Legge di Hardy-Weinberg dell'equilibrio genetico con il suo significato

La legge di Hardy-Weinberg sull'equilibrio genetico con il suo significato e le sue caratteristiche!

Questa idea fondamentale nella genetica delle popolazioni fu offerta dall'inglese GH Hardy (un matematico) e dal tedesco W. Weinberg contemporaneamente nell'anno 1908. È nota come la legge di Hardy-Weinberg.

La legge costituisce il fondamento della genetica delle popolazioni e della teoria evoluzionistica moderna. La legge afferma che: entrambe le frequenze geniche (alleliche) e le frequenze genotipiche rimarranno costanti di generazione in generazione in una popolazione di incroci infinitamente grande in cui l'accoppiamento è casuale e non si verifica alcuna selezione, migrazione o mutazione.

Se una popolazione inizialmente si trova in uno squilibrio, una generazione di accoppiamenti casuali è sufficiente per portarla all'equilibrio genetico e successivamente la popolazione rimarrà in equilibrio (invariata nelle frequenze gametiche e zigotiche) finché persisterà la condizione di Hardy-Weinberg.

La legge di Hardy-Weinberg dipende dai seguenti tipi di equilibrio genetico per il suo pieno conseguimento.

1. La popolazione è infinitamente grande e si accoppia in modo casuale.

2. Nessuna selezione è operativa.

3. Nessuna mutazione è operativa in alleli.

4. La popolazione è chiusa, cioè non si verificano immigrazione o emigrazione.

5. La meiosi è normale, quindi la casualità è l'unico fattore attivo nella gametogenesi.

La legge descrive una situazione teorica in cui una popolazione non subisce cambiamenti evolutivi. Spiega che se le forze evoluzionarie sono assenti; la popolazione è grande; i suoi individui hanno un accoppiamento casuale, ogni genitore produce un numero approssimativamente uguale di gameti e i gameti prodotti dai genitori accoppiamento si combinano a caso e la frequenza del gene rimane costante; quindi viene mantenuto l'equilibrio genetico dei geni in questione e viene preservata la variabilità presente nella popolazione.

Supponiamo che ci sia una popolazione panmittica con gene (allele) A e su un locus, quindi la frequenza dei gameti con il gene A sarà la stessa della frequenza del gene A e similmente la frequenza dei gameti con una sarà uguale alla frequenza del gene a. Supponiamo che la proporzione numerica del gene diverso in questa popolazione sia la seguente:

AA- 36%

A-48%

aa -16%

Dal momento che gli individui AA rappresentano il 36% della popolazione totale, contribuiranno circa il 36% di tutti i gameti formati nella popolazione. Questi gameti possederanno il gene A. Analogamente, un individuo produrrà il 16% di tutti i gameti. Ma i gameti di individui Aa saranno di due tipi cioè, con gene A e gene approssimativamente in proporzione uguale. Poiché costituiscono insieme il 48% della popolazione totale, contribuiranno al 48% di gameti, ma su di essi il 24% avrà il gene A e l'altro 24% avrà gene a. Quindi l'output complessivo dei gameti sarà il seguente:

Se la frequenza del gene A è rappresentata da p e la frequenza del gene a è rappresentata da q e vi è un accoppiamento casuale dei gameti con allele A arido a allo stato di equilibrio, la popolazione conterrà le seguenti frequenze dei geni A e a, generazione dopo generazione.

AA + 2Aa + aa genotipo

p ² + 2pq + q ² frequenza del gene (allele)

I risultati di cui sopra potrebbero essere spiegati facendo affidamento sulla teoria della probabilità. In una popolazione di grandi dimensioni, la probabilità di ricevere il gene A da entrambi i genitori sarà pxp = p ², analogamente, per il gene a sarà qxq = q ² e la probabilità di essere eterozigote sarà pq + pq = 2pq. La relazione tra la frequenza del gene (allele) e la frequenza del genotipo può essere espressa come

p ²⁺ 2pq + q ² = 1 o (p + q) ² = 1

Questo è noto come formula di Hardy-Weinberg o espressione binomiale. Se la frequenza di uno degli alleli (ad esempio, p) è nota, si conosce la frequenza dell'altro allele (q = 1-p) e le frequenze dei genotipi omozigoti (p ² e q ² ) e di quelli del genotipo eterozigote (2pq) può essere calcolato. Oppure, se è nota la frequenza di individui recessivi omozigoti nella popolazione (a / a oq ² ), è possibile calcolare le frequenze dell'allele (q) e dell'allele A (p o 1-q). È quindi possibile prevedere le frequenze genotipiche nelle generazioni presenti e future. Da questa espressione binomiale, proposta da Hardy e Weinberg, è chiaro che in una grande popolazione di accoppiamenti casuali non solo le frequenze geniche, ma anche le frequenze genotipiche rimarranno costanti.

Caratteristiche salienti della legge di Hardy-Weinberg:

1. Le frequenze geniche e genotipiche di ciascun gene o allele in una popolazione rimangono ad un equilibrio di generazione in generazione.

2. In una popolazione, l'accoppiamento è un fenomeno completamente casuale.

3. L'equilibrio nelle frequenze del gene e del genotipo si verifica solo in popolazioni di grandi dimensioni. In una piccola popolazione le frequenze genetiche possono essere imprevedibili.

4. Tutti i genotipi di una popolazione si riproducono con uguale successo.

5. Gli alleli particolari non saranno né aggiunti in modo differenziale né differentemente sottratti da una popolazione.

Importanza della legge di Hardy-Weinberg:

La legge è importante principalmente perché descrive la situazione in cui non c'è evoluzione, e quindi fornisce una base teorica per misurare il cambiamento evolutivo. La tendenza all'equilibrio serve a conservare i guadagni che sono stati fatti nel passato e anche a evitare cambiamenti troppo rapidi; in altre parole, dare una stabilità genetica alla popolazione.

L'equazione di Hardy-Weinberg descrive condizioni che non si trovano nella popolazione naturale. La funzione del principio di Hardy-Weinberg, e la sua equazione, è come un controllo sperimentale - una predizione di ciò che dovrebbero essere le frequenze alleliche e genotipiche se nulla agisce per alterare il pool genico. Quindi, se q è noto per essere 0.40 allora q ² nella prossima generazione dovrebbe essere 0.16.

Se invece è 0, 02, allora abbiamo saputo che si è verificato un cambiamento nel pool genetico, l'entità di tale cambiamento, e che è stato causato da: mutazioni, deriva genetica, flusso genico, accoppiamento assertivo o selezione naturale. Possiamo quindi progettare esperimenti per testare quale dei cinque agenti del cambiamento ha contribuito maggiormente al cambiamento delle frequenze alleliche e genotipiche.