Hardy-Weinberg Law

Hardy-Weinbergs lag konstaterar att det inte finns någon genetisk variation om naturligt urval eller andra faktorer inte agerar. Källa: Wikimedia Commons

Vad är Hardy-Weinbergs lag?

De lagen om Härdad, Även kallad Hardy-Weinberg-princip eller balans, den består av ett matematiskt teorem som beskriver en hypotetisk diploidpopulation med sexuell reproduktion som inte utvecklas, det vill säga att alleliska frekvenser inte förändras från generation till generation till generation.

Denna princip antar fem nödvändiga villkor för att befolkningen förblir konstant: frånvaro av genflöde, frånvaro av mutationer, slumpmässig parning, frånvaro av naturligt urval och en oändligt stor befolkningsstorlek. I avsaknad av dessa krafter förblir befolkningen i balans.

När något av ovanstående antaganden inte uppfylls inträffar en förändring. Av denna anledning är naturligt urval, mutation, migrationer och genetisk drift de fyra evolutionära mekanismerna.

Enligt denna modell är en befolkningens allelfrekvenser p och q, Genotypiska frekvenser kommer att vara p², 2pq och q².

Hardy-Weinberg-balansen kan tillämpas vid beräkningen av frekvenserna för vissa alleler av intresse, till exempel för att beräkna andelen heterozygoter i en mänsklig befolkning.

Vi kan också verifiera om en befolkning är i balans eller föreslå hypotes om vilka krafter som agerar i den befolkningen.

Vad är Hardy-Weinbergs teori?

Hardy-Weinbergs teori eller balans är en nollmodell som gör att vi kan specificera beteendet hos gen- och allelfrekvenser genom generationer.

Med andra ord är det modellen som beskriver beteendet hos gener i populationer, under en serie specifika förhållanden.

Notation

I Hardy-Weinbergs teorem, den alleliska frekvensen av TILL (dominerande allel) representeras med brevet p, medan allelfrekvensen för till (Recessiv allel) representeras med brevet q.

De förväntade genotypiska frekvenserna är p², 2pq och q², För den dominerande homozygotusen (Aa), heterozygot (Aa) och homozygot recessiv (aa), respektive.

Kan tjäna dig: holoenzym: egenskaper, funktioner och exempel

Om det bara finns två alleler i nämnda lokus måste summan av frekvenserna för de två allelerna nödvändigtvis vara lika med 1 (P + Q = 1).

Utvidgningen av binomial (P + q)² De representerar de genotypiska frekvenserna p² + 2Pq + q² = 1.

Exempel

I en befolkning korsar de individer som integrerar det varandra för att ge upphov till avkommorna. I allmänhet kan vi påpeka de viktigaste aspekterna av denna reproduktionscykel: produktion av gameter, sammansmältningen av dessa för att ge upphov till en zygot och utvecklingen av embryot för att ge upphov till den nya generationen.

Föreställ dig att vi kan spåra processen för Mendelian gener i de ovannämnda händelserna. Vi gör detta eftersom vi vill veta om en allel eller genotyp kommer att öka eller minska frekvensen och varför den gör det.

För att förstå hur gen- och allelfrekvenser varierar i en population kommer vi att följa produktionen av gameter från en uppsättning möss.

I vårt hypotetiska exempel inträffar parning slumpmässigt, där alla spermier och ägglossningar blandas slumpmässigt.

När det gäller möss är detta antagande inte sant och är bara en förenkling för att underlätta beräkningar. Men i vissa djurgrupper, såsom vissa echinoderms och andra vattenlevande organismer, utvisas gameter och kolliderar slumpmässigt.

Första generationen av möss

Låt oss nu fokusera vår uppmärksamhet på ett specifikt lokus, med två alleler: TILL och till. Efter lagen som anges av Gregor Mendel får varje gamete en allel av lokus a. Anta att 60% av ägglossarna och spermierna får allelen TILL, Medan de återstående 40% fick allelen till.

