قانون هاردي-واينبرغ للتوازن الوراثي مع أهميته

قانون هاردي-واينبرغ للتوازن الوراثي مع أهميته وخصائصه!

تم تقديم هذه الفكرة الأساسية في علم الوراثة السكانية من قبل الإنجليزي غ. ه. هاردي (عالم رياضيات) والألماني دبليو. وينبرغ في وقت واحد في عام 1908. وهو معروف باسم قانون هاردي-واينبرغ.

يشكل القانون أساس علم الوراثة السكاني ونظرية التطور الحديثة. ينص القانون على أن: كل من ترددات الجينات (الأليلاتية) والترددات الجينية ستبقى ثابتة من جيل إلى جيل في عدد كبير من التزاوج غير المنتظم الذي يكون فيه التزاوج عشوائيا ولا يحدث فيه أي انتقال أو حدوث هجرة أو طفرة.

إذا كان السكان في البداية في حالة عدم توازن ، فإن جيلًا واحدًا من التزاوج العشوائي يكون كافٍ لإعادته إلى التوازن الوراثي ، وبعد ذلك سيظل السكان في حالة توازن (دون تغيير في الترددات البائسة والحيوية) طالما استمرت حالة هاردي-فاينبرغ.

يعتمد قانون هاردي-واينبرغ على الأنواع التالية من التوازن الوراثي لتحقيقه الكامل.

1. إن عدد السكان كبير بشكل غير محدود ويتزاوج بشكل عشوائي.

2. لا اختيار هو المنطوق.

3. أي طفرة هي المنطوق في الأليلات.

4. يتم إغلاق السكان ، أي لا تحدث الهجرة أو الهجرة.

5. الانقسام الاختزالي هو أمر طبيعي بحيث أن الصدفة هي العامل الوحيد المنطوق في تكوين الأمشاج.

يصف القانون وضعًا نظريًا لا يخضع فيه السكان لأي تغيير تطوري. ويوضح أنه إذا كانت القوى التطورية غائبة ؛ السكان كبيرون لدى الأفراد التزاوج العشوائي ، ينتج كل والد منهم عددًا متساوًا تقريبًا من الأمشاج ويجمع الأمشاج الذي ينتجه الوالدان التزاوجان بشكل عشوائي ويبقى تكرار الجينات ثابتًا ؛ ثم يتم الحفاظ على التوازن الجيني للجينات المعنية ويتم الحفاظ على التباين الموجود في السكان.

لنفترض وجود تجمّع panmictic مع جين (allile) A و a في موضع واحد ، عندئذ سيكون تواتر الأمشاج مع الجين A هو نفس تواتر الجين A ، وبالمثل فإن تواتر الأمشاج مع a سيكون مساويا للتردد من الجينات دعونا نفترض أن النسبة العددية من الجينات المختلفة في هذا المجتمع هي كما يلي:

AA- 36 ٪

Aa- 48 ٪

أ أ -16 ٪

وحيث أن أفراد AA يشكلون 36٪ من إجمالي عدد السكان ، فإنهم سيساهمون بما يقرب من 36٪ من جميع الأمشاج التي يتم تكوينها بين السكان. هذه الأمشاج ستمتلك الجينات A. وبالمثل ، سوف ينتج أ aا الأفراد 16 ٪ من جميع الأمشاج. لكن الأمشاج من أفراد Aa سيكون من نوعين ، أي مع الجين A والجين بنسبة متساوية تقريبا. بما أن هذه تشكل مجتمعة 48٪ من مجموع السكان ، فإنها سوف تساهم بنسبة 48٪ من الأمشاج ، ولكن 24٪ منها سوف تمتلك الجين A و 24٪ الأخرى سيكون لها جين. وبالتالي سيكون الناتج الإجمالي للأمشاج على النحو التالي:

إذا كان تواتر الجين A يمثله p وتكرار الجين a يمثله q وهناك تزاوج عشوائي للمشارب مع الأليل A arid a في حالة التوازن ، سيحتوي السكان على الترددات التالية للجينات A و a جيل بعد جيل.

