Undang-undang Hardy-Weinberg

Undang-undang Hardy-Weinberg menetapkan bahawa tidak ada variasi genetik jika pemilihan semula jadi atau faktor lain tidak bertindak. Sumber: Wikimedia Commons

Apa itu undang-undang Hardy-Weinberg?

The undang -undang Hardy-Weinberg, Juga dikenali sebagai prinsip atau keseimbangan Hardy-Weinberg, ia terdiri daripada teorem matematik yang menggambarkan populasi diploid hipotetikal dengan pembiakan seksual yang tidak berkembang, iaitu, frekuensi alel tidak berubah dari generasi ke generasi.

Prinsip ini menganggap lima syarat yang diperlukan untuk penduduk tetap tetap: ketiadaan aliran gen, ketiadaan mutasi, mengawan rawak, ketiadaan pemilihan semula jadi dan saiz populasi yang tidak terhingga. Dengan ketiadaan kuasa ini, penduduk tetap seimbang.

Apabila mana -mana andaian di atas tidak dipenuhi, perubahan berlaku. Atas sebab ini, pemilihan semula jadi, mutasi, migrasi dan hanyutan genetik adalah empat mekanisme evolusi.

Menurut model ini, apabila frekuensi alel penduduk adalah p dan q, frekuensi genotip akan menjadi p², 2pq dan q².

Keseimbangan Hardy-Weinberg boleh digunakan dalam pengiraan frekuensi alel tertentu yang menarik, sebagai contoh, untuk mengira perkadaran heterozygotes dalam populasi manusia.

Kami juga boleh mengesahkan sama ada penduduknya berada dalam keseimbangan dan mencadangkan hipotesis tentang apa yang dilakukan oleh kuasa dalam populasi tersebut.

Apakah teori Hardy-Weinberg?

Teori atau keseimbangan Hardy-Weinberg adalah model null yang membolehkan kita menentukan tingkah laku frekuensi gen dan alel sepanjang generasi.

Dengan kata lain, ia adalah model yang menggambarkan tingkah laku gen dalam populasi, di bawah satu siri keadaan tertentu.

Notasi

Dalam teorem Hardy-Weinberg, kekerapan alel dari Ke (alel dominan) diwakili dengan surat p, sementara kekerapan alel dari ke (alel resesif) diwakili dengan surat q.

Frekuensi genotip yang diharapkan adalah p², 2pq dan q², Untuk homozygotus dominan (Aa), heterozigot (Aa) dan resesif homozygous (aa), masing -masing.

Boleh melayani anda: holoenzyme: ciri, fungsi dan contoh

Sekiranya terdapat hanya dua alel di lokus tersebut, jumlah frekuensi dua alel mestilah sama dengan 1 (P + q = 1).

Pengembangan binomial (P + q)² Mereka mewakili frekuensi genotip p² + 2PQ + Q² = 1.

Contoh

Dalam populasi, individu yang mengintegrasikannya menyeberang satu sama lain untuk menimbulkan keturunan. Secara umum, kita dapat menunjukkan aspek yang paling penting dalam kitaran pembiakan ini: pengeluaran gamet, gabungan ini untuk menimbulkan zigot, dan perkembangan embrio untuk menimbulkan generasi baru.

Bayangkan bahawa kita dapat menjejaki proses gen Mendelian dalam peristiwa -peristiwa yang disebutkan di atas. Kami melakukan ini kerana kami ingin tahu sama ada alel atau genotip akan meningkatkan atau mengurangkan kekerapannya dan mengapa ia melakukannya.

Untuk memahami bagaimana frekuensi gen dan alel berbeza dalam populasi, kita akan mengikuti pengeluaran gamet dari satu set tikus.

Dalam contoh hipotetikal kami, mengawan berlaku secara rawak, di mana semua sperma dan ovul bercampur secara rawak.

Dalam kes tikus, andaian ini tidak benar dan hanya penyederhanaan untuk memudahkan pengiraan. Walau bagaimanapun, dalam beberapa kumpulan haiwan, seperti echinoderm tertentu dan organisma akuatik lain, gamet dikeluarkan dan bertabrakan secara rawak.

Generasi pertama tikus

Sekarang, mari kita tumpukan perhatian kita pada lokus tertentu, dengan dua alel: Ke dan ke. Berikutan undang -undang yang diucapkan oleh Gregor Mendel, setiap gamete menerima alel lokus a. Katakan 60% daripada ovul dan sperma menerima alel Ke, manakala baki 40% menerima alel ke.

Oleh itu, kekerapan alel Ke adalah 0.6 dan alel ke Ia adalah 0.4. Kumpulan gamet ini akan dijumpai secara rawak untuk menimbulkan zigot, apa yang mungkin membentuk setiap tiga genotip yang mungkin? Untuk melakukan ini, kita mesti melipatgandakan kebarangkalian seperti berikut:

Ia boleh melayani anda: Quintana Roo Flora dan Fauna

Genotip Aa: 0.6 x 0.6 = 0.36.

