Hardy-Winberg-Gesetz

Das Hardy-Winberg-Gesetz legt fest, dass es keine genetische Variation gibt, wenn natürliche Selektion oder andere Faktoren nicht wirken. Quelle: Wikimedia Commons

Was ist Hardy-Winbergs Gesetz??

Der Gesetz für Hardy-Winberg, Es besteht auch ein Hardy-Winberg-Prinzip oder -Balancen und besteht aus einem mathematischen Theorem, der eine hypothetische diploide Bevölkerung mit sexueller Reproduktion beschreibt, die sich nicht weiterentwickelt, dh, dass sich die allelischen Frequenzen nicht von Generation zu Generation zu Generation verändern.

Dieses Prinzip geht davon aus. In Ermangelung dieser Kräfte bleibt die Bevölkerung im Gleichgewicht.

Wenn eine der oben genannten Annahmen nicht erfüllt ist, tritt eine Änderung auf. Aus diesem Grund sind natürliche Selektion, Mutation, Migrationen und genetische Drift die vier evolutionären Mechanismen.

Nach diesem Modell sind die Allelfrequenzen einer Bevölkerung P Und Q, Genotypische Frequenzen werden sein P², 2pq Und Q².

Das Hardy-Winberg-Gleichgewicht kann bei der Berechnung der Häufigkeiten bestimmter Interessens-Allele angewendet werden, um den Anteil der Heterozygoten in einer menschlichen Bevölkerung zu berechnen.

Wir können auch überprüfen, ob eine Bevölkerung im Gleichgewicht ist oder nicht.

Was ist Hardy-Winbergs Theorie?

Hardy-Winbergs Theorie oder Gleichgewicht ist ein Nullmodell, mit dem wir das Verhalten von Gen- und Allelfrequenzen in den Generationen angeben können.

Mit anderen Worten, es ist das Modell, das das Verhalten von Genen in Populationen unter einer Reihe spezifischer Bedingungen beschreibt.

Notation

In Hardy-Winbergs Theorem die allelische Häufigkeit von ZU (dominantes Allel) wird mit dem Brief dargestellt P, während die allelische Häufigkeit von Zu (rezessives Allel) wird mit dem Brief dargestellt Q.

Die erwarteten genotypischen Frequenzen sind P², 2pq Und Q², Für den dominanten Homozygotus (Aa), heterozygot (Aa) und homozygot rezessiv (aa), bzw.

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Wenn es nur zwei Allele in diesem Ort gibt, muss die Summe der Frequenzen der beiden Allele notwendigerweise gleich 1 sein ((P + q = 1).

Die Ausdehnung von Binomial (P + q)² Sie repräsentieren die genotypischen Frequenzen P² + 2PQ + q² = 1.

Beispiel

In einer Bevölkerung führen die Personen, die es integrieren. Im Allgemeinen können wir auf die wichtigsten Aspekte dieses Fortpflanzungszyklus hinweisen: die Produktion von Gameten, die Verschmelzung von diesen, um zu einer Zygote zu führen, und die Entwicklung des Embryos, um die neue Generation zu ergeben.

Stellen Sie sich vor, wir können den Prozess der Mendelschen Gene in den oben genannten Ereignissen verfolgen. Wir tun dies, weil wir wissen wollen, ob ein Allel oder ein Genotyp seine Frequenz erhöht oder verringert und warum es dies tut.

Um zu verstehen, wie Gene und allelische Frequenzen in einer Population variieren, werden wir der Produktion von Gameten von einer Reihe von Mäusen folgen.

In unserem hypothetischen Beispiel tritt eine Paarung zufällig auf, wo alle Spermien und Eizellen zufällig gemischt werden.

Bei Mäusen ist diese Annahme nicht wahr und nur eine Vereinfachung, um Berechnungen zu erleichtern. In einigen Tiergruppen, wie bestimmten Echinoderms und anderen Wasserorganismen, werden Gameten jedoch ausgeschlossen und zufällig kollidieren.

Erste Generation von Mäusen

Lassen Sie uns nun unsere Aufmerksamkeit auf einen bestimmten Ort mit zwei Allelen richten: ZU Und Zu. Nach dem von Gregor Mendel ausgesprochenen Gesetz erhält jedes Gamete ein Allel von Locus a. Nehmen wir an, 60% der Eizellen und Spermien erhalten das Allel ZU, Während die restlichen 40% das Allel erhielten Zu.

