Λεπτομερέστερα

Αρχή Hardy-Weinberg


Το 1908 ο αγγλικός μαθηματικός Ο Godfrey H. Hardy (1877 - 1947) και ο γερμανός γιατρός Wilhem Weinberg Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι εάν δεν υπήρξε εξελικτικός παράγοντας σε έναν πληθυσμό που πληρούσε ορισμένες προϋποθέσεις, οι συχνότητες των αλληλόμορφών τους θα παραμείνουν αμετάβλητες από γενιά σε γενιά.

Αυτή η αρχή έγινε γνωστή ως Hardy-Weinberg νόμος ή θεώρημα ή αρχή της ισορροπίας των γονιδίων.

Hardy-Weinberg συνθήκες ισορροπίας

Οι συνθήκες που είναι απαραίτητες για να παραμείνει ο πληθυσμός σε ισορροπία γονιδίων, σύμφωνα με τους Hardy και Weinberg, είναι οι εξής:

  • Ο πληθυσμός πρέπει να είναι πολύ μεγάλος (θεωρητικά, όσο μεγαλύτερο είναι το καλύτερο) έτσι ώστε να μπορούν να συμβούν όλες οι πιθανές διασταυρώσεις σύμφωνα με τους νόμους της πιθανότητας.
  • Ο πληθυσμός πρέπει να είναι πανμιτικός (από την ελληνική pan, όλα, και από τα Λατινικά miscere, mix), δηλαδή οι διασταυρώσεις μεταξύ ατόμων διαφορετικών γονότυπων θα πρέπει να πραγματοποιούνται τυχαία, χωρίς καμία προτίμηση.

Ένας πληθυσμός που έχει αυτά τα χαρακτηριστικά και στον οποίο δεν εμφανίζονται εξελικτικοί παράγοντες, όπως η μετάλλαξη, η επιλογή ή η μετανάστευση, θα παραμείνει στην ισορροπία των γονιδίων, δηλαδή οι συχνότητες αλληλόμορφων δεν αλλάζουν καθ 'όλη τη διάρκεια των γενεών.

Η έκφραση της γονιδιακής ισορροπίας

Υποθέστε έναν πληθυσμό σε ισορροπία γονιδίων, στον οποίο οι συχνότητες των αλληλόμορφων Α και το (μη φύλο) είναι αντίστοιχα 80% και 20% (0,8 και 0,2). Γνωρίζοντας ότι κάθε γαμέτα φέρει μόνο ένα αλληλόμορφο από κάθε γονίδιο, συμπεραίνεται ότι το 80% των γαμετών που παράγονται από μέλη αυτού του πληθυσμού θα φέρει το αλληλόμορφο. Α, και το 20% θα είναι φορείς του αλληλίου το.

Ένα ομόζυγο άτομο ΑΑ που σχηματίζεται όταν ένα αρσενικό γαμέτα φέρει ένα αλληλόμορφο Α γονιμοποιεί μια θηλυκή γαμέτα που φέρει επίσης ένα αλληλόμορφο Α. Η πιθανότητα να συμβεί αυτό το συμβάν είναι ίση με το προϊόν των συχνοτήτων με τις οποίες συμβαίνουν αυτοί οι τύποι γαμετών. Έτσι, η πιθανότητα σχηματισμού ενός ατόμου ΑΑ é 0,64 ή 64%.

στ( Α) x f(Α) = 0,8 χ 0,8 = 0,64 ή 64%

Ένα ομόζυγο άτομο αα, με τη σειρά του, προέρχεται από δύο γαμέτες που το συναντούν. Η πιθανότητα εμφάνισης αυτού του συμβάντος είναι ίση με το προϊόν των συχνοτήτων με τις οποίες συνέβησαν αυτοί οι γαμέτες. Η πιθανότητα σχηματισμού ενός ατόμου το aa είναι 0,04 ή 4%.

στ(α) x f(α) = 0,2 χ 0,2 = 0,04 ή 4%

Ένα ετερόζυγο άτομο Αα αποφοίτων όταν ένα αρσενικό γαμέτα Α γονιμοποιεί μια θηλυκή γαμέτα το, ή όταν ένα αρσενικό γαμέτα το γονιμοποιεί μια θηλυκή γαμέτα Α. Η πιθανότητα να συμβούν αυτά τα συμβάντα είναι 0,32 ή 32%.

στ(Α) x f(α) + f(α)x f(Α) = 0,8 χ 0,2 + 0,2 χ 0,8 = 0,32 ή 32%

Αν ονομάσουμε p τη συχνότητα του κυρίαρχου αλληλίου και q τη συχνότητα του υπολειπόμενου αλληλόμορφου, μπορούμε να γράψουμε ότι η συχνότητα των ατόμων ΑΑ είναι ίση με ρ2, η συχνότητα των ατόμων αα είναι ίση με q2, και αυτή των ετεροζυγωτικών ατόμων Αα ισούται με 2pQ. Δείτε γιατί:

Άγνωστη συχνότητα σε αρσενικούς γαμέτες

p = στ(Α) q = στ(α)

Συχνότητα συχνότητας αλληλόμορφων θηλέων

p = f(Α)

q = f(α)

σ2 = f(ΑΑ) pq = f(Αα)
qp = f(αα) τι2 = f(αα)

Το άθροισμα των συχνοτήτων των διαφορετικών γονότυπων θα είναι 1 ή 100%.

Σ2 + 2 γιατί + q2 = 1

Στ(ΑΑ) στ(Αα) + f(αα) στ(αα)

Η αρχή Hardy-Weinberg δηλώνει ότι για ένα δεδομένο ζεύγος αλληλόμορφων με συχνότητες σ και τι, σε έναν ισορροπημένο πληθυσμό Mendelian, η συχνότητα των διαφορετικών γενότυπων σε κάθε γενιά θα είναι σύμφωνη με την έκφραση p2 + 2pq + q2 = 1.

Σημασία της αρχής Hardy-Weinberg

Η αρχή Hardy-Weinberg θέτει ένα θεωρητικό πρότυπο για τη συμπεριφορά γονιδίων σε γενιές. Στην πράξη, μας βοηθά να κατανοήσουμε εάν ο πληθυσμός βρίσκεται σε ισορροπία ή όχι, εφιστώντας την προσοχή στους πιθανούς εξελικτικούς παράγοντες που λειτουργούν.

Ο γενετιστής FJ Ayala (1934) του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας (ΗΠΑ) συγκρίνει την αρχή Hardy-Weinberg με τον πρώτο μηχανισμό του Νεύτωνα, σύμφωνα με τον οποίο ένα κινούμενο σώμα διατηρεί τη σταθερή του ταχύτητα μέχρι να μην παρεμβαίνει καμία δύναμη. εξωτερικά. Τα όργανα υπόκεινται πάντα σε εξωτερικές δυνάμεις, αλλά ο νόμος του Νεύτωνα είναι ένα θεωρητικό σημείο εκκίνησης, σημαντικό για την κατανόηση της μηχανικής. Η αρχή Hardy-Weinberg δηλώνει ότι, ελλείψει εξελικτικών παραγόντων, οι γονιδιακές συχνότητες παραμένουν σταθερές σε ένα θεωρητικό πληθυσμό. Υπάρχουν πάντα εξελικτικοί παράγοντες στην εργασία σε πραγματικούς πληθυσμούς. Ωστόσο, ο νόμος Hardy-Weinberg είναι σημαντικός επειδή σας επιτρέπει να καθορίσετε πόσο και πώς επηρεάζεται η ισορροπία του πληθυσμού από εξελικτικούς παράγοντες.