Zakon Hardy-Weinberg

Hardy-Weinbergov zakon ugotovi, da ni genetske razlike, če naravna selekcija ali drugi dejavniki ne delujejo. Vir: Wikimedia Commons

Kaj je Hardy-Weinbergov zakon?

The zakon Hardy-Weinberg, Imenuje se tudi načelo ali ravnovesje Hardy-Weinberga, sestavljen iz matematičnega teorema, ki opisuje hipotetično diploidno populacijo s spolno reprodukcijo, ki se ne razvija, to je, da se alelne frekvence ne spreminjajo iz roda v rod v rod v rod.

To načelo predvideva, da bo populacija ostala konstantna: odsotnost genskega pretoka, odsotnost mutacij, naključno parjenje, odsotnost naravne selekcije in neskončno velika velikost populacije. Če teh sil ni, populacija ostaja v ravnovesju.

Ko katera od zgornjih predpostavk ni izpolnjena, pride do spremembe. Zaradi tega so naravna selekcija, mutacija, migracije in genetski premik štirje evolucijski mehanizmi.

V skladu s tem modelom, ko so alelne frekvence prebivalstva str in q, genotipske frekvence bodo str², 2pq in q².

Ravnotežje Hardy-Weinberga je mogoče uporabiti pri izračunu frekvenc nekaterih interesov, na primer za izračun deleža heterozigotov pri človeški populaciji.

Prav tako lahko preverimo, ali je populacija v ravnovesju ali ne, in predlagajo hipotezo o tem, kaj sile delujejo v tej populaciji.

Kaj je teorija Hardy-Weinberga?

Hardy-Weinbergova teorija ali ravnovesje je ničelni model, ki nam omogoča, da določimo obnašanje genskih in alelnih frekvenc po generacijah.

Z drugimi besedami, model opisuje vedenje genov v populacijah v vrsti posebnih pogojev.

Zapis

V teoremu Hardy-Weinberga, alelna frekvenca Do (prevladujoči alel) je predstavljen s pismom str, medtem ko alelna frekvenca do (recesivni alel) je predstavljen s pismom q.

Pričakovane genotipske frekvence so str², 2pq in q², Za prevladujoče homozygotus (Aa), heteroroznega (Aa) in homozigotno recesivno (aa).

Vam lahko služi: holoencim: značilnosti, funkcije in primeri

Če sta v omenjenem lokusu samo dva alela, mora biti vsota frekvenc obeh alelov nujno enaka 1 (P + q = 1).

Širitev binomiala (P + Q)² Predstavljajo genotipske frekvence str² + 2PQ + Q² = 1.

Primer

V populaciji se posamezniki, ki ga integrirajo, prečkajo drug drugega, da bi ustvarili potomce. Na splošno lahko opozorimo na najpomembnejše vidike tega reproduktivnega cikla: proizvodnjo gametov, zlitje le -teh, da se povzroča zigote, in razvoj zarodka, da bi ustvarili novo generacijo.

Predstavljajte si, da lahko v zgoraj omenjenih dogodkih spremljamo proces Mendelijskih genov. To počnemo, ker želimo vedeti, ali se bo alel ali genotip povečal ali zmanjšal njeno frekvenco in zakaj to počne.

Da bi razumeli, kako se genske in alelne frekvence razlikujejo v populaciji, bomo sledili proizvodnji gameta iz niza miši.

V našem hipotetičnem primeru se parjenje pojavi naključno, kjer se vse sperme in ovule mešajo naključno.

V primeru miši ta predpostavka ni resnična in je le poenostavitev za olajšanje izračunov. Vendar se v nekaterih skupinah živali, kot so nekatere ehinoderme in druge vodne organizme, gamete izgnajo in naključno trčijo.

Prva generacija miši

Zdaj pa osredotočimo svojo pozornost na določen lokus z dvema aleloma: Do in do. Po zakonu, ki ga je navajal Gregor Mendel, vsaka gameta prejme alel lokusa A. Recimo, da 60% ovulov in sperme prejme alel Do, Medtem ko je preostalih 40% prejelo alel do.

