Hardy-Weinberg Law

Hardy-Weinbergs lov slår fast at det ikke er noen genetisk variasjon hvis naturlig seleksjon eller andre faktorer ikke handler. Kilde: Wikimedia Commons

Hva er Hardy-Weinbergs lov?

De lov av Hardy-Weinberg, Også kalt Hardy-Weinberg-prinsipp eller balanse, består det av et matematisk teorem som beskriver en hypotetisk diploid populasjon med seksuell reproduksjon som ikke utvikler seg, det vil si at alleliske frekvenser ikke endres fra generasjon til generasjon til generasjon.

Dette prinsippet antar at fem nødvendige betingelser for at befolkningen skal forbli konstant: fravær av genstrøm, fravær av mutasjoner, tilfeldig parring, fravær av naturlig seleksjon og en uendelig stor populasjonsstørrelse. I mangel av disse kreftene, forblir befolkningen i balanse.

Når noen av de ovennevnte forutsetningene ikke blir oppfylt, oppstår en endring. Av denne grunn er naturlig seleksjon, mutasjon, migrasjoner og genetisk drift de fire evolusjonsmekanismene.

I følge denne modellen, når alleliske frekvenser for en populasjon er p og q, Genotypiske frekvenser vil være p², 2pq og q².

Hardy-Weinberg-balansen kan brukes i beregningen av frekvensene til visse alleler av interesse, for eksempel for å beregne andelen heterozygoter i en menneskelig befolkning.

Vi kan også bekrefte om en befolkning er i balanse eller foreslår hypotese om hvilke krefter som handler i den befolkningen.

Hva er Hardy-Weinbergs teori?

Hardy-Weinbergs teori eller balanse er en nullmodell som lar oss spesifisere oppførselen til gen- og allelfrekvenser gjennom generasjoner.

Med andre ord, det er modellen som beskriver atferden til gener i populasjoner, under en serie spesifikke forhold.

Notasjon

I Hardy-Weinbergs teorem, den alleliske frekvensen av TIL (dominerende allel) er representert med brevet p, mens allelisk frekvens av til (recessiv allel) er representert med brevet q.

De forventede genotypiske frekvensene er p², 2pq og q², For den dominerende homozygotus (Aa), heterozygot (Aa) og homozygot recessiv (aa), henholdsvis.

Kan tjene deg: Holoenzym: Kjennetegn, funksjoner og eksempler

Hvis det bare er to alleler i nevnte lokus, må summen av frekvensene til de to allelene nødvendigvis være lik 1 (P + Q = 1).

Utvidelsen av binomial (P + Q)² De representerer de genotypiske frekvensene p² + 2PQ + Q² = 1.

Eksempel

I en befolkning krysser individene som integrerer det hverandre for å gi opphav til avkommet. Generelt kan vi påpeke de viktigste aspektene ved denne reproduktive syklusen: produksjon av gameter, fusjonen av disse for å gi opphav til en zygote, og utviklingen av embryoet for å gi opphav til den nye generasjonen.

Se for deg at vi kan spore prosessen med Mendelian gener i de nevnte hendelsene. Vi gjør dette fordi vi vil vite om en allel eller genotype vil øke eller redusere frekvensen og hvorfor den gjør det.

For å forstå hvordan gen- og alleliske frekvenser varierer i en populasjon, vil vi følge produksjonen av gameter fra et sett med mus.

I vårt hypotetiske eksempel oppstår parring tilfeldig, der alle sæd og eggløsninger blandes tilfeldig.

Når det gjelder mus, er denne antagelsen ikke sann og er bare en forenkling for å lette beregninger. I noen dyregrupper, for eksempel visse echinoderms og andre vannlevende organismer, blir imidlertid gameter utvist og tilfeldig kolliderer.

Første generasjon mus

La oss nå fokusere oppmerksomheten mot et bestemt lokus, med to alleler: TIL og til. Etter loven som er beskrevet av Gregor Mendel, mottar hver gamete en allel av locus a. Anta at 60% av eggløsningene og sædcellene får allelen TIL, Mens de resterende 40% mottok allelen til.

