Genetické Rovnováhy Definice

Genetické rovnováhy je termín používaný k popisu podmínku statické nebo neměnné, četnosti alel v populaci v průběhu času. Typicky v přirozené populaci frekvence alel mají tendenci se měnit, jak generace procházejí a různé síly působí na populaci. To by mohlo být způsobeno mnoha faktory, včetně přirozeného výběru, genetického driftu, mutace a dalších, které násilně mění frekvenci alely. Pokud je však populace v genetické rovnováze, tyto síly chybí nebo se navzájem vyruší. Níže uvedené příklady ukazují genetickou rovnováhu z modelovacího kontextu a v přirozeném kontextu.

Příklady Genetické Rovnováhy

Hardy-Weinberg Equilibrium

Při modelování populační dynamiky, vědci často používají Hardy-Weinbergova modelu. Tato rovnice bere frekvence alel v populaci a rozmnožuje je pomocí zásad Punnettův čtverec pro simulaci distribuce alel během páření. Obrázek tohoto modelu je uveden níže.

Tento diagram následuje jeden gen, který má dvě alely (a) a (a). Frekvence alely každé alely je reprezentována „p“ a „q“. Podle modelu Hardy-Weinberg se tyto alelové frekvence nezmění z generace na generaci bez vnějších vlivů. Jinými slovy, genetická rovnováha nastává v nepřítomnosti věcí, jako je přirozený výběr a genetický drift. Pokud jsou (a) A (a) jedinými alelami v systému, pak frekvence (a) přidané k (a) musí být 1. Proto v systému v genetické rovnováze lze odhadnout frekvenci genotypů u potomků vynásobením frekvencí alely. Homozygotní dominantní jedinci (AA)lze odhadnout podle P2 nebo frekvence (a) na druhou. Totéž platí pro homozygotní recesivní jedince (aa); v genetické rovnováze je lze odhadnout q2. Heterozygotní jedinci lze odhadnout pomocí 2pq. Při genetické rovnováze je součet všech genotypových frekvencí pro každý gen 1. Z matematického hlediska: p2+2pq+q2=1.

v časných 1900s, věda dědičnosti byla nová a vzrušující pole. Gregor Mendel ukázal v roce 1800, že organismy nesou dvě kopie každého genu. Tyto kopie mohou mít různé formy nebo alely. Vědci se však stále potýkali s většími otázkami, jak se alely v průběhu času mění. Jedním ze základních problémů v té době bylo pochopení toho, jak geny vzájemně interagovaly, zejména dominantní a recesivní geny. Někteří předpokládali, že dominantní alela se v populaci přirozeně zvýší. To bylo nezávisle vyvráceno několika vědci používajícími matematiku. Nicméně, pouze Hardy a Weinberg běžně dostat své jméno připojené k zákonu. Genetická rovnováha v této idealizované situaci se běžně označuje jako Hardy-Weinbergova rovnováha.

genetická rovnováha díky vyvažování výběru

V přírodě nejsou věci nikdy tak dokonalé jako předpoklady učiněné v Hardy-Weinbergově modelu. To neznamená, že genetická rovnováha nemůže existovat. Ve skutečnosti je snadné vymyslet scénář, ve kterém je genetická rovnováha udržována tváří v tvář přirozenému výběru. Výběr musí být jednoduše aplikován stejně na různé přítomné alely. Tímto způsobem bude zachována frekvence alel a populace zůstane v genetické rovnováze.

to lze prokázat hypotetickou skupinou zvířat. Pro naše účely budeme zvažovat populaci kobylky, s pouze dvěma alelami pro gen, který kóduje jejich barvu. Jedna alela kódy pro zelené: Cg. Alely Cb kódují Browna. Homozygotní jedinci pro obě alely budou mít tuto barvu. V našem hypotetickém případě však předstírejte, že heterozygotní jedinci (CgCb) zčásti zezelená a zčásti hnědá. Pole je plné těchto kobylky, se stejnými částmi každého typu kobylky.

nyní je na pole představen nový predátor. Pták se snáší přes pole, sbírání kobylky, jak to jde. Pták používá barevné vidění k výběru své kořisti a pevné zelené a hnědé kobylky se snadno sbírají. Heterozygotní kobylky mají přirozenou kamufláž a ptáci je nevidí. Je zřejmé, že tyto odrůdy by byly vybrány v průběhu času. Nakonec to změní distribuci genotypů. Pokud jsou však homozygoti vybráni proti stejně, frekvence alel se nezmění. Zatímco se organismus konzumuje, celkový poměr alel se nezmění, protože heterozygoti jsou vybíráni a obsahují obě alely, zachování poměru. Proto je genetická rovnováha udržována i tváří v tvář této vyrovnávací selekci.

náhodná genetická rovnováha

existuje široká škála sil, které působí na populační genetiku. Zatímco Hardy-Weinberg předpokládá, že tyto síly nejsou v práci, je stejně pravděpodobné, že by se mohly navzájem zrušit. Hardy-Weinberg předpokládá, že populace neprožívá selekci, mutace, nebo jakákoli imigrace nebo emigrace, která by narušila frekvence alel. Stejně jako u kobylky, je snadné vymyslet situaci, ve které by se tyto síly mohly navzájem vyvážit a udržovat frekvence alel.

zatímco selekční síla se může aktivně pokoušet odstranit alelu z populace, mutace ji může udržet v populaci. To platí pro mnoho genetických podmínek vytvořených nefunkčními alelami. Selekce se přirozeně snaží snížit tyto mutované alely, ale míra mutace může udržet nemoc na určité základní úrovni v populaci. To by byl případ genetické rovnováhy způsobené soutokem několika faktorů. Je také vidět, jak by mutace mohla být snadno nahrazena řadou dalších faktorů, které by mohly sloužit stejnému účelu.

kvíz

1. Vědec pozoruje malou populaci pásovců. V průběhu času se frekvence alel této malé populace mění, ale vědec nemůže určit příčinu změny. Nezdá se, že by to byl přirozený výběr jakéhokoli druhu. Který z následujících důvodů je důvodem, proč populace není v genetické rovnováze?
a. genetický Drift
b. nový predátor posouvá alely
C. vědec je špatný v měření

2. Váš spolužák se snaží tvrdit, že genetická rovnováha je důkazem toho, že se alespoň některé populace nevyvíjejí. Co jim řekneš?
a. jsou správné!
b. evoluce je proces v čase, kde rovnováha je jen jeden bod na této časové ose
C. Rovnováha znamená, že evoluce je dokončena

3. V populaci je 8 hlemýžďů. Existují dva bílí hlemýždi, šest růžových hlemýžďů a dva červené hlemýždi. Růžové hlemýždi jsou heterozygoti. Je tato populace v rovnováze?
Ano
B. Ne
C. Není dostatek informací