Hardy-Weinberg Prawo równowagi genetycznej z jej znaczeniem

Hardy-Weinberg Prawo Równowagi Genetycznej z jej znaczeniem i cechami!

Ta podstawowa idea genetyki populacyjnej została zaproponowana przez Anglika GH Hardy'ego (matematyka) i Niemca W. Weinberga równocześnie w 1908 roku. Znany jest jako prawo Hardy'ego-Weinberga.

Prawo stanowi podstawę genetyki populacyjnej i współczesnej teorii ewolucji. Prawo stanowi, że: zarówno częstotliwości genów (allelowe), jak i częstotliwości genotypów pozostaną niezmienione z pokolenia na pokolenie w nieskończenie dużej populacji krzyżowania, w której krycie jest losowe i nie następuje selekcja, migracja lub mutacja.

Jeżeli populacja początkowo znajduje się w stanie nierównowagi, to jedna generacja losowego krycia jest wystarczająca, aby doprowadzić ją do równowagi genetycznej, a następnie populacja pozostanie w równowadze (niezmienionej w częstotliwościach gametowych i zygotycznych), o ile utrzyma się stan Hardy-Weinberga.

Prawo Hardy'ego-Weinberga zależy od następujących rodzajów równowagi genetycznej dla jego pełnego osiągnięcia.

1. Populacja jest nieskończenie duża i losowo losowana.

2. Żaden wybór nie działa.

3. Żadna mutacja nie działa w allelach.

4. Populacja jest zamknięta, tzn. Nie dochodzi do imigracji ani emigracji.

5. Mejoza jest zjawiskiem normalnym, więc szansa jest jedynym czynnikiem działającym w gametogenezie.

Prawo opisuje sytuację teoretyczną, w której populacja nie ulega ewolucyjnej zmianie. Wyjaśnia, że ​​jeśli siły ewolucyjne są nieobecne; populacja jest duża; jego osobniki mają przypadkowe krycie, każdy rodzic wytwarza mniej więcej taką samą liczbę gamet, a gametki wytworzone przez łączących się rodziców łączą się losowo, a częstotliwość genu pozostaje stała; następnie zachowana jest równowaga genetyczna danych genów i zachowana jest zmienność występująca w populacji.

Załóżmy, że istnieje panmictic populacja z genem (allel) A i jednym locus, wtedy częstotliwość gamet z genem A będzie taka sama jak częstotliwość genu A i podobnie częstotliwość gamet z a będzie równa częstotliwości genu a. Załóżmy, że liczbowa proporcja różnych genów w tej populacji wygląda następująco:

AA- 36%

Aa- 48%

aa -16%

Ponieważ osoby z AA stanowią 36% całkowitej populacji, wnoszą około 36% wszystkich gamet utworzonych w populacji. Te gamety będą posiadały gen A. Podobnie, osobnicy będą produkować 16% wszystkich gamet. Ale gamety z osobników Aa będą dwojakiego rodzaju, tj. Z genem A i genem w przybliżeniu w równych proporcjach. Ponieważ stanowią one razem 48% całkowitej populacji, będą stanowić 48% gamety, ale z nich 24% będzie posiadało gen A, a pozostałe 24% będzie miało gen. W związku z tym całkowita produkcja gamet "będzie następująca:

Jeżeli częstotliwość genu A jest reprezentowana przez p, a częstotliwość genu a jest reprezentowana przez q i istnieje losowe kojarzenie gamet z allelem A w stanie równowagi, populacja będzie zawierała następujące częstotliwości genów A i, generowanie za pokoleniem.

AA + 2Aa + aa genotyp

Częstotliwość p ² + 2pq + q ² (allel)

Powyższe wyniki można wyjaśnić, opierając się na teorii prawdopodobieństwa. W populacji o dużych rozmiarach, prawdopodobieństwo otrzymania genu A od obojga rodziców będzie pxp = p2, podobnie, dla genu a będzie to qxq = q2, a prawdopodobieństwo bycia heterozygotycznym będzie wynosić pq + pq = 2pq. Związek między częstotliwością genu (allelą) a częstotliwością genotypu można wyrazić jako

p ²⁺ 2pq + q ² = 1 lub (p + q) ² = 1

Jest to znane jako formuła Hardy'ego-Weinberga lub dwumianowa ekspresja. Jeśli znana jest częstotliwość jednego z alleli (np. P), to znana jest częstotliwość występowania drugiego allelu (q = 1-p), a także częstotliwości genotypów homozygotycznych (p ² i q ² ), a także genotypu heterozygotycznego (2pq) można obliczyć. Lub, jeśli znana jest częstość występowania homozygotycznych recesywnych osobników w populacji (a / a lub q2), wówczas można obliczyć częstotliwości allelu (q) i allelu A (p lub 1-q). Możliwe jest zatem przewidywanie częstotliwości genotypów w obecnym i kolejnych pokoleniach. Z tej dwumianowej ekspresji, zaproponowanej przez Hardy'ego i Weinberga, jasne jest, że w dużej losowej populacji krycia nie tylko częstotliwości genów, ale także częstotliwości genotypów pozostaną niezmienne.

Istotne cechy prawa Hardy'ego-Weinberga:

1. Częstotliwość genów i genotypów każdego genu lub allelu w populacji pozostaje po generowaniu w stanie równowagi.

2. W populacji krycie jest zjawiskiem całkowicie przypadkowym.

3. Równowaga częstotliwości genów i genotypów występuje tylko w populacjach o dużych rozmiarach. W przypadku małej populacji geny mogą być nieprzewidywalne.

4. Wszystkie genotypy w populacji rozmnażają się równie skutecznie.

5. Poszczególne allele nie zostaną ani odmiennie dodane, ani zróżnicowane odejmowane od populacji.

Znaczenie prawa Hardy'ego-Weinberga:

Prawo jest ważne przede wszystkim dlatego, że opisuje sytuację, w której nie ma ewolucji, a zatem zapewnia teoretyczną podstawę do pomiaru zmian ewolucyjnych. Tendencja równowagi służy zachowaniu zysków, które zostały osiągnięte w przeszłości, a także uniknięciu zbyt szybkich zmian; innymi słowy, zapewnienie genetycznej stabilności populacji.

Równanie Hardy'ego-Weinberga opisuje warunki, które nie występują w populacji naturalnej. Funkcja zasady Hardy'ego-Weinberga i jej równania jest jako kontrola eksperymentalna - przewidywanie częstotliwości alleli i genotypów, jeśli nic nie zmienia puli genów. Zatem, jeśli q jest znane jako 0.40, to q2 w następnej generacji powinno wynosić 0, 16.

Jeśli zamiast tego wynosi 0, 02, to wiemy, że nastąpiła zmiana w puli genów, wielkość tej zmiany, i że została spowodowana przez: mutacje, dryf genetyczny, przepływ genów, krycie asertywne lub dobór naturalny. Następnie możemy zaprojektować eksperymenty, aby przetestować, który z pięciu czynników zmiany najbardziej przyczynił się do zmiany częstotliwości allelicznych i genotypowych.