Định luật cân bằng di truyền Hardy-Weinberg với tầm quan trọng của nó

Định luật cân bằng di truyền Hardy-Weinberg với ý nghĩa và tính năng của nó!

Ý tưởng cơ bản về di truyền dân số này được đưa ra bởi người Anh GH Hardy (một nhà toán học) và người Đức W. Weinberg đồng thời vào năm 1908. Nó được gọi là luật Hardy-Weinberg.

Luật tạo thành nền tảng của di truyền dân số và của lý thuyết tiến hóa hiện đại. Luật quy định rằng: cả tần số gen (allelic) và tần số kiểu gen sẽ không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác trong một quần thể giao phối lớn vô hạn trong đó giao phối là ngẫu nhiên và không xảy ra chọn lọc, di chuyển hoặc đột biến.

Nếu một quần thể ban đầu ở trạng thái không cân bằng, một thế hệ giao phối ngẫu nhiên là đủ để đưa nó về trạng thái cân bằng di truyền và sau đó dân số sẽ duy trì trạng thái cân bằng (không thay đổi về tần số giao tử và hợp tử) miễn là tình trạng Hardy-Weinberg vẫn tồn tại.

Luật Hardy-Weinberg phụ thuộc vào các loại cân bằng di truyền sau đây để đạt được đầy đủ.

1. Dân số vô cùng lớn và giao phối ngẫu nhiên.

2. Không có lựa chọn là hoạt động.

3. Không có đột biến là hoạt động ở các alen.

4. Dân số bị đóng cửa, tức là không có di dân hoặc di cư xảy ra.

5. Meiosis là bình thường vì vậy cơ hội là yếu tố duy nhất hoạt động trong quá trình tạo giao tử.

Luật này mô tả một tình huống lý thuyết trong đó một dân số đang trải qua không có thay đổi tiến hóa. Nó giải thích rằng nếu các lực lượng tiến hóa vắng mặt; dân số đông; Các cá thể của nó có giao phối ngẫu nhiên, mỗi bố mẹ tạo ra số lượng giao tử gần bằng nhau và các giao tử do bố mẹ giao phối kết hợp ngẫu nhiên và tần số gen không đổi; sau đó trạng thái cân bằng di truyền của các gen trong câu hỏi được duy trì và sự biến đổi hiện diện trong quần thể được bảo tồn.

Giả sử có một quần thể hỗn loạn có gen (alen) A và một trên một locus, thì tần số giao tử với gen A sẽ giống như tần số của gen A và tương tự tần số của giao tử với a sẽ bằng tần số của gen a. Chúng ta hãy giả sử rằng tỷ lệ số lượng gen khác nhau trong quần thể này như sau:

Aa- 36%

Aa- 48%

aa -16%

Vì các cá thể AA chiếm 36% tổng dân số, chúng sẽ đóng góp khoảng 36% tổng số giao tử được hình thành trong quần thể. Những giao tử này sẽ sở hữu gen A. Tương tự, các cá thể aa sẽ tạo ra 16% tổng số giao tử. Nhưng giao tử từ các cá thể Aa sẽ có hai loại, tức là gen A và gen có tỷ lệ gần bằng nhau. Vì chúng tạo thành 48% tổng dân số, chúng sẽ đóng góp 48% giao tử nhưng trong số đó 24% sẽ sở hữu gen A và 24% còn lại sẽ có gen a. Do đó, tổng sản lượng của giao tử 'sẽ như sau:

Nếu tần số của gen A được biểu thị bằng p và tần số của gen a được biểu thị bằng q và có sự giao phối ngẫu nhiên của các giao tử với alen A khô cằn ở trạng thái cân bằng, quần thể sẽ chứa các tần số sau của gen A và a, thế hệ này qua thế hệ khác.

Kiểu gen của AA + 2Aa + aa

tần số p ² + 2pq + q ² (alen)

Các kết quả trên có thể được giải thích bằng cách dựa vào lý thuyết xác suất. Trong một quần thể có kích thước lớn, xác suất nhận được gen A từ cả hai bố mẹ sẽ là pxp = p ², tương tự, đối với gen a, nó sẽ là qxq = q ² và xác suất dị hợp tử sẽ là pq + pq = 2pq. Mối quan hệ giữa tần số gen (alen) và tần số kiểu gen có thể được biểu thị bằng

p ²⁺ 2pq + q ² = 1 hoặc (p + q) ² = 1

Điều này được gọi là công thức Hardy-Weinberg hoặc biểu thức nhị thức. Nếu tần số của một trong các alen (ví dụ: p) được biết thì tần số của các alen khác (q = 1-p) đã biết và tần số của các kiểu gen đồng hợp tử (p ² và q ² ) cũng như các tần số đó của kiểu gen dị hợp tử (2pq) có thể được tính toán. Hoặc, nếu tần số của các cá thể lặn đồng hợp tử trong quần thể (a / a hoặc q ² ) được biết đến, thì có thể tính được tần số của một alen (q) và alen A (p hoặc 1-q). Sau đó có thể dự đoán tần số kiểu gen trong các thế hệ hiện tại và các thế hệ tiếp theo. Từ biểu hiện nhị thức này, được đề xuất bởi Hardy và Weinberg, rõ ràng rằng trong một quần thể giao phối ngẫu nhiên lớn không chỉ tần số gen mà cả tần số kiểu gen sẽ không đổi.

Các đặc điểm nổi bật của luật Hardy-Weinberg:

1. Tần số gen và kiểu gen của mỗi gen hoặc alen trong quần thể vẫn ở thế hệ cân bằng sau khi tạo.

2. Trong một quần thể, giao phối là một hiện tượng hoàn toàn ngẫu nhiên.

3. Sự cân bằng trong tần số gen và kiểu gen chỉ xảy ra ở những quần thể có kích thước lớn. Trong một tần số gen dân số nhỏ có thể không dự đoán được.

4. Tất cả các kiểu gen trong một quần thể sinh sản thành công như nhau.

5. Các alen đặc biệt sẽ không được thêm vào hoặc trừ đi một cách khác biệt trong quần thể.

Ý nghĩa của Luật Hardy-Weinberg:

Luật này quan trọng chủ yếu vì nó mô tả tình huống không có sự tiến hóa, và do đó nó cung cấp một cơ sở lý thuyết để đo lường sự thay đổi tiến hóa. Xu hướng cân bằng phục vụ để bảo tồn lợi ích đã được thực hiện trong quá khứ và cũng để tránh những thay đổi quá nhanh; nói cách khác, mang lại sự ổn định di truyền cho dân số.

Phương trình Hardy-Weinberg mô tả các điều kiện không tìm thấy trong dân số tự nhiên. Chức năng của nguyên lý Hardy-Weinberg, và phương trình của nó, như là một điều khiển thử nghiệm, một dự đoán về tần số allelic và kiểu gen sẽ là gì nếu không có gì thay đổi nhóm gen. Do đó, nếu q được biết là 0, 40 thì q ² ở thế hệ tiếp theo sẽ là 0, 16.

Nếu thay vào đó là 0, 02, thì chúng ta đã biết rằng một sự thay đổi đã xảy ra trong nhóm gen, mức độ của sự thay đổi đó và nó được gây ra bởi: đột biến, trôi dạt gen, dòng gen, giao phối quyết đoán hoặc chọn lọc tự nhiên. Sau đó, chúng ta có thể thiết kế các thí nghiệm để kiểm tra xem trong số năm tác nhân thay đổi nào đóng góp nhiều nhất vào sự thay đổi tần số allelic và kiểu gen.