Legea Hardy-Weinberg

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 18 noiembrie 2020; verificarea necesită 1 editare .

Hardy - legea Weinberg - poziția geneticii populației , care spune că într-o populație de dimensiuni infinit de mare, în care selecția naturală nu funcționează , nu există un proces de mutație , nu există schimb de indivizi cu alte populații, nu are loc o deriva genetică . , toate încrucișările sunt aleatorii - frecvențele genotipului în funcție de ceea ce - oricare genă (dacă există două alele ale acestei gene în populație) va fi menținută constantă de la generație la generație și corespunde ecuației :

$p^{2}+2pq+q^{2}=1$

Unde este proporția de homozigoți pentru una dintre alele; este frecvența acestei alele; — proporția de homozigoți pentru alela alternativă; — frecvența alelei corespunzătoare; - proporţia heterozigoţilor. $p^{2}$ $p$ $q^{2}$ $q$ $2pq$

Fundamentarea statistică a regularității

Luați în considerare o populație de dimensiuni infinit de mare, în care frecvențele alelelor genei studiate nu sunt afectate de niciun factor și are loc și panmixia . Gena studiată are două stări alelice A și a . La momentul (sau pe generație) n , frecvența alelelor A = , frecvența alelelor a = , apoi, + = 1. Fie , , frecvențele claselor genotipice AA , Aa și aa la momentul n . Atunci = + , = + . Deoarece în condiții de panmixie probabilitatea întâlnirii gameților proveniți din diferite clase genotipice (P, H, Q) ale părinților se supune tiparelor statistice, este posibil să se calculeze frecvențele claselor de descendenți ( , , ) în generația următoare ( n + 1). ). Sunt posibile următoarele opțiuni de încrucișare $p_{n}$ $q_{n}$ $p_{n}$ $q_{n}$ $P_n$ $H_n$ $Q_{n)$ $p_{n}$ $P_n$ ${\frac {H_{n}}{2}}$ $q_{n}$ $Q_{n)$ ${\frac {H_{n}}{2}}$ $P_{n+1}$ $H_{n+1}$ $Q_{n+1}$

$P_{n}\times P_{n}$ , probabilitate ${P_{n}}^{2}$
$P_{n}\times H_{n}$ , probabilitate $2\time P_{n}\times H_{n)$
$P_{n}\time Q_{n}$ , probabilitate $2\times P_{n}\times Q_{n)$
$H_{n}\times H_{n}$ , probabilitate ${H_{n}}^{2}$
$H_{n}\time Q_{n}$ , probabilitate $2\times H_{n}\times Q_{n)$
$Q_{n}\times Q_{n}$ , probabilitate ${Q_{n}}^{2}$

Descendenții din încrucișările 1, 3 și 6 vor fi indivizi cu genotipurile AA , Aa și , respectiv, aa ; ca urmare a încrucișării 2 - vor fi jumătate dintre indivizii cu genotipurile AA și Aa ; ca urmare a încrucişării 5 - vor fi jumătate dintre indivizii cu genotipurile Aa şi aa ; cruce 4 - va oferi toate cele trei clase posibile de descendenți ( AA , Aa și aa ) într-un raport de 1: 2: 1.

Pe baza probabilităților de încrucișări și a proporțiilor la descendenții acestor încrucișări, este posibil să se calculeze frecvențele claselor genotipice din generația n+1 .

$P_{n+1}={P_{n}}^{2}+P_{n}\times H_{n}+{\frac {{H_{n}}^{2}}{4} }$

$H_{n+1}=2\times P_{n}\times Q_{n}+P_{n}\times H_{n}+H_{n}\times Q_{n}+{\frac { {H_{n}}^{2}}{2}}$

$Q_{n+1}={Q_{n}}^{2}+H_{n}\times Q_{n}+{\frac {{H_{n}}^{2}}{4} }$

Deoarece și pe baza rapoartelor scrise mai sus, între frecvențele alelelor și clasele genotipice, aceste expresii pot fi reduse la forma: $P_{n}+H_{n}+Q_{n}=1$ $P_{n+1}+H_{n+1}+Q_{n+1}=1$

$P_{n+1}=p^{2}$

$H_{n+1}=2pq$

$Q_{n+1}=q^{2)$

În mod similar, se poate calcula că raportul dintre clasele P , H , Q din generația n + 2 și cele ulterioare nu se va modifica și va corespunde ecuației date la începutul articolului.

