Hardy-Weinberg-Gesetz des genetischen Gleichgewichts mit seiner Bedeutung

Hardy-Weinberg-Gesetz des genetischen Gleichgewichts mit seiner Bedeutung und seinen Merkmalen!

Diese Grundidee in der Populationsgenetik wurde im Jahr 1908 gleichzeitig vom Engländer GH Hardy (einem Mathematiker) und dem Deutschen W. Weinberg angeboten. Es ist als Hardy-Weinberg-Gesetz bekannt.

Das Gesetz bildet die Grundlage der Populationsgenetik und der modernen Evolutionstheorie. Das Gesetz besagt, dass: sowohl Gen- (Allel-) Frequenzen als auch Genotypfrequenzen in einer unendlich großen Kreuzungspopulation von Generation zu Generation konstant bleiben, in der die Paarung zufällig erfolgt und keine Selektion, Migration oder Mutation auftritt.

Sollte sich eine Population zunächst im Ungleichgewicht befinden, genügt eine Generation der zufälligen Paarung, um sie in ein genetisches Gleichgewicht zu bringen. Danach bleibt die Population im Gleichgewicht (unverändert in der Gametic und Zygotic-Frequenz), solange der Zustand Hardy-Weinberg bestehen bleibt.

Das Hardy-Weinberg-Gesetz hängt von den folgenden Arten des genetischen Gleichgewichts ab, um es vollständig zu erreichen.

1. Die Bevölkerung ist unendlich groß und paart sich zufällig.

2. Keine Auswahl ist wirksam.

3. In Allelen ist keine Mutation wirksam.

4. Die Bevölkerung ist geschlossen, dh es findet keine Einwanderung oder Emigration statt.

5. Meiose ist normal, so dass der Zufall der einzige Faktor ist, der bei der Gametogenese wirksam ist.

Das Gesetz beschreibt eine theoretische Situation, in der sich eine Bevölkerung keiner evolutionären Veränderung unterzieht. Es erklärt, dass, wenn evolutionäre Kräfte fehlen; die Bevölkerung ist groß; Seine Individuen haben eine zufällige Paarung, jedes Elternteil produziert ungefähr die gleiche Anzahl von Gameten, und die von den Paarungseltern produzierten Gameten vereinigen sich zufällig und die Genfrequenz bleibt konstant. dann bleibt das genetische Gleichgewicht der betreffenden Gene erhalten und die in der Bevölkerung vorhandene Variabilität bleibt erhalten.

Angenommen, es gibt eine panmictische Population mit Gen (Allel) A und a auf einem Locus, dann ist die Häufigkeit von Gameten mit Gen A die gleiche wie die Häufigkeit von Gen A und in ähnlicher Weise ist die Häufigkeit von Gameten mit a gleich der Häufigkeit von Gen a. Nehmen wir an, der numerische Anteil der verschiedenen Gene in dieser Population ist wie folgt:

AA- 36%

Aa- 48%

aa -16%

Da AA-Individuen 36% der Gesamtbevölkerung ausmachen, tragen sie etwa 36% aller in der Bevölkerung gebildeten Gameten bei. Diese Gameten besitzen das Gen A. In ähnlicher Weise produzieren aa-Individuen 16% aller Gameten. Die Gameten von Aa-Individuen werden jedoch zwei Typen haben, dh mit Gen A und Gen in etwa gleichem Anteil. Da diese zusammen 48% der Gesamtbevölkerung ausmachen, tragen sie 48% Gameten bei, von denen jedoch 24% Gen A und die anderen 24% Gen A besitzen. Daher wird die Gesamtleistung der Gameten wie folgt aussehen:

Wenn die Häufigkeit von Gen A durch p dargestellt wird und die Häufigkeit von Gen a durch q dargestellt wird und die Gameten zufällig mit dem Allel A und a im Gleichgewichtszustand paaren, enthält die Population die folgenden Häufigkeiten der Gene A und a Generation für Generation.

