Définition de l’équilibre génétique

L’équilibre génétique est un terme utilisé pour décrire une condition de fréquences d’allèles statiques ou immuables dans une population au fil du temps. Typiquement, dans une population naturelle, les fréquences des allèles ont tendance à changer à mesure que les générations passent et que différentes forces agissent sur une population. Cela pourrait être causé par de nombreux facteurs, notamment la sélection naturelle, la dérive génétique, la mutation et d’autres qui modifient de force la fréquence de l’allèle. Cependant, si une population est à l’équilibre génétique, ces forces sont absentes ou s’annulent mutuellement. Les exemples ci-dessous montrent l’équilibre génétique dans un contexte de modélisation et dans un contexte naturel.

Exemples d’équilibre génétique

Équilibre de Hardy-Weinberg

Lors de la modélisation de la dynamique des populations, les scientifiques utilisent souvent le modèle de Hardy-Weinberg. Cette équation prend les fréquences des allèles dans une population et les multiplie en utilisant les principes du carré de Punnett pour simuler la distribution des allèles lors de l’accouplement. Une photo de ce modèle peut être vue ci-dessous.

Ce diagramme suit un gène, qui possède deux allèles (A) et (a). La fréquence d’allèle de chaque allèle est représentée par les « p” et « q ». Selon le modèle de Hardy-Weinberg, ces fréquences d’allèles ne changeront pas de génération en génération sans influences extérieures. En d’autres termes, un équilibre génétique se produit en l’absence de choses comme la sélection naturelle et la dérive génétique. Si (A) et (a) sont les seuls allèles du système, les fréquences de (A) ajoutées à (a) doivent être de 1. Par conséquent, dans un système à l’équilibre génétique, la fréquence des génotypes dans la progéniture peut être estimée en multipliant les fréquences des allèles. Les individus dominants homozygotes (AA) peuvent être estimés par p2 ou la fréquence de (A) au carré. Il en va de même pour les individus récessifs homozygotes (aa); en équilibre génétique, ils peuvent être estimés par q2. Les individus hétérozygotes peuvent être estimés par 2pq. À l’équilibre génétique, la somme de toutes les fréquences génotypiques pour chaque gène est de 1. En termes mathématiques : p2 + 2pq + q2 = 1.

Au début des années 1900, la science de l’héritage était un domaine nouveau et passionnant. Gregor Mendel avait montré dans les années 1800 que les organismes portaient deux copies de chaque gène. Ces copies peuvent se présenter sous différentes formes, ou allèles. Cependant, les scientifiques étaient toujours aux prises avec les questions plus vastes de la façon dont les allèles changent au fil du temps. L’un des problèmes fondamentaux à l’époque était de comprendre comment les gènes interagissaient les uns avec les autres, en particulier les gènes dominants et récessifs. Certains ont supposé que l’allèle dominant augmenterait naturellement dans une population. Cela a été réfuté indépendamment par plusieurs scientifiques utilisant les mathématiques. Cependant, seuls Hardy et Weinberg obtiennent généralement leur nom attaché à la loi. L’équilibre génétique dans cette situation idéalisée est communément appelé équilibre de Hardy-Weinberg.

Équilibre génétiqueen raison de l’équilibrage de la sélection

Dans la nature, les choses ne sont jamais aussi parfaites que les hypothèses formulées dans le modèle de Hardy-Weinberg. Cela ne signifie pas que l’équilibre génétique ne peut pas exister. En fait, il est facile d’imaginer un scénario dans lequel l’équilibre génétique est maintenu face à la sélection naturelle. La sélection doit simplement être appliquée de manière égale aux différents allèles présents. De cette façon, la fréquence des allèles sera maintenue et la population restera à l’équilibre génétique.

Ceci peut être démontré par un groupe hypothétique d’animaux. Pour nos besoins, nous considérerons une population de sauterelles, avec seulement deux allèles pour le gène qui code pour leur couleur. Un allèle code pour le vert : Cg. L’allèle Cb code pour brown. Les individus homozygotes pour l’un ou l’autre allèle seront de cette couleur. Cependant, dans notre cas hypothétique, prétendez que les individus hétérozygotes (CgCb) deviennent partiellement verts et partiellement bruns. Un champ est rempli de ces sauterelles, à parts égales de chaque type de sauterelle.

Maintenant, un nouveau prédateur est introduit sur le terrain. Un oiseau survole le champ, cueillant des sauterelles au fur et à mesure. L’oiseau utilise la vision des couleurs pour choisir sa proie, et les sauterelles vertes et brunes solides sont facilement enlevées. Les sauterelles hétérozygotes ont un camouflage naturel et ne peuvent pas être vues par les oiseaux. De toute évidence, ces variétés seraient sélectionnées au fil du temps. À terme, cela changera la distribution des génotypes. Cependant, tant que les homozygotes sont sélectionnés de manière égale, les fréquences des allèles ne changeront pas. Pendant que l’organisme est mangé, le rapport global des allèles ne changera pas car les hétérozygotes sont sélectionnés pour et contiennent les deux allèles, préservant le rapport. Par conséquent, l’équilibre génétique est maintenu même face à cette sélection d’équilibrage.

Équilibre génétique aléatoire

Il existe une grande variété de forces qui agissent sur la génétique des populations. Bien que Hardy-Weinberg suppose que ces forces ne sont pas à l’œuvre, il est tout aussi probable qu’elles pourraient s’annuler mutuellement. Hardy-Weinberg suppose que la population ne connaît pas de sélection, de mutation ou d’immigration ou d’émigration qui perturberait les fréquences des allèles. Tout comme pour les sauterelles, il est facile de trouver une situation dans laquelle ces forces pourraient s’équilibrer et maintenir les fréquences des allèles.

Alors qu’une force de sélection peut essayer activement de retirer un allèle d’une population, une mutation peut le maintenir dans la population. Cela est vrai pour de nombreuses conditions génétiques créées par des allèles non fonctionnels. La sélection tente naturellement de réduire ces allèles mutés, mais le taux de mutation peut maintenir la maladie à un niveau de base dans une population. Ce serait un cas d’équilibre génétique, causé par une confluence de plusieurs facteurs. On peut également voir comment la mutation pourrait facilement être remplacée par une variété d’autres facteurs qui pourraient servir le même but.

Quiz

1. Un scientifique observe une petite population de tatous. Au fil du temps, les fréquences des allèles de cette petite population se déplacent, mais le scientifique ne peut pas identifier la cause du changement. Il ne semble pas s’agir d’une sélection naturelle d’aucune sorte. Laquelle des raisons suivantes explique pourquoi la population n’est pas à l’équilibre génétique?
A. Dérive génétique
B. Un nouveau prédateur déplace les allèles
C. Le scientifique mesure mal

2. Un de vos camarades de classe essaie de soutenir que l’équilibre génétique est la preuve qu’au moins certaines populations n’évoluent pas. Que leur dites-vous ?
A. Ils sont corrects!
B. L’évolution est un processus dans le temps, où l’équilibre n’est qu’un point sur cette chronologie
C. L’équilibre signifie que l’évolution est terminée

3. Il y a 8 escargots dans une population. Il y a deux escargots blancs, six escargots roses et deux escargots rouges. Les escargots roses sont les hétérozygotes. Cette population est-elle à l’équilibre ?
A. Oui
B. Non
C. Pas assez d’informations