Kas yra Hardy-Weinbergo principas?

Hardy – Weinberg proporcijos dviem aleliais: horizontalioji ašis rodo du alelių dažnius p ir q, o vertikali ašis rodo numatomus genotipo dažnius. Kiekviena eilutė rodo vieną iš trijų galimų genotipų.

Johnuniq / Wikimedia Commons / CC BY-SA

Anglų matematikas Godfrey'us Hardy (1877-1947) ir vokiečių gydytojas Wilhelmas Weinbergas (1862-1937) rado būdą susieti genetinę tikimybę ir evoliucija XX amžiaus pradžioje. Hardy ir Weinberg savarankiškai dirbo ieškodami matematinės lygties, paaiškinančios ryšį tarp genetinės pusiausvyros ir evoliucijos rūšių populiacijoje.

Tiesą sakant, Weinbergas buvo pirmasis iš dviejų vyrų, kuris 1908 m. paskelbė ir skaitė paskaitas apie savo genetinės pusiausvyros idėjas. Tų metų sausį jis pristatė savo išvadas Tėvynės gamtos istorijos draugijai Viurtemberge, Vokietijoje. Hardy darbas buvo paskelbtas tik po šešių mėnesių, bet jis sulaukė viso pripažinimo, nes paskelbė anglų kalba, o Weinbergo darbas buvo pasiekiamas tik vokiečių kalba. Prireikė 35 metų, kol Weinbergo indėlis buvo pripažintas. Net ir šiandien kai kuriuose angliškuose tekstuose ši idėja vadinama tik „Hardio dėsniu“, visiškai atmetant Weinbergo darbą.

Hardy ir Weinberg bei mikroevoliucija

Charleso DarwinoEvoliucijos teorija trumpai palietė palankias savybes, perduodamas iš tėvų palikuonims, tačiau tikrasis to mechanizmas buvo ydingas. Gregoras Mendelis savo darbą paskelbė tik po Darvino mirties. Ir Hardy, ir Weinberg suprato, kad natūrali atranka įvyko dėl nedidelių rūšies genų pokyčių.

Hardy ir Weinberg darbai buvo sutelkti į labai mažus pokyčius genų lygmenyje arba dėl atsitiktinumo ar kitų aplinkybių, kurios pakeitė genofondas gyventojų. Tam tikrų alelių atsiradimo dažnis keitėsi kartoms. Šis alelių dažnio pokytis buvo evoliucijos molekuliniu lygmeniu arba mikroevoliucijos varomoji jėga.

Kadangi Hardy buvo labai gabus matematikas, jis norėjo rasti lygtį, kuri numatytų alelių dažnį populiacijose, kad galėtų nustatyti evoliucijos tikimybę, kuri įvyks per kelias kartas. Weinbergas taip pat savarankiškai dirbo siekdamas to paties sprendimo. Hardy-Weinberg pusiausvyros lygtis naudojo dažnį aleliai nuspėti genotipus ir sekti juos iš kartos į kartą.

Hardy Weinberg pusiausvyros lygtis

p^du+ 2pq + q^du= 1

(p = dominuojančio alelio dažnis arba procentas dešimtainiu formatu, q = recesyvinio alelio dažnis arba procentas dešimtainiu formatu)

Kadangi p yra visų dominuojančių alelių dažnis ( A ), skaičiuojami visi homozigotinis dominuojantys asmenys ( AA ) ir pusė heterozigotinis asmenys ( A a). Taip pat, kadangi q yra visų recesyvinių alelių dažnis ( a ), skaičiuojami visi homozigotiniai recesyviniai individai ( aa ) ir pusė heterozigotinių asmenų (A a ). Todėl p^dureiškia visus homozigotinius dominuojančius individus, q^dureiškia visus homozigotinius recesyvinius individus, o 2pq yra visi heterozigotiniai individai populiacijoje. Viskas nustatyta kaip 1, nes visi populiacijos individai yra lygūs 100 procentų. Ši lygtis gali tiksliai nustatyti, ar evoliucija įvyko tarp kartų ir kuria kryptimi eina populiacija.

Kad ši lygtis veiktų, daroma prielaida, kad visos šios sąlygos nėra tenkinamos vienu metu:

1. Mutacija DNR lygyje nevyksta.
2. Natūrali atranka nevyksta.
3. Gyventojų skaičius yra be galo didelis.
4. Visi populiacijos nariai gali veisti ir veisti.
5. Visas poravimasis yra visiškai atsitiktinis.
6. Visi individai susilaukia tiek pat palikuonių.
7. Nevyksta nei emigracija, nei imigracija.

Aukščiau pateiktame sąraše aprašomos evoliucijos priežastys. Jei visos šios sąlygos tenkinamos vienu metu, populiacijoje evoliucija nevyksta. Kadangi Hardy-Weinberg pusiausvyros lygtis naudojama evoliucijai prognozuoti, turi vykti evoliucijos mechanizmas.