Ley de Hardy-Weinberg

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Ley de Hardy - Weinberg : la posición de la genética de poblaciones , que dice que en una población de tamaño infinitamente grande, en la que la selección natural no funciona , no hay proceso de mutación , no hay intercambio de individuos con otras poblaciones, no ocurre deriva genética . , todos los cruces son aleatorios: las frecuencias de genotipo según cuál sea el gen (si hay dos alelos de este gen en la población) se mantendrán constantes de generación en generación y corresponderán a la ecuación :

$p^{2}+2pq+q^{2}=1$

Donde es la proporción de homocigotos para uno de los alelos; es la frecuencia de este alelo; — proporción de homocigotos para el alelo alternativo; — frecuencia del alelo correspondiente; - proporción de heterocigotos. $p^{2}$ $pags$ $q^{2}$ $q$ $2pq$

Justificación estadística de la regularidad

Considere una población de tamaño infinitamente grande, en la que las frecuencias alélicas del gen estudiado no se ven afectadas por ningún factor, y también se produce panmixia . El gen en estudio tiene dos estados alélicos A y a . En el tiempo (o por generación) n , frecuencia alélica A = , frecuencia alélica a = , luego, + = 1. Sean , , las frecuencias de las clases genotípicas AA , Aa y aa en el tiempo n . Entonces = + , = + . Dado que en condiciones de panmixia la probabilidad de encontrar gametos provenientes de diferentes clases genotípicas (P, H, Q) de los padres obedece a patrones estadísticos, es posible calcular las frecuencias de las clases de descendencia ( , , ) en la siguiente generación ( n + 1 ). Las siguientes opciones de cruce son posibles $p_{n}$ ${\ Displaystyle q_ {n}}$ $p_{n}$ ${\ Displaystyle q_ {n}}$ $P_n$ $H_n$ ${\ Displaystyle Q_ {n}}$ $p_{n}$ $P_n$ ${\frac {H_{n}}{2}}$ ${\ Displaystyle q_ {n}}$ ${\ Displaystyle Q_ {n}}$ ${\frac {H_{n}}{2}}$ $P_{n+1}$ $H_{n+1}$ $Q_{n+1}$

$P_{n}\veces P_{n}$ , probabilidad ${\ estilo de visualización {P_{n}}^{2}}$
$P_{n}\veces H_{n}$ , probabilidad ${\displaystyle 2\veces P_{n}\veces H_{n))$
$P_{n}\veces Q_{n}$ , probabilidad ${\displaystyle 2\veces P_{n}\veces Q_{n))$
$H_{n}\veces H_{n}$ , probabilidad ${\ estilo de visualización {H_{n}}^{2}}$
$H_{n}\veces Q_{n}$ , probabilidad ${\displaystyle 2\veces H_{n}\veces Q_{n))$
$Q_{n}\veces Q_{n}$ , probabilidad ${\ estilo de visualización {Q_{n}}^{2}}$

Los descendientes de los cruces 1, 3 y 6 serán individuos con genotipos AA , Aa y aa , respectivamente; como resultado del cruzamiento 2- habrá la mitad de los individuos con genotipos AA y Aa ; como resultado del cruzamiento 5- habrá la mitad de los individuos con genotipos Aa y aa ; cruce 4 - dará las tres clases posibles de descendientes ( AA , Aa y aa ) en una proporción de 1: 2: 1.

Con base en las probabilidades de cruces y proporciones en la descendencia de estos cruces, es posible calcular las frecuencias de las clases genotípicas en la generación n+1 .

$P_{n+1}={P_{n}}^{2}+P_{n}\times H_{n}+{\frac {{H_{n}}^{2}}{4} }$

$H_{n+1}=2\times P_{n}\times Q_{n}+P_{n}\times H_{n}+H_{n}\times Q_{n}+{\frac { {H_{n}}^{2}}{2}}$

$Q_{n+1}={Q_{n}}^{2}+H_{n}\times Q_{n}+{\frac {{H_{n}}^{2}}{4} }$

Dado que, y en base a las proporciones escritas anteriormente, entre las frecuencias de los alelos y las clases genotípicas, estas expresiones se pueden reducir a la forma: $P_{n}+H_{n}+Q_{n}=1$ $P_{n+1}+H_{n+1}+Q_{n+1}=1$

$P_{n+1}=p^{2}$

$H_{n+1}=2pq$

$Q_{n+1}=q^{2}$

Del mismo modo, se puede calcular que la relación entre las clases P , H , Q en la generación n + 2 y posteriores no cambiará y corresponderá a la ecuación dada al comienzo del artículo.

