genetikai egyensúly definíció

a genetikai egyensúly olyan kifejezés, amelyet statikus vagy változatlan allélfrekvenciák állapotának leírására használnak egy populációban az idő múlásával. Általában egy természetes populációban az allélek frekvenciája a generációk múlásával változik, és különböző erők hatnak a populációra. Ezt számos tényező okozhatja, beleértve a természetes szelekciót, a genetikai sodródást, a mutációt és másokat, amelyek erőszakkal megváltoztatják az allél gyakoriságát. Ha azonban egy populáció genetikai egyensúlyban van, ezek az erők hiányoznak vagy megsemmisítik egymást. Az alábbi példák a genetikai egyensúlyt modellezési kontextusból és természetes kontextusból mutatják be.

példák a genetikai egyensúlyra

Hardy-Weinberg egyensúly

a populációs dinamika modellezésekor a tudósok gyakran használják a Hardy-Weinberg modellt. Ez az egyenlet figyelembe veszi az allélek frekvenciáit egy populációban, és megsokszorozza őket a Punnett-négyzet elveivel, hogy szimulálja az allélek eloszlását a párzás során. A modell képe az alábbiakban látható.

Ez a diagram egy gént követ, amelynek két allélja van (a) és (a). Az allél frekvenciáját ” p “és” q “jelöli. A Hardy-Weinberg modell szerint ezek az allélfrekvenciák nem változnak generációról generációra külső hatások nélkül. Más szavakkal, genetikai egyensúly alakul ki olyan dolgok hiányában, mint a természetes szelekció és a genetikai sodródás. Ha az (A) és (a) az egyetlen allél a rendszerben, akkor az (A) – hoz hozzáadott frekvenciának 1-nek kell lennie. Ezért egy genetikai egyensúlyi rendszerben az utódok genotípusainak gyakorisága becsülhető meg az allélfrekvenciák szorzásával. A homozigóta domináns egyedek (AA) P2-vel vagy az (a) négyzet gyakoriságával becsülhetők meg. Ugyanez vonatkozik a homozigóta recesszív egyénekre (aa); genetikai egyensúlyban Q2-vel becsülhetők meg. A heterozigóta egyedeket 2PQ-val lehet megbecsülni. Nál nél genetikai egyensúly az egyes gének összes genotípusos frekvenciájának összege 1. Matematikai értelemben: p2 + 2PQ + q2=1.

az 1900-as évek elején az öröklés tudománya új és izgalmas terület volt. Gregor Mendel az 1800-as években megmutatta, hogy az organizmusok minden gén két példányát hordozzák. Ezek a másolatok különböző formákban vagy allélokban kaphatók. A tudósok azonban még mindig azzal a nagyobb kérdéssel küzdöttek, hogy az allélek hogyan változnak az idő múlásával. Abban az időben az egyik alapvető probléma az volt, hogy megértsük, hogyan hatnak egymással a gének, különösen a domináns és a recesszív gének. Egyesek feltételezték, hogy a domináns allél természetesen növekedni fog a populációban. Ezt a matematikát használó tudósok önállóan cáfolták. Azonban csak Hardy és Weinberg gyakran kap nevüket csatolták a törvényhez. A genetikai egyensúlyt ebben az idealizált helyzetben általában Hardy-Weinberg egyensúlynak nevezik.

genetikai egyensúly a kiegyensúlyozó szelekció miatt

a természetben a dolgok soha nem olyan tökéletesek, mint a Hardy-Weinberg modellben tett feltételezések. Ez nem azt jelenti, hogy a genetikai egyensúly nem létezhet. Valójában könnyű kitalálni egy olyan forgatókönyvet, amelyben a genetikai egyensúly fennmarad a természetes szelekcióval szemben. A kiválasztást egyszerűen egyenlően kell alkalmazni a jelen lévő különböző allélokra. Ily módon az allél gyakorisága megmarad, és a populáció genetikai egyensúlyban marad.

