Hardy-Weinberg Law

Prawo Hardy-Weinberga określa, że ​​nie ma zmienności genetycznej, jeśli dobór naturalny lub inne czynniki nie działają. Źródło: Wikimedia Commons

Co to jest prawo Hardy-Weinberga?

prawo Hardy-Weinberg, Nazywany również zasadą lub równowagą Hardy-Weinberga, składa się z matematycznego twierdzenia, które opisuje hipotetyczną populację diploidalną z reprodukcją płciową, która nie ewoluuje, to znaczy, że częstotliwości alleliczne nie zmieniają się z pokolenia na pokolenie na pokolenie.

Ta zasada zakłada pięć niezbędnych warunków, aby populacja pozostała stała: brak przepływu genów, brak mutacji, losowe krycie, brak selekcji naturalnej i nieskończenie duża wielkość populacji. W przypadku braku tych sił populacja pozostaje w równowadze.

Gdy którekolwiek z powyższych założeń nie jest spełnione, zachodzi zmiana. Z tego powodu selekcja naturalna, mutacja, migracje i dryf genetyczny to cztery mechanizmy ewolucyjne.

Zgodnie z tym modelem, gdy częstotliwości alleliczne populacji są P I Q, Częstotliwości genotypowe będą P², 2PQ I Q².

Bilans Hardy-Weinberga można zastosować do obliczania częstotliwości niektórych interesujących alleli, na przykład w celu obliczenia odsetka heterozygotów w populacji ludzkiej.

Możemy również sprawdzić, czy populacja jest w równowadze i proponować hipotezę, jakie siły działają w tej populacji.

Co to jest teoria Hardy'ego-Weinberga?

Teoria lub równowaga Hardy-Weinberga to model zerowy, który pozwala nam określić zachowanie genów i częstotliwości allelicznych przez pokolenia.

Innymi słowy, jest to model opisujący zachowanie genów w populacjach, w serii określonych warunków.

Notacja

W twierdzeniu Hardy-Weinberga częstotliwość alleliczna DO (Dominujący allel) jest reprezentowany z listem P, podczas gdy częstotliwość alleliczna Do (allel recesywny) jest reprezentowany z listem Q.

Oczekiwane częstotliwości genotypowe to P², 2PQ I Q², Dla dominującego homozygotus (Aa), heterozygotyczne (Aa) i homozygotyczne recesywne (aa) odpowiednio.

Może ci służyć: holoenzyme: Charakterystyka, funkcje i przykłady

Jeśli we wspomnianym locus są tylko dwa allele, suma częstotliwości dwóch alleli musi być koniecznie równa 1 (P + Q = 1).

Ekspansja dwumianowa (P + Q)² Reprezentują częstotliwości genotypowe P² + 2PQ + Q² = 1.

Przykład

W populacji osoby, które ją integrują, krzyżują się nawzajem, aby rodzić potomstwo. Ogólnie rzecz biorąc, możemy wskazać najważniejsze aspekty tego cyklu reprodukcyjnego: produkcję gamet, ich fuzja, która daje powstanie zygoty i rozwój zarodka, aby zapewnić powstanie nowej generacji.

Wyobraź sobie, że możemy śledzić proces genów mendelowych we wspomnianych wydarzeniach. Robimy to, ponieważ chcemy wiedzieć, czy allel lub genotyp zwiększy lub zmniejszy jego częstotliwość i dlaczego to robi.

Aby zrozumieć, w jaki sposób częstotliwości genowe i alleliczne różnią się pod względem populacji, będziemy postępować zgodnie z produkcją gamet z zestawu myszy.

W naszym hipotetycznym przykładzie kojarzenie występuje losowo, gdzie wszystkie nasienie i jajniki są mieszane losowo.

W przypadku myszy to założenie nie jest prawdą i jest tylko uproszczeniem w celu ułatwienia obliczeń. Jednak w niektórych grupach zwierzęcych, takich jak niektóre echinodermy i inne organizmy wodne, gamety są wydalane i losowo zderzają się.

Pierwsza generacja myszy

Skupmy naszą uwagę na określonym miejscu, z dwoma allelami: DO I Do. Zgodnie z prawem ogłoszonym przez Gregora Mendla, każda gameta otrzymuje allel locus a. Załóżmy, że 60% jajników i nasienia otrzymuje allel DO, podczas gdy pozostałe 40% otrzymało allel Do.

Dlatego częstotliwość alleli DO ma 0,6 i allel Do To jest 0,4. Ta grupa gamet zostanie losowo stwierdziła, że ​​powoduje zygote, co może utworzyć każdy z trzech możliwych genotypów? Aby to zrobić, musimy pomnożyć prawdopodobieństwa w następujący sposób:

Może ci służyć: Quintana Roo Flora i Fauna

Genotyp Aa: 0,6 x 0,6 = 0,36.