AA + 2Aa + aa genotype

p ² + 2pq + q ² gene (allele) frequency

يمكن تفسير النتائج المذكورة أعلاه بالاعتماد على نظرية الاحتمال. في مجموعة ذات حجم كبير ، فإن احتمالية تلقي الجين A من كلا الوالدين ستكون pxp = p ² ، وبالمثل ، بالنسبة للجين سيكون qxq = q ² ويكون احتمال أن تكون متغايرة الزيجوية pq + pq = 2pq. يمكن التعبير عن العلاقة بين تكرار الجينات (الأليل) والتردد الوراثي

p ²⁺ 2pq + q ² = 1 أو (p + q) ² = 1

يُعرف هذا باسم صيغة Hardy-Weinberg أو التعبير ذي الحدين. إذا كان تردد أحد الأليلات (على سبيل المثال ، p) معروفًا ، فإن تردد الأليل الآخر (q = 1-p) معروف ، وترددات التراكيب الوراثية متماثلة اللواقح (p ² و q ² ) وكذلك تلك الترددات من النمط الجيني متغاير (2pq) يمكن حسابها. أو ، إذا كان تردد الأفراد المتنحية متماثلة اللواقح في السكان (a / a أو q ² ) معروفًا ، عندئذ يمكن حساب ترددات الأليل (q) والأليل A (p أو 1-q). ومن ثم يمكن التنبؤ بالترددات الجينية في الأجيال الحالية والأجيال الأخرى. من هذا التعبير ذو الحدين ، الذي اقترحه هاردي ووينبرغ ، من الواضح أنه في عدد كبير من التزاوج العشوائي ، فإن ترددات الجينات فقط ، وكذلك ترددات النمط الجيني ستبقى ثابتة.

الملامح البارزة لقانون هاردي-واينبرغ:

1. إن ترددات الجين والنمط الجيني لكل جينة أو أليل في مجموعة سكانية ما زالت في جيل التوازن بعد جيل.

2. في التعداد ، يعتبر التزاوج ظاهرة عشوائية تمامًا.

3. يحدث التوازن في الجينات والتردد الوراثي فقط في مجموعات كبيرة الحجم. في عدد قليل من التعدادات السكانية للجينات قد لا يمكن التنبؤ بها.

4. جميع التراكيب الوراثية في السكان تتكاثر بنفس القدر من النجاح.

5. لا يمكن إضافة الأليلات الخاصة بشكل تفاضلي أو لا يتم طرحها بشكل تفاضلي من السكان.

أهمية قانون هاردي-واينبرغ:

القانون مهم في المقام الأول لأنه يصف الحالة التي لا يوجد فيها تطور ، وبالتالي يوفر خط الأساس النظري لقياس التغيير التطوري. يعمل اتجاه الاتزان على الحفاظ على المكاسب التي تحققت في الماضي وكذلك لتجنب التغييرات السريعة للغاية ؛ وبعبارة أخرى ، إعطاء الاستقرار الجيني للسكان.

تصف معادلة هاردي-واينبرغ الظروف غير الموجودة في التجمعات الطبيعية. إن وظيفة مبدأ هاردي-واينبرغ ، ومعادلتها ، هي بمثابة تحكم تجريبي - وهو التنبؤ بما يجب أن تكون عليه الترددات الأليولية والوراثية إذا لم يعمل أي شيء لتغيير الجينات. وبالتالي ، إذا كان q يُعرف بـ 0.40 ، فيجب أن تكون q ² في الجيل التالي 0.16.

إذا كان بدلا من ذلك 0.02 ، عندها علمنا أن تغيرًا حدث في الجينات ، وحجم ذلك التغيير ، وأنه كان سببه: طفرات ، انجراف جيني ، تدفق جيني ، تزاوج جازم ، أو انتقاء طبيعي. يمكننا بعد ذلك تصميم تجارب لاختبار أي من عوامل التغيير الخمسة التي ساهمت بشكل أكبر في التغير في الترددات الأليلية والوراثية.