Hardy-Weinberg lov om genetisk likevekt med sin betydning
Hardy-Weinberg lov om genetisk likevekt med sin betydning og egenskaper!
Denne grunnleggende ideen i populasjonsgenetikk ble tilbudt av engelskmannen GH Hardy (en matematiker) og tyskeren W. Weinberg samtidig i år 1908. Det kalles Hardy-Weinberg-loven.
Loven danner grunnlaget for populasjonsgenetikk og moderne evolusjonsteori. Loven sier at: både gen (allelle) frekvenser og genotype frekvenser vil forbli konstant fra generasjon til generasjon i en uendelig stor interbreeding-befolkning der parring er tilfeldig og ingen seleksjon, migrasjon eller mutasjon oppstår.
Skulle en befolkning i utgangspunktet være i ubalanse, er en generasjon tilfeldig parring tilstrekkelig til å bringe den inn i genetisk likevekt, og deretter vil befolkningen forbli i likevekt (uendret i gametiske og zygotiske frekvenser) så lenge Hardy-Weinberg tilstanden vedvarer.
Hardy-Weinberg-loven er avhengig av følgende typer genetisk likevekt for full oppnåelse.
1. Befolkningen er uendelig stor og kompis tilfeldig.
2. Ingen valg er operativ.
3. Ingen mutasjon er operativ i alleler.
4. Befolkningen er stengt, dvs. ingen innvandring eller utvandring oppstår.
5. Meiose er normal slik at sjansen er den eneste faktoren som er operativ i gametogenesen.
Loven beskriver en teoretisk situasjon der en befolkning ikke gjennomgår noen evolusjonær endring. Det forklarer at hvis evolusjonære krefter er fraværende; befolkningen er stor; dets individer har tilfeldig parring, hver foreldre produserer omtrent like mange gameter og gametene produsert av parringsforeldrene kombineres tilfeldig og genfrekvensen forblir konstant; da opprettholdes den genetiske likevekten av de aktuelle gener og variasjonen tilstede i befolkningen er bevart.
Anta at det er en panmiktisk populasjon med gen (allel) A og et på ett sted, så vil frekvensen av gameter med gen A være den samme som frekvensen til gen A og tilsvarende vil frekvensen av gameter med en vil være lik frekvensen av gen a. La oss anta at den numeriske andelen av forskjellige gen i denne populasjonen er som følger:
AA- 36%
Aa-48%
aa -16%
Siden AA-personer utgjør 36% av den totale befolkningen, vil de bidra med ca 36% av alle gametene som er dannet i befolkningen. Disse gametene vil ha gen A. På samme måte vil en person produsere 16% av alle gametene. Men gametene fra Aa-individer vil være av to typer, dvs. med gen A og gen er omtrent like stor. Siden disse utgjør sammen 48% av den totale befolkningen, vil de bidra med 48% gameter, men av dem vil 24% ha gen A og den andre 24% vil ha gen a. Derfor vil den totale produksjonen av gametene bli som følger:
Hvis frekvensen av gen A er representert ved p og frekvens av genet, er a representert ved q, og det er en tilfeldig parring av gametene med allel A, som er tett i likevektstilstanden, vil populasjonen inneholde følgende frekvenser av generene A og en, generasjon etter generasjon.
AA + 2Aa + aa genotype
p 2 + 2pq + q 2 gen (allel) frekvens
Resultatene ovenfor kan forklares ved å stole på sannsynlighetsteorien. I en populasjon med stor størrelse vil sannsynligheten for å motta genet A fra begge foreldrene være pxp = p 2, på samme måte for gen a vil det være qxq = q 2 og sannsynligheten for å være heterozygot vil være pq + pq = 2pq. Forholdet mellom gen (allel) frekvens og genotype frekvens kan uttrykkes som
p 2+ 2pq + q 2 = 1 eller (p + q) 2 = 1
Dette kalles Hardy-Weinberg formel eller binomial uttrykk. Hvis frekvensen av en av allelene (f.eks. P) er kjent, er frekvensen av den andre allelen (q = 1-p) kjent, og frekvensene til de homozygote genotypene (p 2 og q 2 ) så vel som de av heterozygot genotype (2pq) kan beregnes. Eller, hvis hyppigheten av homozygote recessive individer i befolkningen (a / a eller q 2 ) er kjent, kan frekvensene for a-allelen (q) og A-allelen (p eller 1-q) beregnes. Det er da mulig å forutsi genotypiske frekvenser i nåtid og videre generasjoner. Fra dette binomialuttrykket, foreslått av Hardy og Weinberg, er det klart at i en stor tilfeldig parringspopulasjon vil ikke bare genfrekvenser, men også genotypefrekvensene forblir konstant.
Fremtredende funksjoner i Hardy-Weinberg-loven:
1. Gen- og genotypefrekvensene til hvert gen eller allel i en populasjon forblir i en likevektsgenerering etter generasjon.
2. I en befolkning er parringen et helt tilfeldig fenomen.
3. Likevekten i gen- og genotypefrekvensene forekommer bare i store størrelser. I en liten befolkning kan genfrekvenser være uforutsigbare.
4. Alle genotyper i en populasjon gjengis like godt.
5. Spesielle alleler vil ikke bli differensielt tilført eller differensielt trukket fra en befolkning.
Betydningen av Hardy-Weinberg lov:
Loven er viktig først og fremst fordi den beskriver situasjonen der det ikke er noen utvikling, og dermed gir den en teoretisk grunnlinje for måling av evolusjonær endring. Likevektstendensen tjener til å spare gevinster som har blitt gjort tidligere og også for å unngå for hurtige endringer; med andre ord, gi en genetisk stabilitet til befolkningen.
Hardy-Weinberg-ligningen beskriver forhold som ikke finnes i naturlig populasjon. Funksjonen av Hardy-Weinberg-prinsippet, og dens likning, er som en eksperimentell kontroll - en prediksjon av hva allelen og genotypiske frekvenser skal være hvis ingenting virker for å endre genpuljen. Således, hvis q er kjent for å være 0, 40, må q 2 i neste generasjon være 0, 16.
Hvis i stedet er det 0, 02, så visste vi at det har skjedd en endring i genbassenget, størrelsen på den forandringen, og at den var forårsaket av mutasjoner, genetisk drift, genstrømning, assertiv parring eller naturlig valg. Vi kan da designe eksperimenter for å teste hvilken av de fem forandringsmidlene som bidro mest til endringen i alleliske og genotypiske frekvenser.