Daher die Allelfrequenz ZU ist 0,6 und das Allel Zu Es ist 0,4. Diese Gruppe von Gameten wird nach dem Zufallsprinzip zu einer Zygote entstehen, was wahrscheinlich jede der drei möglichen Genotypen bildet? Dazu müssen wir die Wahrscheinlichkeiten wie folgt multiplizieren:

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

Genotyp Aa: 0,6 x 0,4 = 0,24. Im Falle von Heterozygotus gibt es zwei Form, in denen sie entstanden sind. Das erste, dass das Sperma das Allel trägt ZU und das Ovule das Allel Zu, oder im umgekehrten Fall das Sperma die Zu und die Ovule ZU. Daher fügen wir 0,24 + 0,24 = 0,48 hinzu.

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

Zweite Generation von Mäusen

Stellen wir uns nun vor, diese Zygoten entwickeln sich und werden erwachsene Mäuse, die wieder Gameten produzieren, würden wir erwarten, dass die Allelfrequenzen gleich oder unterscheiden sich von der vorherigen Generation?

Der Genotyp Aa Es wird 36% der Gameten produzieren, während Heterozygoten 48% der Gameten und Genotypen produzieren werden aa 16%.

Um die neue Allelfrequenz zu berechnen, fügen wir die Häufigkeit des Homozygotus plus die Hälfte des heterozygoten Frequenz hinzu, wie folgt:

Allelfrequenz ZU: 0,36 + ½ (0,48) = 0,6.

Allelfrequenz Zu: 0,16 + ½ (0,48) = 0,4.

Wenn wir sie mit den anfänglichen Frequenzen vergleichen, werden wir erkennen, dass sie identisch sind. Daher ist nach dem Konzept der Evolution, da es keine Änderungen der Allelfrequenzen in den Generationen gibt, die Bevölkerung im Gleichgewicht, nicht weiterentwickelt.

Hardy-Winberg-Gleichgewichtsannahmen

Welche Bedingungen sollten sich die vorherige Bevölkerung erfüllen, damit ihre allelischen Frequenzen mit dem Durchgang von Generationen konstant bleiben? Im Hardy-Winberg-Gleichgewichtsmodell erfüllt die Bevölkerung, die sich nicht entwickelt, die folgenden Annahmen:

Die Bevölkerung ist unendlich groß

- Die Population muss eine extrem große Größe haben, um die stochastischen oder zufälligen Effekte der Gendrift zu vermeiden.

- Wenn die Populationen gering sind, ist der Effekt der Gendrift (zufällige Änderungen der Allelfrequenzen von einer Generation auf eine andere) aufgrund des Stichprobenfehlers viel größer und können die Fixierung oder den Verlust bestimmter Allele erzeugen.

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Es gibt keinen Genfluss

- Migrationen existieren nicht in der Bevölkerung, daher können sie keine Allele erreichen oder lassen, die die Genfrequenzen verändern können.

Es gibt keine Mutationen

- Mutationen sind Veränderungen in der DNA -Sequenz und können unterschiedliche Ursachen haben. Diese zufälligen Veränderungen verändern die Gensammlung in der Population durch Einführung oder Eliminierung von Genen in Chromosomen.

Zufällige Paarung

- Die Mischung der Gameten muss zufällig durchgeführt werden -wie die Annahme, die wir im Beispiel der Mäuse verwenden-. Daher sollte es keine Wahl des Paares unter den Personen der Bevölkerung geben, einschließlich Endogamie (Reproduktion von Personen, die verwandt sind).

- Wenn die Paarung nicht zufällig ist, verursacht sie keine Änderung der Allelfrequenzen einer Generation zur nächsten, kann jedoch Abweichungen von den erwarteten genotypischen Frequenzen erzeugen.

Es gibt keine Auswahl

- Es gibt keinen unterschiedlichen Fortpflanzungserfolg von Personen mit unterschiedlichen Genotypen, die die Häufigkeiten von Allelen innerhalb der Bevölkerung verändern können.

Mit anderen Worten, in der hypothetischen Population haben alle Genotypen die gleiche Wahrscheinlichkeit, sich zu reproduzieren und zu überleben.

Wenn eine Bevölkerung diese fünf Bedingungen nicht erfüllt, ist das Ergebnis die Evolution. Logischerweise entsprechen natürliche Populationen diesen Annahmen nicht. Daher wird das Hardy-Winberg-Modell als Nullhypothese verwendet, die es uns ermöglicht, ungefähre Schätzungen von Gen- und Allelfrequenzen vorzunehmen.

Zusätzlich zum Fehlen dieser fünf Bedingungen gibt es andere mögliche Ursachen, für die sich die Bevölkerung nicht im Gleichgewicht befindet.

Eines davon tritt auf, wenn Loci sind mit Geschlechts- oder Verzerrungsphänomenen in der Trennung verbunden oder Meiotic Drive (Wenn jede Kopie eines Gens oder Chromosoms nicht mit gleicher Wahrscheinlichkeit auf die nächste Generation übertragen wird).

Verweise

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