Mikä on Hardy-Weinbergin periaate?

Englantilainen matemaatikko Godfrey Hardy (1877-1947) ja saksalainen lääkäri Wilhelm Weinberg (1862-1937) löysivät molemmat tavan linkittää geneettinen todennäköisyys ja evoluutio 1900-luvun alkupuolella. Hardy ja Weinberg työskentelivät itsenäisesti matemaattisen yhtälön löytämiseksi selittämään geneettisen tasapainon ja evoluution välistä yhteyttä lajien populaatiossa.

Itse asiassa Weinberg oli ensimmäinen kahdesta miehestä, joka julkaisi ja luennoi ideoitaan geneettisestä tasapainosta vuonna 1908. Hän esitteli havaintonsa Isänmaan luonnontieteelliselle yhdistykselle Württembergissä, Saksassa saman vuoden tammikuussa. Hardyn teos julkaistiin vasta kuusi kuukautta sen jälkeen, mutta hän sai kaiken tunnustuksen, koska hän julkaisi englannin kielellä, kun taas Weinbergin teokset olivat saatavilla vain saksaksi. Kesti 35 vuotta, ennen kuin Weinbergin osallistuminen tunnustettiin. Jo tänäänkin jotkut englanninkieliset tekstit viittaavat vain ajatukseen "Hardyn laki", diskonttaen täysin Weinbergin työn.

Charles Darwinin Evolutionin teoria koski lyhyesti suotuisten ominaisuuksien siirtämistä vanhemmilta jälkeläisille, mutta todellinen mekanismi siihen oli puutteellinen. Gregor Mendel julkaisi työtään vasta Darwinin kuoleman jälkeen. Sekä Hardy että Weinberg ymmärsivät, että luonnollinen valinta tapahtui lajien geenien pienten muutosten takia.

Hardyn ja Weinbergin teosten painopiste oli hyvin pienissä muutoksissa geenitasolla joko sattumasta tai muista olosuhteista, jotka muuttivat geenitasoa geeniallas väestöstä. Tiettyjen alleelien esiintymistiheys muuttui sukupolvien ajan. Tämä alleelien taajuuden muutos oli evoluution moottorimolekyylin molekyylitasolla eli mikroevoluutio.

Koska Hardy oli erittäin lahjakas matemaatikko, hän halusi löytää yhtälön, joka ennustaisi alleelin taajuus populaatioissa, jotta hän voisi löytää evoluution todennäköisyyden tapahtuvan useilla sukupolville. Weinberg työskenteli myös itsenäisesti kohti samaa ratkaisua. Hardy-Weinbergin tasapainoyhtälössä käytettiin taajuutta alleelit ennustaa genotyyppejä ja seurata niitä sukupolvien ajan.

p² + 2pq + q² = 1

(p = hallitsevan alleelin taajuus tai prosenttiosuus desimaalimuodossa, q = recessiivisen alleelin taajuus tai prosenttiosuus desimaalimuodossa)

Koska p on kaikkien hallitsevien alleelien taajuus (), se laskee kaikki homotsygoottinen hallitsevat yksilöt (AA) ja puolet heterotsygoottinen yksilöt (a). Samoin, koska q on kaikkien recessiivisten alleelien taajuus (), se laskee kaikki homotsygoottiset taantuneet yksilöt (aa) ja puolet heterotsygoottisista yksilöistä (A). Siksi p² tarkoittaa kaikkia homotsygoottisia hallitsevia yksilöitä, q² tarkoittaa kaikkia homotsygoottisia taantuneita yksilöitä, ja 2pq on kaikki heterotsygoottiset yksilöt populaatiossa. Kaikki asetetaan yhtä suureksi kuin 1, koska kaikki väestön yksilöt ovat sata prosenttia. Tämä yhtälö voi määrittää tarkasti, onko tapahtunut evoluutiota sukupolvien välillä ja mihin suuntaan populaatio on menossa.

Jotta tämä yhtälö toimisi, oletetaan, että kaikki seuraavat ehdot eivät täyty samanaikaisesti:

1. Mutaatiota DNA-tasolla ei tapahdu.
2. Luonnonvalinta ei tapahdu.
3. Väestö on äärettömän suuri.
4. Kaikki väestön jäsenet kykenevät kasvattamaan ja kasvattamaan.
5. Kaikki parittelu on täysin satunnaista.
6. Kaikki yksilöt tuottavat saman määrän jälkeläisiä.
7. Maahanmuuttoa tai maahanmuuttoa ei tapahdu.

Yllä oleva luettelo kuvaa evoluution syitä. Jos kaikki nämä ehdot täyttyvät samanaikaisesti, populaatiossa ei tapahdu kehitystä. Koska Hardy-Weinbergin tasapainoyhtälöä käytetään evoluution ennustamiseen, evoluution mekanismin on oltava tapahtumassa.