Hardy-Weinbergin laki

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 18.11.2020 tarkistetusta versiosta . vahvistus vaatii 1 muokkauksen .

Hardy - Weinbergin laki - populaatiogenetiikan asema , joka sanoo, että äärettömän suuressa populaatiossa , jossa luonnollinen valinta ei toimi , ei tapahdu mutaatioprosessia , ei tapahdu yksilöiden vaihtoa muiden populaatioiden kanssa, ei tapahdu geneettistä ajautumista , kaikki risteytykset ovat satunnaisia - genotyyppitaajuuksia sen mukaan, mikä -jompikumpi geeni (jos populaatiossa on kaksi tämän geenin alleelia ) pidetään vakiona sukupolvesta toiseen ja vastaa yhtälöä :

$p^{2}+2pq+q^{2}=1$

Missä on homotsygoottien osuus yhdestä alleelista? on tämän alleelin taajuus; — vaihtoehtoisen alleelin homotsygoottien osuus; — vastaavan alleelin esiintymistiheys; - heterotsygoottien osuus. $p^{2}$ $s$ $q^{2}$ $q$ $2pq$

Säännöllisyyden tilastollinen perustelu

Tarkastellaan äärettömän suurta populaatiota, jossa tutkitun geenin alleelifrekvenssit eivät vaikuta millään tekijällä ja panmiksiaa tapahtuu myös . Tutkittavalla geenillä on kaksi alleelista tilaa A ja a . Ajanhetkellä (tai sukupolvea kohti) n , alleelitaajuus A = , alleelitaajuus a = , sitten, + = 1. Olkoon , , genotyyppiluokkien AA , Aa ja aa taajuudet hetkellä n . Sitten = + , = + . Koska panmiksian olosuhteissa vanhempien eri genotyyppiluokista (P, H, Q) peräisin olevien sukusolujen kohtaamisen todennäköisyys noudattaa tilastollisia malleja, on mahdollista laskea jälkeläisluokkien ( , , ) esiintymistiheydet seuraavassa sukupolvessa ( n + 1 ). ). Seuraavat crossover-vaihtoehdot ovat mahdollisia $p_{n}$ ${\displaystyle q_{n))$ $p_{n}$ ${\displaystyle q_{n))$ $P_n$ $H n$ ${\displaystyle Q_{n))$ $p_{n}$ $P_n$ ${\frac {H_{n}}{2}}$ ${\displaystyle q_{n))$ ${\displaystyle Q_{n))$ ${\frac {H_{n}}{2}}$ $P_{n+1}$ $H_{n+1}$ $Q_{n+1}$

$P_{n}\times P_{n}$ , todennäköisyys ${P_{n}}^{2}$
$P_{n}\times H_{n}$ , todennäköisyys ${\displaystyle 2\times P_{n}\times H_{n))$
$P_{n}\times Q_{n}$ , todennäköisyys ${\displaystyle 2\times P_{n}\times Q_{n))$
$H_{n}\times H_{n}$ , todennäköisyys ${H_{n}}^{2}$
$H_{n}\times Q_{n}$ , todennäköisyys ${\displaystyle 2\times H_{n}\times Q_{n))$
$Q_{n}\times Q_{n}$ , todennäköisyys ${Q_{n}}^{2}$

Jälkeläiset risteyksistä 1, 3 ja 6 ovat yksilöitä, joilla on genotyypit AA , Aa ja aa ; risteyttämisen seurauksena 2 - puolet yksilöistä, joilla on genotyypit AA ja Aa ; risteyttämisen seurauksena 5 - puolet yksilöistä, joilla on genotyypit Aa ja aa ; rasti 4 - antaa kaikki kolme mahdollista jälkeläisluokkaa ( AA , Aa ja aa ) suhteessa 1 : 2 : 1 .

Risteytymistodennäköisyyksien ja näiden risteytysten jälkeläisten suhteiden perusteella on mahdollista laskea genotyyppiluokkien esiintymistiheydet n+1 -sukupolvessa .

$P_{n+1}={P_{n}}^{2}+P_{n}\times H_{n}+{\frac {{H_{n}}^{2}}{4} }$

$H_{n+1}=2\kertaa P_{n}\kertaa Q_{n}+P_{n}\kertaa H_{n}+H_{n}\kertaa Q_{n}+{\frac { {H_{n}}^{2}}{2}}$

$Q_{n+1}={Q_{n}}^{2}+H_{n}\times Q_{n}+{\frac {{H_{n}}^{2}}{4} }$

Koska ja ja perustuen yllä kirjoitettuihin suhteisiin alleelien ja genotyyppiluokkien välillä, nämä ilmaisut voidaan pelkistää muotoon: $P_{n}+H_{n}+Q_{n}=1$ $P_{n+1}+H_{n+1}+Q_{n+1}=1$

$P_{n+1}=p^{2}$

$H_{n+1}=2pq$

$Q_{n+1}=q^{2}$

Vastaavasti voidaan laskea, että luokkien P , H , Q välinen suhde sukupolvessa n + 2 ja sitä seuraavissa luokkien välillä ei muutu ja vastaa artikkelin alussa annettua yhtälöä.