Därför allelfrekvens TILL är 0,6 och allelen till Det är 0,4. Denna grupp av gameter kommer slumpmässigt att ge upphov till en zygot, vad som sannolikt kommer att bilda var och en av de tre möjliga genotyperna? För att göra detta måste vi multiplicera sannolikheterna enligt följande:

Det kan tjäna dig: Quintana Roo Flora och Fauna

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

Genotyp Aa: 0,6 x 0,4 = 0,24. När det gäller heterozygotus finns det två form där det kan härstammar. Den första, att spermierna bär allelen TILL och ägglossningen av allelen till, eller det omvända fallet, spermierna till och ägglossningen TILL. Därför lägger vi till 0,24 + 0,24 = 0,48.

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

Andra generationen av möss

Låt oss nu föreställa oss att dessa zygoter utvecklas och blir vuxna möss som återigen kommer att producera gameter, skulle vi förvänta oss att alleliska frekvenser är lika eller annorlunda än föregående generation?

Genotypen Aa Det kommer att producera 36% av gameterna, medan heterozygoter kommer att producera 48% av gameterna och genotypen aa 16%.

För att beräkna den nya allelfrekvensen lägger vi till frekvensen för homozygotus plus hälften av den heterozygota, enligt följande:

Allelfrekvens TILL: 0,36 + ½ (0,48) = 0,6.

Allelfrekvens till: 0,16 + ½ (0,48) = 0,4.

Om vi ​​jämför dem med de ursprungliga frekvenserna kommer vi att inse att de är identiska. Därför, enligt utvecklingsbegreppet, eftersom det inte finns några förändringar i alleliska frekvenser genom generationer, är befolkningen i balans, inte.

Hardy-Weinberg Balance Antaganden

Vilka förhållanden bör den tidigare befolkningen uppfylla så att deras alleliska frekvenser förblir konstant med passagen av generationer? I Hardy-Weinberg-balansmodellen uppfyller befolkningen som inte utvecklas följande antaganden:

Befolkningen är oändligt stor

- Befolkningen måste ha en extremt stor storlek för att undvika de stokastiska eller slumpmässiga effekterna av gendrift.

- När populationerna är små är effekten av gendrift (slumpmässiga förändringar i alleliska frekvenser, från en generation till en annan) på grund av provtagningsfelet mycket större och kan producera fixering eller förlust av vissa alleler.

Kan tjäna dig: extern befruktning

Det finns inget genflöde

- Migrering finns inte i befolkningen, så de kan inte nå eller lämna alleler som kan förändra genfrekvenser.

Det finns inga mutationer

- Mutationer är förändringar i DNA -sekvensen och kan ha olika orsaker. Dessa slumpmässiga förändringar modifierar gensamlingen i befolkningen, genom introduktion eller eliminering av gener i kromosomer.

Slumpmässig parning

- Blandningen av gameterna måste utföras slumpmässigt -som antagandet vi använder i mössens exempel-. Därför bör det inte finnas något val av par bland befolkningsindividerna, inklusive endogami (reproduktion av individer som är relaterade).

- När parningen inte är slumpmässig orsakar den inte en förändring i de alleliska frekvenserna för en generation till nästa, men det kan generera avvikelser från de förväntade genotypiska frekvenserna.

Det finns inget urval

- Det finns ingen differentiell reproduktiv framgång för individer med olika genotyper som kan förändra frekvenserna för alleler inom befolkningen.

Med andra ord, i den hypotetiska populationen har alla genotyper samma sannolikhet för att reproducera och överleva.

När en befolkning inte uppfyller dessa fem villkor är resultatet evolution. Logiskt följer naturliga befolkningar inte dessa antaganden. Därför används Hardy-Weinberg-modellen som en nollhypotes som gör att vi kan göra ungefärliga uppskattningar av gen- och allelfrekvenser.

Förutom bristen på dessa fem villkor finns det andra möjliga orsaker för vilka befolkningen inte är i balans.

En av dessa inträffar när loci är kopplade till köns- eller distorsionsfenomen i segregering eller Meiotisk körning (När varje kopia av en gen eller kromosom inte överförs med lika sannolikhet till nästa generation).

Referenser

1. Andrews, C. (2010). Hardy-Weinberg-principen. Kunskap av naturutbildning.
2. Futuyma, D. J. (2005). Evolution. Sinauer.
3. Soler, m. (2002). Evolution: Grunden för biologi. Sydprojekt.