Genotip Aa: 0.6 x 0.4 = 0.24. Dalam kes heterozygotus, terdapat dua bentuk di mana ia boleh berasal. Yang pertama, bahawa sperma membawa alel Ke dan ovule alel ke, atau kes terbalik, sperma ke dan ovule Ke. Oleh itu, kami menambah 0.24 + 0.24 = 0.48.

Genotip aa: 0.4 x 0.4 = 0.16.

Generasi kedua tikus

Sekarang, mari kita bayangkan bahawa zygot ini berkembang dan menjadi tikus dewasa yang akan menghasilkan gamet sekali lagi, adakah kita mengharapkan frekuensi alel menjadi sama atau berbeza dari generasi sebelumnya?

Genotip Aa Ia akan menghasilkan 36% gamet, manakala heterozygotes akan menghasilkan 48% gamet, dan genotip aa 16%.

Untuk mengira kekerapan alel baru, kami menambah kekerapan homozygotus ditambah separuh daripada heterozigot, seperti berikut:

Kekerapan alel Ke: 0.36 + ½ (0.48) = 0.6.

Kekerapan alel ke: 0.16 + ½ (0.48) = 0.4.

Sekiranya kita membandingkannya dengan frekuensi awal, kita akan menyedari bahawa mereka sama. Oleh itu, menurut konsep evolusi, kerana tidak ada perubahan dalam frekuensi alel sepanjang generasi, penduduknya seimbang, tidak berubah.

Asumsi keseimbangan Hardy-Weinberg

Apakah syarat -syarat yang harus dipenuhi penduduk sebelumnya sehingga frekuensi alel mereka tetap malar dengan laluan generasi? Dalam model keseimbangan Hardy-Weinberg, penduduk yang tidak berkembang memenuhi andaian berikut:

Penduduknya sangat besar

- Penduduk mesti mempunyai saiz yang sangat besar untuk mengelakkan kesan stokastik atau rawak dari hanyut gen.

- Apabila populasi kecil, kesan hanyut gen (perubahan rawak dalam frekuensi alel, dari satu generasi ke yang lain) kerana ralat pensampelan jauh lebih besar dan dapat menghasilkan penetapan atau kehilangan alel tertentu.

Boleh melayani anda: persenyawaan luaran

Tidak ada aliran gen

- Migrasi tidak wujud dalam populasi, jadi mereka tidak dapat mencapai atau meninggalkan alel yang dapat mengubah frekuensi gen.

Tidak ada mutasi

- Mutasi adalah perubahan dalam urutan DNA, dan mungkin mempunyai sebab yang berbeza. Perubahan rawak ini mengubah suai koleksi gen dalam populasi, dengan pengenalan atau penghapusan gen dalam kromosom.

Mengawan rawak

- Campuran gamet mesti dilakukan secara rawak -sebagai asumsi yang kita gunakan dalam contoh tikus-. Oleh itu, tidak ada pilihan pasangan di kalangan individu penduduk, termasuk endogamy (pembiakan individu yang berkaitan).

- Apabila mengawan tidak rawak, ia tidak menyebabkan perubahan dalam frekuensi alel generasi ke yang seterusnya, tetapi ia dapat menghasilkan penyimpangan dari frekuensi genotip yang diharapkan.

Tidak ada pilihan

- Tidak ada kejayaan pembiakan pembiakan individu dengan genotip yang berbeza yang dapat mengubah frekuensi alel dalam populasi.

Dalam erti kata lain, dalam populasi hipotesis semua genotip mempunyai kebarangkalian yang sama untuk menghasilkan semula dan masih hidup.

Apabila penduduk tidak memenuhi lima syarat ini, hasilnya adalah evolusi. Secara logik, populasi semula jadi tidak mematuhi andaian ini. Oleh itu, model Hardy-Weinberg digunakan sebagai hipotesis nol yang membolehkan kita membuat anggaran anggaran gen dan frekuensi alel.

Di samping kekurangan lima syarat ini, terdapat kemungkinan lain yang mungkin penduduknya tidak seimbang.

Salah satu daripada ini berlaku ketika loci dikaitkan dengan fenomena seks atau distorsi dalam pengasingan atau Pemanduan meiotik (Apabila setiap salinan gen atau kromosom tidak dihantar dengan kebarangkalian yang sama kepada generasi akan datang).

Rujukan

1. Andrews, c. (2010). Prinsip Hardy-Weinberg. Pengetahuan pendidikan alam.
2. Futuyma, d. J. (2005). Evolusi. Sinauer.
3. Soler, m. (2002). Evolusi: Asas Biologi. Projek Selatan.