Hardy-Weinberg ve Genetik Sürüklenme

Bilim adamları bir zamanlar ten rengi zürafa lekeleri gibi baskın özelliklerin neden her nesilde daha sık hale gelmediğini ve koyu kahverengi lekeler gibi çekinik özelliklerin yerini almadığını merak ettiler. Bu muamma hakkında düşünürken, 1908'de birbirlerinden bağımsız olarak, Godfrey H. Hardy ve Wilhelm Weinberg birbirlerinden bağımsız olarak, bugün Hardy-Weinberg İlkesi olarak bilinen ve bu denklemle temsil edilen bir teori türettiler.

İlke, evrimin yokluğunda, yani dengede, bir popülasyonun alel ve genotip frekanslarının bir nesilden diğerine sabit kalacağını belirtir. Bu denklemi anlamak için zürafa örneğine geri dönelim. Büyük harf A, baskın olduğu için ten rengi aleli temsil eder ve küçük harf a, çekinik olduğu için kahverengi alel içindir. Bu iki alelin popülasyondaki sıklığı sırasıyla p ve q olarak belirlenmiştir. Peki alel frekansını nasıl bilebiliriz? Her bireyin iki aleli vardır. Bu örnekte, gen havuzundaki alellerin %40'ı ten rengidir. Bu nedenle, tan alelinin frekansı, p, 0.4'tür ve kahverengi alelin frekansı, q, 0.6'dır. P artı q'nun her zaman bire eşit olduğuna dikkat edin.

Şimdi Hardy-Weinberg denklemine geri dönelim. Denklemdeki her terim bir genotip frekansını temsil eder. Homozigot baskın genotipin frekansı p karedir ve homozigot çekinik q kare ile temsil edilir. Heterozigot genotip iki pq'dur. Burada iki ile çarpmamızın nedeni, heterozigot bir genotip oluşturmanın iki farklı yolu olmasıdır. Birlikte, bunların hepsi genotiplerin %100'ünü temsil eder. Böylece, toplam bir frekans. Zürafa örneğimizdeki p ve q değerlerini kullanarak, zürafa popülasyonumuzdaki renk geni alellerinin genotip dağılımını belirleyebiliriz. Bu nedenle, Hardy-Weinberg Prensibine göre, dengede zürafa popülasyonunun %16'sı homozigot baskın, %48'i heterozigot ve %36'sı homozigot çekinik olacaktır.

Bu dengeyi korumak için Hardy-Weinberg Denge İlkesi, bir popülasyonun beş ana varsayımı karşılaması gerektiğini belirtir. Rastgele çiftleşme, büyük popülasyon büyüklüğü, mutasyon olmamalı, söz konusu gen üzerinde seçim olmamalı ve popülasyonun içine veya dışına gen akışı olmamalıdır. Çoğu doğal popülasyon bu varsayımlardan en az birini ihlal eder ve bu nedenle denge nadirdir... ancak buna rağmen, ilke popülasyon genetiği için boş bir model olarak kullanılır. Bu beklenen değerleri bir popülasyondaki gerçek genotip frekansı ile karşılaştırarak, o popülasyonun Hardy-Weinberg Dengesinde olup olmadığı belirlenebilir. Değilse, bu, alel frekansında bir tür evrim veya değişimin meydana geldiği anlamına gelir.

Evrimle ilgili genel bir yanılgı, evrimin gerçekleşmesi için doğal seçilimin gerekli olduğudur. Ancak, bu her zaman böyle değildir. Genetik sürüklenme, evrimin doğal seçilim olmadan gerçekleşebileceği bir mekanizmadır. Şansa bağlı olarak bir popülasyonun alel frekansındaki değişiklik olarak tanımlanır. Bunu tasavvur etmek için, bir zürafa popülasyonu örneğine geri dönelim ve ten rengi ve kahverengi alellerinin iki farklı renkteki bilyelerle temsil edildiğini hayal edelim. Burada her rengin eşit derecede bol başladığını varsayacağız. Bu popülasyondan yeni bir nesil başlatacak olsaydık, birey çiftleri yetiştirmemiz ve böylece çift başına dört alel arasından seçim yapmamız gerekirdi. Rastgele bir üreme çifti seçersek, her renkten iki bilye elde edebiliriz. Bununla birlikte, yalnızca şans eseri, bazı eşleşmelerde yalnızca bir renk mermer veya bir renkten üç ve diğerinden biri olacaktır. Yeni bir nesil oluşturmak için çoklu eşleşmelerde 50-50 arasındaki bu şans sapmaları, bir sonraki neslin artık her bir alelin eşit bir karışımına sahip olmadığı anlamına gelebilir.

Genetik sürüklenmeyi tanımlayan, zaman içindeki göreceli alel frekanslarının bu değişimidir. Bu nedenle, alel frekansının, ısıyı emme yeteneğinin artması nedeniyle daha soğuk iklimlerde daha iyi hayatta kalan daha fazla miktarda melanin içeren uğur böceği gibi, çevreye uygun özellikleri seçmek için değiştiği uyarlanabilir evrimin aksine, genetik sürüklenme, tamamen stokastik değişimden kaynaklanan bir tür evrimi temsil eder. Örneğin, bir popülasyonun bir bölümünün felaket bir olay yoluyla rastgele kaldırılması.

Bu laboratuvarda, Hardy-Weinberg Dengesi ve bir popülasyondaki genetik sürüklenmenin bilgisayar ve renkli boncuk simülasyonlarını gerçekleştirecek ve ardından denge varsayımları ihlal edildiğinde ne olduğunu test edeceksiniz.