Derfor allelfrekvens TIL er 0,6 og allelen til Det er 0,4. Denne gruppen av gameter vil bli tilfeldig funnet å gi opphav til en zygote, det som sannsynligvis vil danne hver av de tre mulige genotypene? For å gjøre dette, må vi multiplisere sannsynlighetene som følger:

Det kan tjene deg: Quintana Roo Flora og Fauna

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

Genotype Aa: 0,6 x 0,4 = 0,24. Når det. Den første, at sædcellen bærer allelen TIL og eggløsningen allelen til, eller omvendt tilfelle, sæd til og eggløsningen TIL. Derfor legger vi til 0,24 + 0,24 = 0,48.

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

Andre generasjon mus

La oss nå forestille oss at disse zygotene utvikler seg og blir voksne mus som igjen vil produsere gameter, vil vi forvente at alleliske frekvenser vil være like eller forskjellige fra forrige generasjon?

Genotypen Aa Det vil produsere 36% av gameter, mens heterozygoter vil produsere 48% av gameter og genotype aa 16%.

For å beregne den nye allelfrekvensen, legger vi til frekvensen av homozygotus pluss halvparten av heterozygot, som følger:

Allelfrekvens TIL: 0,36 + ½ (0,48) = 0,6.

Allelfrekvens til: 0,16 + ½ (0,48) = 0,4.

Hvis vi sammenligner dem med de første frekvensene, vil vi innse at de er identiske. I henhold til evolusjonsbegrepet, siden det ikke er noen endringer i alleliske frekvenser gjennom generasjoner, er befolkningen i balanse, ikke utvikler seg.

Hardy-Weinberg balanseforutsetninger

Hvilke forhold skal den forrige befolkningen møte slik at deres alleliske frekvenser forblir konstante med generasjonens passering av generasjoner? I Hardy-Weinberg-balansemodellen oppfyller befolkningen som ikke utvikler seg følgende forutsetninger:

Befolkningen er uendelig stor

- Befolkningen må ha en ekstremt stor størrelse for å unngå de stokastiske eller tilfeldige effektene av gendriv.

- Når populasjoner er liten, er effekten av gentriving (tilfeldige endringer i allelfrekvenser, fra en generasjon til en annen) på grunn av prøvetakingsfeilen mye større og kan gi fiksering eller tap av visse alleler.

Kan tjene deg: ekstern befruktning

Det er ingen genstrøm

- Migrasjoner eksisterer ikke i befolkningen, så de kan ikke nå eller etterlate alleler som kan endre genfrekvenser.

Det er ingen mutasjoner

- Mutasjoner er endringer i DNA -sekvensen, og kan ha forskjellige årsaker. Disse tilfeldige endringene modifiserer genkolleksjonen i befolkningen, ved introduksjon eller eliminering av gener i kromosomer.

Tilfeldig parring

- Blandingen av gametene må utføres tilfeldig -som antakelsen vi bruker i musens eksempel-. Derfor bør det ikke være noe valg av par blant individene i befolkningen, inkludert endogami (reproduksjon av individer som er relatert).

- Når parringen ikke er tilfeldig, forårsaker det ikke en endring i allelfrekvensene til en generasjon til den neste, men den kan generere avvik fra de forventede genotypiske frekvensene.

Det er ikke noe utvalg

- Det er ingen differensiell reproduktiv suksess for individer med forskjellige genotyper som kan endre frekvensene til alleler i befolkningen.

Med andre ord, i den hypotetiske populasjonen har alle genotyper samme sannsynlighet for å reprodusere og overleve.

Når en befolkning ikke oppfyller disse fem forholdene, er resultatet evolusjon. Logisk sett overholder ikke naturlige populasjoner disse forutsetningene. Derfor brukes Hardy-Weinberg-modellen som en nullhypotese som lar oss lage omtrentlige estimater av gen- og allelfrekvenser.

I tillegg til mangelen på disse fem forholdene, er det andre mulige årsaker som befolkningen ikke er i balanse.

En av disse oppstår når Loci er knyttet til sex eller forvrengningsfenomener i segregering eller Meiotisk stasjon (Når hver kopi av et gen eller kromosom ikke overføres med like sannsynlighet for neste generasjon).

Referanser

1. Andrews, ca. (2010). Hardy-Weinberg-prinsippet. Naturutdanningskunnskap.
2. Futuyma, d. J. (2005). Utvikling. Sinaauer.
3. Soler, m. (2002). Evolution: Grunnlaget for biologi. South Project.