معلومات

5 شروط لتوازن هاردي وينبرغ

5 شروط لتوازن هاردي وينبرغ



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

واحدة من أهم مبادئ علم الوراثة السكانية، دراسة التركيب الوراثي والاختلافات في السكان ، هو مبدأ التوازن هاردي واينبرغ. كما هو موضح التوازن الوراثي، هذا المبدأ يعطي المعلمات الجينية لمجتمع لا يتطور. في مثل هذه المجموعة ، لا يحدث التباين الوراثي والانتقاء الطبيعي ولا يواجه السكان تغييرات في التركيب الوراثي وترددات الأليل من جيل إلى جيل.

مبدأ هاردي وينبرج

مبدأ هاردي وينبرج. CNX OpenStax / Wikimedia Commons / CC BY Attribution 4.0

مبدأ هاردي وينبرج تم تطويره من قبل عالم الرياضيات جودفري هاردي والطبيب فيلهلم وينبرج في أوائل عام 1900. لقد بنوا نموذجًا للتنبؤ بالنمط الجيني وترددات الأليل في مجتمع غير متطور. يعتمد هذا النموذج على خمسة افتراضات أو شروط رئيسية يجب الوفاء بها من أجل وجود مجتمع في حالة توازن جيني. هذه الشروط الرئيسية الخمسة هي كما يلي:

  1. الطفرات يجب ليس يحدث لإدخال أليلات جديدة للسكان.
  2. لا انسياب الجينات يمكن أن يحدث لزيادة التباين في تجمع الجينات.
  3. جدا عدد كبير من السكان مطلوب حجم لضمان عدم تغيير تردد أليل من خلال الانجراف الوراثي.
  4. تزاوج يجب أن تكون عشوائية في السكان.
  5. الانتقاء الطبيعي يجب ليس يحدث لتغيير ترددات الجينات.

الظروف المثالية للتوازن الجيني مثالية لأننا لا نراها تحدث في الطبيعة مرة واحدة. على هذا النحو ، يحدث التطور في السكان. بناءً على الظروف المثالية ، طور هاردي ووينبرج معادلة للتنبؤ بالنتائج الوراثية في مجتمع غير متطور بمرور الوقت.

هذه المعادلة ، ص2 + 2pq + ف2 = 1، المعروف أيضا باسم هاردي واينبرغ معادلة التوازن.

إنه مفيد لمقارنة التغييرات في ترددات النمط الوراثي في ​​مجتمع ما مع النتائج المتوقعة لمجتمع في حالة توازن جيني. في هذه المعادلة ، ص2 يمثل التكرار المتوقع للأفراد المهيمنين متجانسين في عدد السكان ، 2PQ يمثل التردد المتوقع للأفراد غير المتجانسين ، و ف2 يمثل التردد المتوقع للأفراد المتنحية المتماثلين. في تطوير هذه المعادلة ، وسع هاردي وينبرغ مبادئ الوراثة المندلية الراسخة لوراثة السكان الوراثية.

الطفرات

طفرة جينية. BlackJack3D / E + / Getty Images

أحد الشروط التي يجب تحقيقها لتوازن هاردي-وينبرج هو عدم وجود طفرات في عدد السكان. الطفرات هي تغييرات دائمة في تسلسل الجينات من الحمض النووي. هذه التغييرات تغير الجينات والأليلات مما يؤدي إلى الاختلاف الجيني في عدد السكان. على الرغم من أن الطفرات تنتج تغييرات في النمط الوراثي لأحد السكان ، فإنها قد تنتج أو لا تنتج تغييرات ملحوظة أو نمطية. قد تؤثر الطفرات على الجينات الفردية أو الصبغيات بأكملها. الطفرات الجينية تحدث عادة إما طفرات نقطة أو الإدراج زوج / الحذف. في طفرة نقطة ، يتم تغيير قاعدة النوكليوتيدات واحدة تغيير التسلسل الجيني. تتسبب عمليات الإدراج / الحذف في قاعدة الأساس في حدوث طفرات في تغيير الإطار حيث يتم تغيير الإطار الذي يتم من خلاله قراءة DNA أثناء تخليق البروتين. وهذا يؤدي إلى إنتاج البروتينات المعيبة. يتم تمرير هذه الطفرات إلى الأجيال اللاحقة من خلال تكرار الحمض النووي.

قد تغير طفرات الكروموسوم هيكل الكروموسوم أو عدد الكروموسومات في الخلية. التغيرات الكروموسومية الهيكلية تحدث نتيجة الازدواجية أو الكسر كروموسوم. إذا انفصلت قطعة من الحمض النووي عن كروموسوم ، فقد تنتقل إلى موضع جديد على كروموسوم آخر (إزاحة) ، وقد تنعكس وتدخل مرة أخرى في الكروموسوم (الانقلاب) ، أو قد تضيع أثناء انقسام الخلية (الحذف) . هذه الطفرات الهيكلية تغير تسلسل الجينات على الحمض النووي الكروموسومات إنتاج الاختلاف الجيني. تحدث طفرات الكروموسوم أيضًا بسبب التغيرات في عدد الكروموسوم. ينتج هذا بشكل شائع عن كسر الكروموسوم أو فشل الكروموسومات في الانفصال بشكل صحيح (عدم الالتصاق) أثناء الانقسام الاختزالي أو الانقسام.

