Hardy-Weinberg lagen om genetisk jämvikt med dess betydelse
Hardy-Weinberg lagen om genetisk jämvikt med dess betydelse och egenskaper!
Denna grundläggande idé i befolkningsgenetik erbjöds av engelsmannen GH Hardy (en matematiker) och tysken W. Weinberg samtidigt år 1908. Den kallas Hardy-Weinberg-lagen.
Lagen bildar grunden för populationsgenetik och modern evolutionsteori. Lagen säger att: både gen (allel) frekvenser och genotypfrekvenser kommer att förbli konstanta från generation till generation i en oändligt stor interbreeding population där parning är slumpmässig och inget urval, migration eller mutation inträffar.
Om en befolkning ursprungligen befinner sig i ojämlikhet är en generation av slumpmässig parning tillräcklig för att få den till genetisk jämvikt och därefter kommer populationen att ligga i jämvikt (oförändrad i gametiska och zygotiska frekvenser) så länge som Hardy-Weinberg-tillståndet kvarstår.
Hardy-Weinberg-lagen beror på följande typer av genetisk jämvikt för fullständig uppnåelse.
1. Befolkningen är oändligt stor och kompisar slumpmässigt.
2. Inget urval är operativt.
3. Ingen mutation är verksam i alleler.
4. Befolkningen är stängd, dvs ingen invandring eller utvandring sker.
5. Meiosi är normalt så att chansen är den enda faktorn som är operativ i gametogenesen.
Lagen beskriver en teoretisk situation där en befolkning inte genomgår någon evolutionär förändring. Det förklarar att om evolutionära krafter är frånvarande. befolkningen är stor; dess individer har slumpmässig parning, varje förälder producerar ungefär lika många gameter och gameterna som produceras av parningen föräldrar kombineras slumpmässigt och genfrekvensen förblir konstant; då upprätthålls den genetiska jämvikten hos generna i fråga och variationen närvarande i populationen bevaras.
Antag att det finns en panmictisk population med genen (allel) A och ett på ett locus, då kommer frekvensen av gameter med gen A att vara densamma som frekvensen för gen A och på liknande sätt är frekvensen av gameter med en lika med frekvensen av gen a. Låt oss anta att den numeriska andelen av olika gen i denna population är som följer:
AA- 36%
Aa- 48%
aa -16%
Eftersom AA-individer utgör 36% av den totala befolkningen kommer de att bidra med cirka 36% av alla gameter som bildas i befolkningen. Dessa gameter kommer att ha gen A. På samma sätt kommer en individ att producera 16% av alla gameter. Men gameten från Aa-individer kommer att vara av två typer, dvs med gen A och gen är ungefär lika stora. Eftersom dessa utgör tillsammans 48% av den totala befolkningen, kommer de att bidra med 48% gameter men av dem kommer 24% att ha gen A och den andra 24% kommer att ha gen a. Följaktligen kommer den totala produktionen av gameterna att vara enligt följande:
Om frekvensen av gen A representeras av p och frekvensen av gen är a representerad av q och det finns en slumpmässig parning av gameterna med allel A död a i jämviktstillståndet, kommer populationen att innehålla följande frekvenser av generna A och en, generation efter generation.
AA + 2Aa + aa genotyp
p 2 + 2pq + q 2 gen (allel) frekvens
Ovanstående resultat kan förklaras genom att förlita sig på sannolikhetsteorin. I en population av stor storlek kommer sannolikheten att ta emot genen A från båda föräldrarna pxp = p 2, på samma sätt för gen a blir qxq = q 2 och sannolikheten för att vara heterozygot kommer att vara pq + pq = 2pq. Förhållandet mellan gen (allel) frekvens och genotypfrekvens kan uttryckas som
p 2+ 2pq + q 2 = 1 eller (p + q) 2 = 1
Detta kallas Hardy-Weinberg formel eller binomial uttryck. Om frekvensen hos en av allelerna (t ex p) är känd är frekvensen för den andra allelen (q = 1-p) känd, och frekvenserna hos de homozygotiska genotyperna (p 2 och q 2 ) liksom de av den heterozygotiska genotypen (2pq) kan beräknas. Eller om frekvensen hos homozygota recessiva individer i befolkningen (a / a eller q 2 ) är känd kan frekvenserna för a-allelen (q) och A-allelen (p eller 1-q) beräknas. Det är sedan möjligt att förutsäga genotypa frekvenser i nuvarande och ytterligare generationer. Från detta binomialuttryck, som föreslås av Hardy och Weinberg, är det uppenbart att i en stor slumpmässig parningspopulation inte bara genfrekvenser utan även genotypfrekvenserna kommer att förbli konstanta.
Starka funktioner i Hardy-Weinberg-lagen:
1. Genen och genotypfrekvenserna hos varje gen eller allel i en population förblir vid en jämviktsgeneration efter generation.
2. I en befolkning är parningen ett helt slumpmässigt fenomen.
3. Jämvikten i genen och genotypfrekvenserna förekommer endast i stora populationer. I en liten population kan genfrekvenser vara oförutsägbara.
4. Alla genotyper i en population reproducerar lika framgångsrikt.
5. Särskilda alleler kommer varken att vara differentiellt tillsatta eller ej differentiellt subtraherade från en population.
Betydelsen av Hardy-Weinbergs lag:
Lagen är viktig främst för att den beskriver situationen där det inte finns någon utveckling, och därigenom ger den en teoretisk utgångspunkt för att mäta evolutionär förändring. Jämviktstrenden tjänar till att spara vinster som har gjorts tidigare och för att undvika för snabba förändringar. med andra ord, ge en genetisk stabilitet för befolkningen.
Hardy-Weinberg-ekvationen beskriver förhållanden som inte finns i den naturliga befolkningen. Funktionen av Hardy-Weinberg-principen, och dess ekvation, är som en experimentell kontroll - en förutsägelse av vad de alleliska och genotypa frekvenserna ska vara om ingenting verkar för att förändra genpoolen. Således, om q är känt att vara 0, 40, så skulle q 2 i nästa generation vara 0, 16.
Om det istället är 0, 02 vet vi att en förändring har inträffat i genpoolen, storleken på den förändringen och att den orsakades av mutationer, genetisk drift, genflöde, assertiv parning eller naturligt urval. Vi kan sedan designa experiment för att testa vilken av de fem förändringsmedlen som bidrog mest till förändringen i allel- och genotypfrekvenser.
