Hardy-Weinbergov zákon

Hardy-Weinbergov zákon ustanovuje, že neexistuje genetická variácia, ak prirodzený výber alebo iné faktory nekonajú. Zdroj: Wikimedia Commons

Čo je to Hardy-Weinbergov zákon?

Ten zákon Hardy-Weinberg, Tiež sa nazýva Hardy-Weinbergov prin alebo rovnováha, pozostáva z matematickej vety, ktorá opisuje hypotetickú diploidnú populáciu so sexuálnou reprodukciou, ktorá sa nevyvíja, to znamená, že alelické frekvencie sa nemenia z generácie na generáciu na generáciu na generáciu na generáciu.

Tento princíp predpokladá päť nevyhnutných podmienok na to, aby populácia zostala konštantná: neprítomnosť génového toku, neprítomnosť mutácií, náhodné párenie, neprítomnosť prírodného výberu a nekonečne veľká veľkosť populácie. Pri absencii týchto síl zostáva populácia v rovnováhe.

Ak sa niektorý z vyššie uvedených predpokladov nesplní, dôjde k zmene. Z tohto dôvodu sú prírodné výbery, mutácia, migrácie a genetický posun štyri evolučné mechanizmy.

Podľa tohto modelu, keď sú alelické frekvencie populácie p a Otázka, Genotypové frekvencie budú p², 2pq a Otázka².

Hoodiče-weinbergova rovnováha sa môže uplatniť pri výpočte frekvencií určitých záujmových alel, ktoré sú predmetom výpočtu podielu heterozygotov v ľudskej populácii.

Môžeme tiež overiť, či je populácia v rovnováhe, a navrhnúť hypotézu o tom, ktoré sily pôsobia v tejto populácii.

Čo je Hardy-Weinbergova teória?

Hardy-Weinbergova teória alebo rovnováha je nulový model, ktorý nám umožňuje špecifikovať správanie génových a alelických frekvencií v priebehu generácií.

Inými slovami, je to model, ktorý opisuje správanie génov v populáciách, za špecifických podmienok.

Notácia

V Hardy-Weinbergovej vete je alelická frekvencia Do (dominantná alela) je zastúpená listom p, zatiaľ čo alelická frekvencia do (recesívna alela) je zastúpená listom Otázka.

Očakávané genotypové frekvencie sú p², 2pq a Otázka², Pre dominantného homozygotus (Aa), heterozygotné (Aa) a homozygotné recesívne (aa), respektíve.

Môže vám slúžiť: Holoenzým: Charakteristiky, funkcie a príklady

Ak sú v uvedenom mieste iba dve alely, súčet frekvencií týchto dvoch alel sa musí nevyhnutne rovnať 1 (P + q = 1).

Rozšírenie binomického (P + q)² Predstavujú genotypové frekvencie p² + 2PQ + Q² = 1.

Príklad

V populácii jednotlivci, ktorí ju integrujú, sa navzájom prechádzajú, aby viedli k potomkov. Vo všeobecnosti môžeme poukázať na najdôležitejšie aspekty tohto reprodukčného cyklu: produkcia gamét, ich fúzia, aby sa vznikla zygote a vývoj embrya, aby sa vznikla novej generácii.

Predstavte si, že v vyššie uvedených udalostiach dokážeme sledovať proces Mendelianskych génov. Robíme to preto, že chceme vedieť, či sa alela alebo genotyp zvýši alebo zníži jej frekvenciu a prečo to robí.

Aby sme pochopili, ako sa génové a alelické frekvencie líšia v populácii, budeme sledovať produkciu gamét zo súboru myší.

V našom hypotetickom príklade sa k náhodne vyskytuje párenie, kde sú všetky spermie a vajíčka náhodne zmiešané.

V prípade myší nie je tento predpoklad pravdivý a je to len zjednodušenie na uľahčenie výpočtov. Avšak v niektorých skupinách zvierat, ako sú určité echinodermy a iné vodné organizmy, sú gaméty vylúčené a náhodne sa zrážajú.

Prvá generácia myší

Teraz zamerajme našu pozornosť na konkrétny lokus s dvoma alelami: Do a do. Podľa zákona, ktorý vyhlásil Gregor Mendel, každá gamete dostane alelu lokusu a. Predpokladajme, že 60% vajíčok a spermie dostane alelu Do, zatiaľ čo zvyšných 40% dostalo alelu do.