Genotyp Aa: 0,6 x 0,4 = 0,24. W przypadku heterozygotus istnieją dwie formy, w których można go powstać. Pierwszy, że nasienie niesie allel DO i owuła allel Do, lub odwrotny przypadek, nasienie Do i owca DO. Dlatego dodajemy 0,24 + 0,24 = 0,48.

Genotyp aa: 0,4 x 0,4 = 0,16.

Drugie pokolenie myszy

Teraz wyobraźmy sobie, że te zygoty rozwijają się i stają się dorosłymi myszami, które znów wytwarzają gamety, spodziewalibyśmy się, że częstotliwości alleliczne będą równe lub różne od poprzedniej generacji?

Genotyp Aa Wytworzy 36% gamet, podczas gdy heterozygot wytworzy 48% gamet i genotyp aa 16%.

Aby obliczyć nową częstotliwość alleli, dodajemy częstotliwość homozygotus plus połowę heterozygotycznego, jak następuje:

Częstotliwość alleli DO: 0,36 + ½ (0,48) = 0,6.

Częstotliwość alleli Do: 0,16 + ½ (0,48) = 0,4.

Jeśli porównamy je z początkowymi częstotliwościami, zdamy sobie sprawę, że są one identyczne. Dlatego, zgodnie z koncepcją ewolucji, ponieważ nie ma zmian w częstotliwościach allelicznych przez pokolenia, populacja jest w równowadze, nie ewoluuje.

Założenia Bilansu Hardy-Weinberg

Jakie warunki powinny sprostać poprzednia populacja, aby ich częstotliwości alleliczne pozostały stałe wraz z fragmentem pokoleń? W modelu bilansu Hardy-Weinberga populacja, która nie ewoluuje, spełnia następujące założenia:

Populacja jest nieskończenie duża

- Populacja musi mieć wyjątkowo duży rozmiar, aby uniknąć stochastycznego lub losowego działania dryfu genu.

- Gdy populacje są małe, wpływ dryfu genu (losowe zmiany częstotliwości allelicznych, od jednego pokolenia na drugie) ze względu na błąd próbkowania jest znacznie większy i może powodować utrwalenie lub utratę niektórych alleli.

Może ci służyć: zapłodnienie zewnętrzne

Nie ma przepływu genów

- Migracje nie istnieją w populacji, więc nie mogą dotrzeć do alleli, które mogą zmieniać częstotliwości genów.

Nie ma mutacji

- Mutacje to zmiany w sekwencji DNA i mogą mieć różne przyczyny. Te losowe zmiany modyfikują zbieranie genów w populacji, poprzez wprowadzenie lub eliminację genów w chromosomach.

Losowe krycie

- Mieszanina gamet musi być wykonywana losowo -jako założenie, które używamy w przykładzie myszy-. Dlatego nie powinno być wyboru pary wśród osób populacji, w tym endogamii (reprodukcja osób powiązanych).

- Gdy krycie nie jest losowe, nie powoduje zmiany częstotliwości allelicznych pokolenia na następną, ale może generować odchylenia od oczekiwanych częstotliwości genotypowych.

Nie ma wyboru

- Nie ma różnicowego sukcesu reprodukcyjnego osób z różnymi genotypami, które mogą zmieniać częstotliwości alleli w populacji.

Innymi słowy, w hipotetycznej populacji wszystkie genotypy mają takie samo prawdopodobieństwo odtworzenia i przeżycia.

Gdy populacja nie spełnia tych pięciu warunków, rezultatem jest ewolucja. Logicznie, naturalne populacje nie są zgodne z tymi założeniami. Dlatego model Hardy-Weinberga jest stosowany jako hipoteza zerowa, która pozwala nam dokonać przybliżonych szacunków genów i częstotliwości allelicznych.

Oprócz braku tych pięciu warunków istnieją inne możliwe przyczyny, dla których populacja nie jest w równowadze.

Jeden z nich występuje, kiedy Loci są powiązane z zjawiskami płci lub zniekształceń w segregacji lub Mejotyczny jazda (Gdy każda kopia genu lub chromosomu nie jest przekazywana z równym prawdopodobieństwem następnej generacji).

Bibliografia

1. Andrews, c. (2010). Zasada Hardy-Weinberga. Wiedza na temat edukacji przyrodniczej.
2. Futuyma, zm. J. (2005). Ewolucja. Sinauer.
3. Soler, m. (2002). Ewolucja: podstawa biologii. Projekt South.