Равновесие Харди-Вайнберга
Введено| English | Значение |
|---|---|
| Hardy-Weinberg equilibrium/ˈhɑːdi ˈwaɪnbɜːɡ ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | Равновесие Харди-Вайнберга |
Что, если ничего не меняется?
- Эволюция — это изменение частоты аллеля, но что, если частоты остаются стабильными?
- Представьте популяцию, где ни один аллель не становится более или менее распространенным.
- Такая популяция не эволюционирует.
- Это воображаемое состояние равновесия называется равновесием Харди-Вайнберга.
Неэволюционирующая база
- Равновесие Харди-Вайнберга описывает популяцию, чьи частоты аллелей остаются постоянными.
- Это теоретическая база — изображение без эволюции.
- Мы сравниваем реальные популяции с ней.
- Если реальность не совпадает, значит, что-то вызывает эволюцию.
Популяция в равновесии Харди-Вайнберга — это популяция, которая…
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
В равновесии Харди-Вайнберга частоты аллелей не изменяются — популяция не эволюционирует.
Уравнение
- Для двух аллелей пусть $p$ будет частотой одного аллеля, а $q$ — другого, при $p + q = 1$.
- Частоты генотипов следуют формуле $p^2 + 2pq + q^2 = 1$.
- Здесь $p^2$ — гомозиготный доминантный, $q^2$ — гомозиготный рецессивный, а $2pq$ — гетерозиготный.
- Зная наблюдаемую частоту $q^2$, можно найти $q$, затем $p$, а также частоту каждого генотипа.
Условия отсутствия эволюции
Проанализируйте условия, которым должна удовлетворять популяция, чтобы оставаться в равновесии Харди-Вайнберга — нарушение любого из них приведет к эволюции.
Уравнение Харди-Вайнберга выглядит так: $p^2 + 2pq + q^2 = 1$. Что обозначает $q^2$?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$q^2$ — это частота гомозиготного рецессивного генотипа (aa); $p^2$ — гомозиготный доминантный, $2pq$ — гетерозиготный.
Если $q^2 = 0.09$, какова частота рецессивного аллеля $q$?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$q = \sqrt{0.09} = 0.3$. Тогда $p = 1 - q = 0.7$.
Пять условий
- Равновесие сохраняется только если нет действия эволюционных сил.
- Это означает: нет естественного отбора, нет миграции и нет новых мутаций.
- Также требуется случайное скрещивание и очень большая популяция.
- Нарушение любого из этих условий приведет к изменению частот — популяция эволюционирует.
Если на популяцию действует естественный отбор, она больше не находится в равновесии Харди-Вайнберга.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Отбор нарушает необходимое условие, частоты меняются, и популяция эволюционирует.
Выберите все условия, необходимые для равновесия Харди-Вайнберга.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Для равновесия требуется отсутствие отбора, поэтому сильный отбор его нарушит. Остальные три являются необходимыми.
Равновесие Харди-Вайнберга является идеализированной базой, а не описанием реальной жизни. Почти ни одна реальная популяция идеально не соответствует всем пяти условиям. Его ценность заключается в качестве нулевой модели: отклонения от него указывают на то, что происходит эволюция.
Нахождение скрытой частоты аллеля:
- Предположим, что $9\%$ части популяции проявляет рецессивный признак, следовательно, $q^2 = 0.09$.
- Тогда $q = \sqrt{0.09} = 0.3$, а также $p = 1 - 0.3 = 0.7$.
- Теперь можно предсказать носителей: $2pq = 2(0.7)(0.3) = 0.42$ или $42\%$.
Равновесие Харди-Вайнберга — это неэволюционирующая база, где частоты аллелей остаются постоянными, описываемая формулой $p^2 + 2pq + q^2 = 1$. Оно справедливо только при пяти условиях: отсутствие отбора, миграции, мутаций, случайное скрещивание и большая популяция. Реальные популяции отличаются от него, и эти различия раскрывают процессы эволюции.