Preto frekvencia alel Do je 0,6 a alela do Je 0,4. Zistilo sa, že táto skupina gamét bude náhodne vyvíjať zygotu, čo pravdepodobne vytvorí každý z troch možných genotypov? Aby sme to dosiahli, musíme vynásobiť pravdepodobnosti takto:

Môže vám slúžiť: Quintana Roo Flora a fauna

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

Genotyp Aa: 0,6 x 0,4 = 0,24. V prípade Heterozygotus existujú dve formy, v ktorej je možné vzniknúť. Prvé, že spermie nosia alelu Do a vajíčka alela do, alebo spätný prípad, spermie do a vajíčka Do. Preto pridávame 0,24 + 0,24 = 0,48.

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

Druhá generácia myší

Teraz si predstavme, že tieto zygoty sa vyvíjajú a stanú sa dospelými myšami, ktoré budú opäť produkovať gaméty, očakávali by sme, že alelické frekvencie budú rovnaké alebo odlišné od predchádzajúcej generácie?

Genotyp Aa Bude produkovať 36% gamét, zatiaľ čo heterozygoty budú produkovať 48% gamét a genotyp aa 16%.

Na výpočet novej frekvencie alel pridávame frekvenciu homozygotus plus polovicu heterozygotných takto:

Frekvencia alel Do: 0,36 + ½ (0,48) = 0,6.

Frekvencia alel do: 0,16 + ½ (0,48) = 0,4.

Ak ich porovnáme s počiatočnými frekvenciami, uvedomíme si, že sú rovnaké. Preto podľa koncepcie evolúcie, pretože v celom generáciách nedochádza k zmenám alelických frekvencií, populácia je v rovnováhe, nevyvíja sa.

Hardy-Weinberg Balance predpokladov

Aké podmienky by mali splniť predchádzajúca populácia, aby ich alelické frekvencie zostali konštantné pri prechode generácií? V modeli vyváženia Hardy-Weinberg, populácia, ktorá sa nevyvíja, spĺňa tieto predpoklady:

Populácia je nekonečne veľká

- Populácia musí mať extrémne veľkú veľkosť, aby sa zabránilo stochastickým alebo náhodným účinkom driftu génov.

- Ak sú populácie malé, účinok driftu génov (náhodné zmeny vo alelických frekvenciách, z jednej generácie do druhej) v dôsledku chyby odberu vzoriek je oveľa väčší a môže spôsobiť fixáciu alebo stratu určitých alel.

Môže vám slúžiť: externé oplodnenie

Neexistuje žiadny tok génov

- Migrácie neexistujú v populácii, takže nemôžu dosiahnuť alebo opustiť alely, ktoré môžu zmeniť génové frekvencie.

Neexistujú žiadne mutácie

- Mutácie sú zmeny v sekvencii DNA a môžu mať rôzne príčiny. Tieto náhodné zmeny modifikujú zbierku génov v populácii úvodom alebo elimináciou génov v chromozómoch.

Náhodné párenie

- Zmes gamét sa musí vykonávať náhodne -ako predpoklad, ktorý používame v príklade myší-. Preto by medzi jednotlivcami populácie nemala existovať žiadny výber pár, vrátane endogamie (reprodukcia jednotlivcov, ktorí sú príbuzní).

- Ak párenie nie je náhodné, nespôsobuje zmenu alelických frekvencií generácie na ďalšiu, ale môže generovať odchýlky od očakávaných genotypových frekvencií.

Neexistuje žiadny výber

- Neexistuje žiadny diferenciálny reprodukčný úspech jednotlivcov s rôznymi genotypmi, ktoré môžu zmeniť frekvencie alel v rámci populácie.

Inými slovami, v hypotetickej populácii majú všetky genotypy rovnakú pravdepodobnosť reprodukcie a prežitia.

Ak populácia nespĺňa týchto päť podmienok, výsledkom je vývoj. Logicky prírodné populácie nedodržiavajú tieto predpoklady. Preto sa model Hardy-Weinberg používa ako nulová hypotéza, ktorá nám umožňuje robiť približné odhady génových a alelických frekvencií.

Okrem nedostatku týchto piatich podmienok existujú aj ďalšie možné príčiny, pri ktorých populácia nie je v rovnováhe.

Jeden z nich sa vyskytuje, keď lokusy sú spojené so sexuálnymi alebo skreslenými javmi v segregácii alebo Meiotická jazda (Ak sa každá kópia génu alebo chromozómu neprenáša s rovnakou pravdepodobnosťou na ďalšiu generáciu).

Odkazy

1. Andrews, C. (2010). Princíp Hardy-Weinberg. Vzdelávanie prírody.
2. Futuyma, D. J. (2005). Vývoj. Sinauer.
3. Soler, m. (2002). Vývoj: základ biológie. Južný projekt.