Dacă numărul de alele ale genelor luate în considerare este mai mare de două, formula care descrie frecvențele de echilibru ale genotipurilor devine mai complicată și poate fi scrisă în formă generală ca:

${(p+q+\ldots +z)}^{2}=1$

unde p, q, ... , z sunt frecvențele variantelor alelice ale genei în populația studiată. Extinderea pătratului sumei din partea stângă a ecuației, obținem o expresie constând din suma pătratelor frecvențelor alelelor și a produselor dublate ale tuturor combinațiilor perechi ale acestor frecvențe:

$p^{2}+q^{2}+\ldots +z^{2}+2pq+2pz+2qz+\ldots =1$

Semnificația biologică a legii Hardy-Weinberg

Procesul de moștenire nu afectează în sine frecvența alelelor dintr-o populație, iar posibilele modificări ale structurii sale genetice apar din alte motive.

Condiții de funcționare a legii Hardy-Weinberg

Legea operează în populații ideale, formate dintr-un număr infinit de indivizi, complet panmictice și nesupuse factorilor de selecție.

Echilibrul Hardy-Weinberg în populații reale

Populațiile reale sunt într-o oarecare măsură afectate de factori care nu sunt indiferenți la menținerea echilibrului Hardy-Weinberg pentru unii markeri genetici. În populațiile multor specii de plante sau animale, fenomene precum consangvinizarea și autofertilizarea sunt frecvente - în astfel de cazuri, proporția sau dispariția completă a clasei heterozigote scade. În caz de supradominare , dimpotrivă, ponderile claselor homozigote vor fi mai mici decât cele calculate.

Implicațiile practice ale legii Hardy-Weinberg

În genetica medicală , legea Hardy-Weinberg face posibilă evaluarea riscului populației de boli determinate genetic, deoarece fiecare populație are propriul pool de alele și, în consecință, frecvențe diferite de alele nefavorabile. Cunoscând frecvența de naștere a copiilor cu boli ereditare , este posibil să se calculeze structura grupului de alele. În același timp, cunoscând frecvențele alelelor nefavorabile, este posibil să se prezică riscul de a avea un copil bolnav.

În ameliorare , permite identificarea potențialului genetic al materialului sursă (populații naturale, precum și soiuri și rase de selecție populară), deoarece diferitele soiuri și rase sunt caracterizate de propriile lor bazine de alele, care pot fi calculate folosind Hardy- legea Weinberg. Dacă în materialul sursă se găsește o frecvență ridicată a alelei dorite, atunci se poate aștepta ca rezultatul dorit să fie obținut rapid în timpul selecției. Dacă frecvența alelei necesare este scăzută, atunci este necesar fie să se caute un alt material sursă, fie să se introducă alela necesară din alte populații (cultivare și rase).

În ecologie, face posibilă dezvăluirea influenței unei game largi de factori asupra populațiilor. Faptul este că, deși rămâne omogenă din punct de vedere fenotipic, populația își poate schimba semnificativ structura genetică sub influența radiațiilor ionizante , a câmpurilor electromagnetice și a altor factori adversi. În funcție de abaterile frecvențelor reale ale genotipurilor de la valorile calculate, este posibil să se stabilească efectul factorilor de mediu . În acest caz, principiul diferenței unice trebuie respectat cu strictețe. Să se studieze influența conținutului de metale grele din sol asupra structurii genetice a populațiilor unei anumite specii de plante. Apoi ar trebui comparate două populații care trăiesc în condiții extrem de similare. Singura diferență în condițiile de viață ar trebui să fie conținutul diferit al unui anumit metal din sol.

Literatură

Altukhov Yu. P. Procesele genetice în populații. Moscova . Editura CPI „Akademkniga” 2003. 431 p.
Vorontsov N.N., Sukhorukova L.N. Evoluția lumii organice. - M . : Nauka, 1996. - S. 81-85. — ISBN 5-02-006043-7 .
Green N., Stout W., Taylor D. Biologie. În 3 volume. Volumul 2. - M . : Mir, 1996. - S. 283-286. — ISBN 5-03-001602-3 .
Kaidanov L. Z. Genetica populațiilor. Moscova. Editura Şcoala Superioară 1996. 320 p.
Fedorenko O. M., Savushkin A. I., Olimpienko G. S. Diversitatea genetică a populațiilor naturale de Arabidopsis thaliana (L) Heynh. în Karelia // Genetica 2001. T. 37. Nr. 2. p. 223-229.

Vezi și

Evoluţie