AA + 2Aa + ein Genotyp

p ² + 2pq + q ² -Gen (Allel) Häufigkeit

Die obigen Ergebnisse könnten anhand der Wahrscheinlichkeitstheorie erklärt werden. In einer Population von großer Größe ist die Wahrscheinlichkeit, das Gen A von beiden Elternteilen zu erhalten, pxp = p ², ähnlich für Gen a ist es qxq = q ² und die Wahrscheinlichkeit, heterozygot zu sein, ist pq + pq = 2pq. Die Beziehung zwischen Gen (Allel) und Genotyphäufigkeit kann als ausgedrückt werden

p ²⁺ 2pq + q ² = 1 oder (p + q) ² = 1

Dies ist als Hardy-Weinberg-Formel oder binomischer Ausdruck bekannt. Wenn die Häufigkeit eines der Allele (z. B. p) bekannt ist, ist die Häufigkeit des anderen Allels (q = 1-p) bekannt, und die Häufigkeiten der homozygoten Genotypen (p ² und q ² ) sowie diese des heterozygoten Genotyps (2pq) kann berechnet werden. Wenn die Häufigkeit von homozygoten rezessiven Individuen in der Bevölkerung (a / a oder q ² ) bekannt ist, können die Häufigkeiten des a-Allels (q) und des A-Allels (p oder 1-q) berechnet werden. Es ist dann möglich, genotypische Häufigkeiten in der Gegenwart und in weiteren Generationen vorherzusagen. Aus dieser binomialen Expression, die von Hardy und Weinberg vorgeschlagen wurde, ist es klar, dass in einer großen Population mit zufälliger Paarung nicht nur die Genfrequenzen, sondern auch die Genotypfrequenzen konstant bleiben.

Wesentliche Merkmale des Hardy-Weinberg-Gesetzes:

1. Die Gen- und Genotypfrequenzen jedes Gens oder Allels in einer Population bleiben nach der Erzeugung im Gleichgewicht.

2. In einer Population ist die Paarung ein völlig zufälliges Phänomen.

3. Das Gleichgewicht in den Gen- und Genotypfrequenzen tritt nur in großen Populationen auf. In einer kleinen Population können die Genfrequenzen unvorhersehbar sein.

4. Alle Genotypen einer Population reproduzieren sich gleichermaßen erfolgreich.

5. Bestimmte Allele werden einer Population weder differentiell hinzugefügt noch von ihr subtrahiert.

Bedeutung des Hardy-Weinberg-Gesetzes:

Das Gesetz ist vor allem deshalb wichtig, weil es die Situation beschreibt, in der es keine Evolution gibt, und somit eine theoretische Grundlage für die Messung evolutionärer Veränderungen bietet. Die Gleichgewichtstendenz dient dazu, in der Vergangenheit erzielte Gewinne zu erhalten und zu schnelle Änderungen zu vermeiden. mit anderen Worten, die Bevölkerung wird genetisch stabilisiert.

Die Hardy-Weinberg-Gleichung beschreibt Bedingungen, die in der natürlichen Bevölkerung nicht vorkommen. Die Funktion des Hardy-Weinberg-Prinzips und seiner Gleichung ist eine experimentelle Kontrolle - eine Vorhersage der Allel- und Genotypfrequenzen, wenn nichts den Genpool verändert. Wenn also bekannt ist, dass q 0, 40 ist, dann sollte q ² in der nächsten Generation 0, 16 sein.

Wenn es stattdessen 0, 02 ist, ist bekannt, dass eine Veränderung des Genpools stattgefunden hat, das Ausmaß dieser Änderung, und dass dies durch Mutationen, genetische Drift, Genfluss, durchsetzungsfähige Paarung oder natürliche Selektion verursacht wurde. Wir können dann Experimente entwerfen, um zu testen, welcher der fünf Agenten der Veränderung am meisten zur Veränderung der Allel- und Genotypfrequenzen beigetragen hat.