genetisk Jämviktsdefinition
genetisk jämvikt är en term som används för att beskriva ett tillstånd av statiska eller oföränderliga allelfrekvenser i en population över tiden. Vanligtvis i en naturlig befolkning tenderar frekvenserna av alleler att skiftas när generationer passerar och olika krafter verkar på en befolkning. Detta kan orsakas av många faktorer inklusive naturligt urval, genetisk drift, mutation och andra som med våld förändrar allelfrekvensen. Men om en befolkning är i genetisk jämvikt är dessa krafter frånvarande eller avbryter varandra. Exemplen nedan visar genetisk jämvikt från ett modelleringskontext och i ett naturligt sammanhang.
exempel på genetisk jämvikt
Hardy-Weinberg jämvikt
vid modellering av befolkningsdynamik använder forskare ofta Hardy-Weinberg-modellen. Denna ekvation tar frekvenserna för allelerna i en population och multiplicerar dem med hjälp av principerna för Punnett square för att simulera fördelningen av alleler under parning. En bild av denna modell kan ses nedan.
detta diagram följer en gen, som har två alleler (A) och (a). Allelfrekvensen för varje allel representeras av” p ”och”q”. Enligt Hardy-Weinberg-modellen kommer dessa allelfrekvenser inte att förändras från generation till generation utan yttre påverkan. Med andra ord uppstår en genetisk jämvikt i avsaknad av saker som naturligt urval och genetisk drift. Om (A) och (A) är de enda allelerna i systemet måste frekvenserna för (A) som läggs till (A) vara 1. Därför, i ett system vid genetisk jämvikt, kan frekvensen av genotyperna i avkomman uppskattas multiplicera allelfrekvenserna. Homozygota dominerande individer (AA) kan uppskattas med p2 eller frekvensen av (A) kvadrat. Detsamma gäller för homozygota recessiva individer (aa); i genetisk jämvikt kan de uppskattas med q2. Heterozygota individer kan uppskattas med 2pq. Vid genetisk jämvikt summan av alla genotypiska frekvenser för varje gen är 1. I matematiska termer: p2 + 2PQ + q2=1.
i början av 1900-talet var vetenskapen om arv ett nytt och spännande område. Gregor Mendel hade på 1800-talet visat att organismer bär två kopior av varje gen. Dessa kopior kan komma i olika former eller alleler. Men forskare kämpade fortfarande med de större frågorna om hur alleler förändras över tiden. Ett av de grundläggande problemen vid den tiden var att förstå hur gener interagerade med varandra, särskilt dominerande och recessiva gener. Det antogs av vissa att den dominerande allelen naturligtvis skulle öka i en befolkning. Detta motbevisades oberoende av flera forskare som använde matematik. Men bara Hardy och Weinberg får vanligtvis sitt namn kopplat till lagen. Genetisk jämvikt i denna idealiserade situation kallas vanligtvis Hardy-Weinberg jämvikt.
genetisk jämvikt på grund av Balanseringsval
i naturen är saker aldrig lika perfekta som antagandena i Hardy-Weinberg-modellen. Detta betyder inte att genetisk jämvikt inte kan existera. Det är faktiskt lätt att tänka på ett scenario där genetisk jämvikt upprätthålls inför naturligt urval. Urvalet måste helt enkelt tillämpas lika på den olika allelen som finns. På detta sätt kommer allelfrekvensen att bibehållas och befolkningen kommer att förbli i genetisk jämvikt.
detta kan demonstreras av en hypotetisk grupp av djur. För våra ändamål kommer vi att överväga en population av gräshoppor, med endast två alleler för genen som kodar för sin färg. En allelkoder för grön: Cg. Cb – allelkoderna för brown. Homozygota individer för antingen allel kommer att vara den färgen. Men i vårt hypotetiska fall låtsas att heterozygota individer (CgCb) blir delvis gröna och delvis bruna. Ett fält är fullt av dessa gräshoppor, med lika delar av varje typ av gräshoppa.
nu introduceras ett nytt rovdjur till fältet. En fågel sveper över fältet, plocka bort gräshoppor som det går. Fågeln använder färgseende för att plocka ut sitt byte, och de solida gröna och bruna gräshopparna plockas lätt av. De heterozygota gräshopparna har en naturlig kamouflage och kan inte ses av fåglarna. Det är uppenbart att dessa sorter skulle väljas över tiden. Så småningom kommer detta att förändra fördelningen av genotyper. Men så länge homozygoterna väljs mot lika kommer allelfrekvenserna inte att förändras. Medan organismen äts kommer det totala förhållandet mellan alleler inte att förändras eftersom heterozygoterna väljs ut för och innehåller båda allelerna, vilket bevarar förhållandet. Därför upprätthålls genetisk jämvikt även inför detta balanseringsval.
slumpmässig genetisk jämvikt
det finns en mängd olika krafter som verkar på populationsgenetik. Medan Hardy-Weinberg antar att dessa krafter inte är på jobbet, är det lika troligt att de kan avbryta varandra. Hardy-Weinberg antar att befolkningen inte upplever urval, mutation eller någon invandring eller utvandring som skulle störa allelfrekvenser. Precis som med gräshopparna är det lätt att skapa en situation där dessa krafter kan balansera varandra och upprätthålla allelfrekvenserna.
medan en selektionskraft aktivt försöker ta bort en allel från en population, kan mutation hålla den i populationen. Detta gäller för många genetiska tillstånd som skapas av icke-fungerande alleler. Urval försöker naturligtvis minska dessa muterade alleler, men mutationshastigheten kan hålla sjukdomen på någon basnivå i en population. Detta skulle vara ett fall av genetisk jämvikt, orsakad av en sammanflöde av flera faktorer. Det kan också ses hur mutation lätt kan ersättas av en mängd andra faktorer som kan tjäna samma syfte.
frågesport
1. En forskare observerar en liten befolkning av armadillos. Med tiden skiftar allelfrekvenserna för denna lilla befolkning, men forskaren kan inte fastställa orsaken till förändringen. Det verkar inte vara naturligt urval av något slag. Vilket av följande är en anledning till att befolkningen inte har genetisk jämvikt?
A. genetisk Drift
B. En ny rovdjur skiftar allelerna
C. forskaren är dålig vid mätning
2. En klasskamrat till dig försöker argumentera för att genetisk jämvikt är ett bevis på att åtminstone vissa populationer inte utvecklas. Vad säger du till dem?
A. de är korrekta!
B. Evolution är en process över tid, där jämvikt är bara en punkt på den tidslinjen
C. Jämvikt innebär att evolutionen är klar
3. Det finns 8 sniglar i en befolkning. Det finns två vita sniglar, sex rosa sniglar och två röda sniglar. De rosa sniglarna är heterozygoterna. Är denna befolkning i jämvikt?
A. Ja
B. Nej
C. Inte tillräckligt med information