Jos tarkasteltavien geenialleelien lukumäärä on enemmän kuin kaksi, genotyyppien tasapainotaajuuksia kuvaava kaava monimutkaistuu ja voidaan kirjoittaa yleisessä muodossa seuraavasti:

${(p+q+\ldots +z)}^{2}=1$

jossa p, q, ... , z ovat geenin alleelisten varianttien esiintymistiheydet tutkitussa populaatiossa. Laajentamalla yhtälön vasemmalla puolella olevan summan neliötä, saadaan lauseke, joka koostuu alleelitaajuuksien neliöiden ja näiden taajuuksien kaikkien parittaisten yhdistelmien tuplatulojen summasta:

$p^{2}+q^{2}+\ldots +z^{2}+2pq+2pz+2qz+\ldots =1$

Hardy-Weinbergin lain biologinen merkitys

Periytymisprosessi ei sinänsä vaikuta alleelien esiintymistiheyteen populaatiossa, ja mahdolliset muutokset sen geneettisessä rakenteessa syntyvät muista syistä.

Hardy-Weinbergin lain toiminnan edellytykset

Laki toimii ihanteellisissa populaatioissa, jotka koostuvat äärettömästä määrästä yksilöitä, jotka ovat täysin panmiikkisia ja joihin ei kohdistu valintatekijöitä.

Hardy-Weinbergin tasapaino todellisissa populaatioissa

Todellisiin populaatioihin vaikuttavat jossain määrin tekijät, jotka eivät ole välinpitämättömiä Hardy-Weinbergin tasapainon säilyttämisessä joidenkin geneettisten markkerien osalta. Monien kasvi- tai eläinlajien populaatioissa sellaiset ilmiöt kuin sisäsiitto ja itsehedelmöitys ovat yleisiä - tällaisissa tapauksissa heterotsygoottisen luokan osuus tai täydellinen häviäminen vähenee. Päinvastoin, jos kyseessä on ylivalta , homotsygoottisten luokkien osuudet ovat pienempiä kuin lasketut.

Hardy-Weinbergin lain käytännön vaikutukset

Lääketieteellisessä genetiikassa Hardy-Weinbergin laki mahdollistaa geneettisesti määrättyjen sairauksien populaatioriskin arvioimisen, koska jokaisella populaatiolla on oma alleelipooli ja vastaavasti epäsuotuisten alleelien eri tiheydet. Kun tiedetään perinnöllisiä sairauksia sairastavien lasten syntymätiheys , on mahdollista laskea alleelipoolin rakenne. Samaan aikaan, kun tietää epäsuotuisten alleelien esiintymistiheydet, on mahdollista ennustaa riski saada sairas lapsi.

Jalostuksessa sen avulla voidaan tunnistaa lähdemateriaalin geneettinen potentiaali (luonnolliset populaatiot sekä kansanvalinnan lajikkeet ja rodut), koska eri lajikkeille ja roduille on tunnusomaista omat alleelipoolit, jotka voidaan laskea Hardy- Weinbergin laki. Jos lähdemateriaalista löytyy korkea frekvenssi haluttua alleelia, niin haluttu tulos voidaan odottaa saavan nopeasti valinnan aikana. Jos vaaditun alleelin esiintymistiheys on alhainen, on joko etsittävä toinen lähdemateriaali tai tuotava vaadittu alleeli muista populaatioista (lajikkeista ja roduista).

Ekologiassa sen avulla voidaan paljastaa monien eri tekijöiden vaikutus populaatioihin. Tosiasia on, että vaikka populaatio pysyy fenotyyppisesti homogeenisena, se voi muuttaa merkittävästi geneettistä rakennettaan ionisoivan säteilyn , sähkömagneettisten kenttien ja muiden haitallisten tekijöiden vaikutuksesta. Genotyyppien todellisten frekvenssien poikkeamien perusteella lasketuista arvoista on mahdollista määrittää ympäristötekijöiden vaikutus . Tässä tapauksessa yhden eron periaatetta on noudatettava tarkasti. Tutkitaan maaperän raskasmetallipitoisuuden vaikutusta tietyn kasvilajin populaatioiden geneettiseen rakenteeseen. Sitten pitäisi verrata kahta äärimmäisen samanlaisissa olosuhteissa elävää populaatiota. Ainoa ero elinolosuhteissa tulee olla tietyn metallin erilainen pitoisuus maaperässä.

Kirjallisuus

Altukhov Yu.P. Geneettiset prosessit populaatioissa. Moskova . ICC:n kustantamo "Akademkniga" 2003. 431 s.
Vorontsov N.N., Sukhorukova L.N. Orgaanisen maailman evoluutio. - M .: Nauka, 1996. - S. 81-85. — ISBN 5-02-006043-7 .
Green N., Stout W., Taylor D. Biology. 3 osassa. Osa 2. - M .: Mir, 1996. - S. 283-286. — ISBN 5-03-001602-3 .
Kaidanov L. Z. Populaatioiden genetiikka . Moskova. Kustantaja Higher School 1996. 320 s.
Fedorenko O. M., Savushkin A. I., Olimpienko G. S. Arabidopsis thaliana (L) Heynh. luonnollisten populaatioiden geneettinen monimuotoisuus . Karjalassa // Genetiikka 2001. T. 37. Nro 2. s. 223-229.

Katso myös

Evoluutio