ​​gen A er repræsenteret ved p og frekvens af gen, er a repræsenteret ved q, og der er en tilfældig parring af gameterne med allel A, der er tændt i ligevægtstilstanden, vil befolkningen indeholde følgende frekvenser af generne A og en, generation efter generation.

AA + 2Aa + aa genotype

p ² + 2pq + q ² gen (allel) frekvens

Ovennævnte resultater kan forklares ved at stole på sandsynlighedsorienteringen. I en population af stor størrelse vil sandsynligheden for at modtage genet A fra begge forældre være pxp = p ², på samme måde for gen a vil det være qxq = q ² og sandsynligheden for at være heterozygot vil være pq + pq = 2pq. Forholdet mellem gen (allel) frekvens og genotype frekvens kan udtrykkes som

p ²⁺ 2pq + q ² = 1 eller (p + q) ² = 1

Dette kaldes Hardy-Weinberg formel eller binomial udtryk. Hvis frekvensen af ​​et af allellerne (f.eks. P) er kendt, er frekvensen af ​​den anden allel (q = 1-p) kendt, og frekvenserne af de homozygote genotyper (p ² og q ² ) såvel som de af den heterozygotiske genotype (2pq) kan beregnes. Eller hvis frekvensen af ​​homozygote recessive individer i befolkningen (a / a eller q ² ) er kendt, kan frekvenserne for a-allelen (q) og A-allelen (p eller 1-q) beregnes. Det er så muligt at forudse genotypiske frekvenser i nutiden og i yderligere generationer. Fra dette binomiale udtryk, foreslået af Hardy og Weinberg, er det klart, at i en stor tilfældig parringspopulation vil ikke kun genfrekvenser men også genotypefrekvenserne forblive konstante.

Fremtrædende funktioner i Hardy-Weinberg-loven:

1. Gen- og genotypefrekvenserne for hvert gen eller allel i en population forbliver ved en ligevægt generation efter generation.

2. I en befolkning er parringen et helt tilfældigt fænomen.

3. Ligevægten i gen- og genotypefrekvenserne forekommer kun i store populationer. I en lille befolkning kan genfrekvenser være uforudsigelige.

4. Alle genotyper i en population gengiver lige så godt.

5. Særlige alleler vil hverken adskilles adskilligt eller forskelligt trækkes fra en population.

Betydningen af ​​Hardy-Weinberg lov:

Loven er vigtig først og fremmest fordi den beskriver den situation, hvor der ikke er nogen udvikling, og dermed giver den en teoretisk basis for måling af evolutionær forandring. Ligevægtstendensen tjener til at bevare gevinster, der er gjort tidligere og også for at undgå for hurtige ændringer; med andre ord, at give befolkningen en genetisk stabilitet.

Hardy-Weinberg-ligningen beskriver forhold, der ikke findes i den naturlige befolkning. Funktionen af ​​Hardy-Weinberg-princippet og dens ligning er som en eksperimentel kontrol - en forudsigelse af, hvad de alleliske og genotypiske frekvenser skal være, hvis intet virker for at ændre genpoolen. Således, hvis q er kendt for at være 0, 40, så skal q ² i den næste generation være 0, 16.

Hvis det i stedet er 0, 02, så vidste vi, at der er sket en ændring i genpuljen, størrelsen af ​​denne ændring, og at den var forårsaget af: mutationer, genetisk drift, genstrømning, assertiv parring eller naturlig udvælgelse. Vi kan så designe eksperimenter for at teste hvilke af de fem agenter for forandring, som bidrog mest til forandringen i allel- og genotypiske frekvenser.