Si el número de alelos del gen bajo consideración es más de dos, la fórmula que describe las frecuencias de equilibrio de los genotipos se vuelve más complicada y puede escribirse en forma general como:

${\ estilo de visualización {(p+q+\ldots +z)}^{2}=1}$

donde p, q, ... , z son las frecuencias de las variantes alélicas del gen en la población estudiada. Expandiendo el cuadrado de la suma en el lado izquierdo de la ecuación, obtenemos una expresión que consiste en la suma de los cuadrados de las frecuencias alélicas y los productos duplicados de todas las combinaciones por pares de estas frecuencias:

$p^{2}+q^{2}+\ldots +z^{2}+2pq+2pz+2qz+\ldots =1$

El significado biológico de la ley de Hardy-Weinberg

El proceso de herencia no afecta en sí mismo la frecuencia de alelos en una población, y los posibles cambios en su estructura genética surgen por otras razones.

Condiciones de funcionamiento de la ley de Hardy-Weinberg

La ley opera en poblaciones ideales, constituidas por un número infinito de individuos, completamente panmícticas y no sujetas a factores de selección.

Equilibrio de Hardy-Weinberg en poblaciones reales

Las poblaciones reales se ven afectadas en cierta medida por factores que no son indiferentes al mantenimiento del equilibrio de Hardy-Weinberg para algunos marcadores genéticos. En poblaciones de muchas especies de plantas o animales, fenómenos como la consanguinidad y la autofertilización son comunes ; en tales casos, la proporción o la desaparición completa de la clase heterocigota disminuye. En el caso de sobredominancia , por el contrario, las participaciones de las clases homocigóticas serán menores que las calculadas.

Las implicaciones prácticas de la ley de Hardy-Weinberg

En genética médica , la ley de Hardy-Weinberg permite evaluar el riesgo poblacional de enfermedades determinadas genéticamente, ya que cada población tiene su propio pool de alelos y, en consecuencia, diferentes frecuencias de alelos desfavorables. Conociendo la frecuencia de nacimiento de niños con enfermedades hereditarias , es posible calcular la estructura del conjunto de alelos. Al mismo tiempo, conociendo las frecuencias de los alelos desfavorables, es posible predecir el riesgo de tener un hijo enfermo.

En el mejoramiento , permite identificar el potencial genético del material de origen (poblaciones naturales, así como variedades y razas de selección popular), ya que las diferentes variedades y razas se caracterizan por sus propios conjuntos de alelos, que se pueden calcular utilizando el Hardy- ley de Weinberg. Si se encuentra una alta frecuencia del alelo deseado en el material de origen, se puede esperar que el resultado deseado se obtenga rápidamente durante la selección. Si la frecuencia del alelo requerido es baja, entonces es necesario buscar otro material de origen o introducir el alelo requerido de otras poblaciones (cultivares y razas).

En ecología, permite revelar la influencia de una amplia variedad de factores sobre las poblaciones. El hecho es que, mientras permanece fenotípicamente homogénea, la población puede cambiar significativamente su estructura genética bajo la influencia de las radiaciones ionizantes , los campos electromagnéticos y otros factores adversos. De acuerdo con las desviaciones de las frecuencias reales de los genotipos de los valores calculados, es posible establecer el efecto de los factores ambientales . En este caso, debe observarse estrictamente el principio de diferencia única. Estudiemos la influencia del contenido de metales pesados en el suelo sobre la estructura genética de las poblaciones de una determinada especie vegetal. Luego se deben comparar dos poblaciones que viven en condiciones extremadamente similares. La única diferencia en las condiciones de vida debería ser el diferente contenido de un determinado metal en el suelo.

Literatura

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Véase también

Evolución