Zato frekvenca alelov Do je 0,6 in alel do Je 0,4. Ugotovljeno bo, da ta skupina gametov povzroči Zygote, kar bo verjetno tvorilo vsak od treh možnih genotipov? Za to moramo pomnožiti verjetnosti na naslednji način:

Lahko vam služi: Quintana Roo Flora in Fauna

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

Genotip Aa: 0,6 x 0,4 = 0,24. V primeru heterozigota obstajata dve obliki, v kateri je mogoče izvirati. Prvo, da semenčico nosi alel Do in ovule alel do, ali obratni primer, sperma do in ovule Do. Zato dodamo 0,24 + 0,24 = 0,48.

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

Druga generacija miši

Zdaj pa si predstavljajmo, da se ti zigoti razvijajo in postanejo odrasle miši, ki bodo spet ustvarile gamete, ali bi pričakovali, da bodo alelne frekvence enake ali drugačne od prejšnje generacije?

Genotip Aa Izdelala bo 36% gameta, heterozigoti pa bodo proizvedli 48% gameta in genotipa aa 16%.

Za izračun nove frekvence alela dodamo frekvenco homozygotus in polovico heteroroznega, kot sledi:

Frekvenca alela Do: 0,36 + ½ (0,48) = 0,6.

Frekvenca alela do: 0,16 + ½ (0,48) = 0,4.

Če jih primerjamo z začetnimi frekvencami, se bomo zavedali, da so enaki. Zato se po konceptu evolucije, ker ni sprememb alelnih frekvenc po generacijah, populacija v ravnovesju, ne razvija.

Hardy-Weinbergove predpostavke ravnotežja

Kakšne pogoje bi moralo izpolnjevati prejšnje prebivalstvo, da njihove alelne frekvence ostanejo konstantne s prehodom generacij? V modelu Hardy-Weinberg Balance populacija, ki se ne razvija, izpolnjuje naslednje predpostavke:

Populacija je neskončno velika

- Populacija mora imeti izjemno veliko velikost, da se izogne ​​stohastične ali naključne učinke genskega premika.

- Kadar so populacije majhne, ​​je učinek genskega naliva (naključne spremembe alelnih frekvenc, od ene generacije v drugo) zaradi napake vzorčenja veliko večji in lahko povzroči fiksacijo ali izgubo določenih alelov.

Vam lahko služi: zunanje gnojenje

Ni genskega toka

- Migracije ne obstajajo v populaciji, zato ne morejo doseči ali pustiti alelov, ki bi lahko spremenili genske frekvence.

Mutacij ni

- Mutacije so spremembe v zaporedju DNK in imajo lahko različne vzroke. Te naključne spremembe spreminjajo zbirko genov v populaciji, z uvodom ali izločanjem genov v kromosomih.

Naključno parjenje

- Mešanico gameta je treba izvesti naključno -kot predpostavka, ki jo uporabljamo v primeru miši-. Zato med posamezniki prebivalstva ne bi smelo biti izbire, vključno z endogamijo (razmnoževanje posameznikov, ki so povezani).

- Kadar parjenje ni naključno, ne povzroči spremembe alelnih frekvenc generacije na naslednjo, vendar lahko ustvari odstopanja od pričakovanih genotipskih frekvenc.

Ni izbire

- Ni različnega reproduktivnega uspeha posameznikov z različnimi genotipi, ki bi lahko spremenili frekvence alelov znotraj populacije.

Z drugimi besedami, v hipotetični populaciji imajo vsi genotipi enako verjetnost reproduciranja in preživetja.

Kadar populacija ne izpolnjuje teh petih pogojev, je rezultat evolucija. Logično je, da naravne populacije ne upoštevajo teh predpostavk. Zato se model Hardy-Weinberg uporablja kot ničelna hipoteza, ki nam omogoča, da naredimo približne ocene genskih in alelnih frekvenc.

Poleg pomanjkanja teh petih pogojev obstajajo tudi drugi možni vzroki, za katere prebivalstvo ni v ravnovesju.

Eden od teh se pojavi, ko lokusi so povezani s pojavi seksa ali izkrivljanja v segregaciji oz Mejotski pogon (Ko se vsaka kopija gena ali kromosoma ne prenaša z enako verjetnostjo naslednje generacije).

Reference

1. Andrews, c. (2010). Načelo Hardy-Weinberg. Znanje o izobraževanju narave.
2. Futuyma, d. J. (2005). Evolucija. Sinauer.
3. Soler, m. (2002). Evolucija: osnova biologije. Južni projekt.