ezt egy hipotetikus állatcsoport bizonyítja. Céljainkhoz figyelembe vesszük a szöcskék populációját, amelynek csak két allélja van a színüket kódoló gén számára. Egy allél kódok zöld: Cg. A CB allél barna kódokat tartalmaz. Homozigóta egyének bármelyik allél esetében ez a szín lesz. Hipotetikus esetünkben azonban tegyük fel, hogy a heterozigóta egyének (cgcb) részben zöld, részben barna színűvé válnak. Egy mező tele van ezekkel a szöcskékkel, az egyes szöcskék egyenlő részeivel.

most egy új ragadozó kerül bevezetésre a mezőbe. Egy madár swoops át a területen, szedés le szöcskék, ahogy megy. A madár színlátással választja ki zsákmányát, és a szilárd zöld és barna szöcskék könnyen leszedhetők. A heterozigóta szöcskék természetes álcázással rendelkeznek, a madarak nem láthatják őket. Nyilvánvaló, hogy ezeket a fajtákat idővel választják ki. Végül ez megváltoztatja a genotípusok eloszlását. Mindaddig, amíg a homozigótákat egyenlő arányban választják ki, az allél frekvenciák nem változnak. Amíg organizmust esznek, az allélok teljes aránya nem változik, mert a heterozigótákat mindkét allélra kiválasztják és tartalmazzák, megőrizve az arányt. Ezért a genetikai egyensúly még ennek a kiegyensúlyozó szelekciónak az ellenére is fennmarad.

véletlenszerű genetikai egyensúly

sokféle erő hat a populációs genetikára. Míg Hardy-Weinberg feltételezi, hogy ezek az erők nem működnek, ugyanolyan valószínű, hogy kiolthatják egymást. Hardy-Weinberg feltételezi, hogy a populáció nem tapasztal szelekciót, mutációt, vagy bármilyen bevándorlást vagy kivándorlást, amely megzavarná az allélfrekvenciákat. Csakúgy, mint a szöcskék esetében, könnyű kitalálni egy olyan helyzetet, amelyben ezek az erők egyensúlyba hozhatják egymást és fenntarthatják az allélfrekvenciákat.

míg egy szelekciós erő aktívan próbál eltávolítani egy allélt egy populációból, a mutáció megtarthatja azt a populációban. Ez igaz a nem működő allélek által létrehozott számos genetikai állapotra. A szelekció természetesen megpróbálja csökkenteni ezeket a mutált allélokat, de a mutáció sebessége a populációban valamilyen bázis szinten tarthatja a betegséget. Ez a genetikai egyensúly esete lenne, amelyet több tényező összefolyása okoz. Az is látható, hogy a mutáció könnyen helyettesíthető számos más tényezővel, amelyek ugyanazt a célt szolgálhatják.

kvíz

1. Egy tudós megfigyel egy kis armadillos populációt. Idővel ennek a kis populációnak az allélfrekvenciái elmozdulnak, de a tudós nem tudja pontosan meghatározni a változás okát. Nem tűnik természetes kiválasztódásnak. Az alábbiak közül melyik az oka annak, hogy a populáció nincs genetikai egyensúlyban?
A. genetikai sodródás
B. Egy új ragadozó eltolja az allélokat
C. A tudós rosszul méri

2. Az egyik osztálytársad azzal próbál érvelni, hogy a genetikai egyensúly bizonyítja, hogy legalább néhány populáció nem fejlődik. Mit mondasz nekik?
A. igazuk van!
B. Az evolúció egy folyamat az idő múlásával, ahol az egyensúly csak egy pont ezen az idővonalon
C. Az egyensúly azt jelenti, hogy az evolúció befejeződött

3. A populációban 8 csiga van. Van két fehér csiga, hat rózsaszín csiga és két piros csiga. A rózsaszín csigák a heterozigóták. Ez a népesség egyensúlyban van?
A. Igen
B. Nem
C. nincs elég információ