32.2
Zasada Hardy'ego-Weinberga
The Hardy–Weinberg Principle states that in a large, randomly mating population, allele frequencies stay the same over time if the population is not evolving.
When a gene has two alleles at one locus, such as red and brown coat alleles in squirrels, their frequencies—represented by p and q—add up to one.
We can calculate the frequency of each genotype. The frequency of homozygous red and homozygous brown individuals is the square of the allele frequency—p² and q²—which gives the probability of inheriting the same allele from both parents.
Heterozygous individuals with red-brown coats can form in two ways: the egg can carry the red allele and the sperm the brown allele, or the egg can carry the brown allele and the sperm the red allele. So, the frequency of heterozygous individuals equals two times the product of the allele frequencies, or 2pq.
Together, these genotype frequencies sum to one. This principle is true only under specific, non-evolving conditions.
There must be no natural selection, and mating must be random with no preference for particular genotypes. There must be no gene flow from outside the population and no mutations within the population.
Finally, the population must be very large because random events can strongly change allele frequencies in small populations.
Although no real-world population can satisfy all of these conditions, the principle still offers a useful model for population analysis.
Organizmy diploidalne mają w komórkach somatycznych dwa allele każdego genu, po jednym od każdego rodzica. Dlatego każdy osobnik wnosi dwa allele do puli genowej populacji. Pula genowa populacji to suma wszystkich alleli wszystkich genów w tej populacji i charakteryzuje się pewnym stopniem zmienności. Zmienność genetyczną zazwyczaj wyraża się jako częstotliwość względną, czyli odsetek całkowitej populacji, która ma dany allel, genotyp lub fenotyp.
Na początku XX wieku naukowcy zastanawiali się, dlaczego częstotliwość występowania niektórych rzadko obserwowanych cech dominujących nie wzrasta w populacjach losowo dopasowujących się do siebie z każdym pokoleniem. Na przykład, dlaczego dominująca cecha polidaktylia (E, dodatkowe palce u rąk i nóg) nie występuje częściej niż zwykła liczba palców (e) u wielu gatunków zwierząt ? W 1908 roku niemiecki lekarz Wilhelm Weinberg i brytyjski matematyk G. H. Hardy niezależnie wykazali zjawisko niezmienionej zmienności genetycznej pomiędzy pokoleniami. Zasada ta stała się później znana jako równowaga Hardy’ego-Weinberga.
Równanie Hardy'ego-Weinberga
Równanie Hardy'ego-Weinberga (p2 + 2pq + q2 = 1) elegancko wiąże częstości alleli z częstotliwościami genotypów. Na przykład w populacji z przypadkami polidaktylii pula genów zawiera allele E i e ze względną częstotliwością p i q, odpowiednio. Ponieważ względna częstość występowania allelu jest proporcją całkowitej populacji, p i q sumują się do 1 (p + q = 1).
Genotyp osobników w tej populacji to EE, Ee lub ee. Zatem odsetek osób z genotypem EE wynosi p × p lub p2, a odsetek osobników z genotypem ee wynosi q × q lub q2. Proporcja heterozygot (Ee) wynosi 2pq (p × q i q × p), ponieważ istnieją dwie możliwe krzyżówki, które dają genotyp heterozygotyczny (tj. allel dominujący może pochodzić od któregokolwiek z rodziców). Podobnie jak częstości alleli, częstości genotypów również sumują się do 1; zatem p2 + 2pq + q2 = 1, znane jako równanie Hardy'ego-Weinberga.
Warunki Hardy'ego-Weinberga
Równowaga Hardy'ego-Weinberga stwierdza, że w pewnych warunkach częstość alleli w populacji pozostanie stała w czasie. Takie populacje spełniają pięć warunków: nieskończoną wielkość populacji, losowe łączenie osobników oraz brak mutacji genetycznych, dobór naturalny i przepływ genów. Ponieważ ewolucję można po prostu zdefiniować jako zmianę częstości alleli w puli genowej, populacja spełniająca kryteria Hardy'ego-Weinberga nie ewoluuje. Większość naturalnych populacji narusza co najmniej jedno z tych założeń i dlatego rzadko znajduje się w równowadze. Niemniej jednak zasada Hardy'ego-Weinberga jest użytecznym punktem wyjścia lub modelem zerowym w badaniach ewolucji i można ją również zastosować w badaniach genetyki populacyjnej w celu określenia powiązań genetycznych i wykrycia błędów genotypowania.
The Hardy–Weinberg Principle states that in a large, randomly mating population, allele frequencies stay the same over time if the population is not evolving.
When a gene has two alleles at one locus, such as red and brown coat alleles in squirrels, their frequencies—represented by p and q—add up to one.
We can calculate the frequency of each genotype. The frequency of homozygous red and homozygous brown individuals is the square of the allele frequency—p² and q²—which gives the probability of inheriting the same allele from both parents.
Heterozygous individuals with red-brown coats can form in two ways: the egg can carry the red allele and the sperm the brown allele, or the egg can carry the brown allele and the sperm the red allele. So, the frequency of heterozygous individuals equals two times the product of the allele frequencies, or 2pq.
Together, these genotype frequencies sum to one. This principle is true only under specific, non-evolving conditions.
There must be no natural selection, and mating must be random with no preference for particular genotypes. There must be no gene flow from outside the population and no mutations within the population.
Finally, the population must be very large because random events can strongly change allele frequencies in small populations.
Although no real-world population can satisfy all of these conditions, the principle still offers a useful model for population analysis.
From Chapter 32:
Now Playing
32.2 : Zasada Hardy'ego-Weinberga
Population Genetics
63.1K Views
32.1 : Co to jest genetyka populacyjna?
Population Genetics
54.6K Views
32.3 : Mutacja, przepływ genów i dryf genetyczny
Population Genetics
53.9K Views
32.4 : Dryf genetyczny
Population Genetics
35.9K Views
32.5 : Przepływ genów
Population Genetics
31.2K Views