انسياب الجينات

هجرة الاوز الكندية. sharply_done / E + / Getty Images

في توازن هاردي وينبرج ، يجب ألا يحدث تدفق الجينات في السكان. انسياب الجينات، أو الهجرة الجينية يحدث عندما ترددات أليل في التغير السكاني حيث تهاجر الكائنات الحية إلى أو خارجها. الهجرة من مجموعة إلى أخرى تُدخل أليلات جديدة إلى مجموعة جينية موجودة من خلال التكاثر الجنسي بين أفراد الشعبين. يعتمد تدفق الجينات على الهجرة بين السكان المنفصلين. يجب أن تكون الكائنات الحية قادرة على السفر لمسافات طويلة أو حواجز عرضية (الجبال ، المحيطات ، وما إلى ذلك) للانتقال إلى مكان آخر وإدخال جينات جديدة في مجموعة حالية. في مجموعات النباتات غير المتنقلة ، مثل كاسيات البذور ، قد يحدث تدفق الجينات حيث يتم حمل حبوب اللقاح عن طريق الرياح أو عن طريق الحيوانات إلى أماكن بعيدة.

الكائنات الحية المهاجرة من السكان يمكن أن تغير ترددات الجينات. إزالة الجينات من تجمع الجينات يقلل من حدوث أليلات محددة ويغير ترددها في تجمع الجينات. تجلب الهجرة التباين الوراثي في ​​مجتمع ما وقد تساعد السكان على التكيف مع التغيرات البيئية. ومع ذلك ، فإن الهجرة تزيد من صعوبة حدوث التكيف الأمثل في بيئة مستقرة. ال هجرة من الجينات (تدفق الجينات من السكان) يمكن أن تمكن التكيف مع البيئة المحلية ، ولكن يمكن أن يؤدي أيضا إلى فقدان التنوع الجيني والانقراض المحتمل.

الانحراف الجيني

الانجراف الجيني / تأثير عنق الزجاجة عند السكان. OpenStax ، جامعة رايس / ويكيميديا ​​كومنز / CC BY 4.0

عدد كبير جدا من السكان ، واحد من حجم لانهائي، مطلوب لتحقيق التوازن هاردي وينبرغ. هناك حاجة إلى هذا الشرط من أجل مكافحة تأثير الانجراف الجيني. الانحراف الجيني يوصف بأنه تغيير في ترددات أليل السكان التي تحدث عن طريق الصدفة وليس عن طريق الانتقاء الطبيعي. أصغر السكان ، كلما زاد تأثير الانجراف الجيني. هذا لأنه كلما كان عدد السكان أصغر ، زاد احتمال إصلاح بعض الأليلات وانقراض الآخرين. إزالة الأليلات من السكان يغير الترددات أليل في السكان. من المرجح أن يتم الاحتفاظ بترددات أليل في عدد أكبر من السكان بسبب حدوث أليلات في عدد كبير من الأفراد في السكان.

الانجراف الوراثي لا ينجم عن التكيف ولكنه يحدث بالصدفة. الأليلات التي لا تزال قائمة في السكان قد تكون مفيدة أو ضارة للكائنات الحية في السكان. هناك نوعان من الأحداث يعززان الانجراف الوراثي والتنوع الوراثي المنخفض للغاية داخل مجتمع ما. يُعرف النوع الأول من الحدث بأنه عنق الزجاجة للسكان. السكان عنق الزجاجة ناتج عن حادث تصادم سكاني يحدث بسبب نوع من الأحداث الكارثية التي تقضي على غالبية السكان. السكان الباقين على قيد الحياة لديهم تنوع محدود من الأليلات وبركة جينات مخفضة يمكن السحب منها. ويلاحظ المثال الثاني للانجراف الجيني في ما يعرف باسم تأثير المؤسس. في هذه الحالة ، يتم فصل مجموعة صغيرة من الأفراد عن السكان الرئيسيين وإنشاء مجتمع جديد. لا تتمتع هذه المجموعة الاستعمارية بالتمثيل الكامل للأليل من المجموعة الأصلية ، وسيكون لها ترددات أليل مختلفة في مجموعة الجينات الأصغر نسبيًا.

التزاوج العشوائي

سوان الخطوبة. أندي روس / مكتبة الصور / غيتي إيماجز

التزاوج العشوائي هو شرط آخر مطلوب لتحقيق التوازن هاردي وينبرغ في عدد السكان. في التزاوج العشوائي ، يتزاوج الأفراد دون تفضيل للخصائص المحددة في رفيقهم المحتمل. من أجل الحفاظ على التوازن الوراثي ، يجب أن يؤدي هذا التزاوج أيضًا إلى إنتاج نفس العدد من النسل لجميع الإناث من السكان. غير عشوائي لوحظ التزاوج عادة في الطبيعة من خلال الانتقاء الجنسي. في اختيار الجنسي، يختار الفرد رفيقه بناءً على السمات التي تعتبر الأفضل. الصفات ، مثل الريش الزاهية الألوان ، والقوة الغاشمة ، أو قرون كبيرة تشير إلى لياقة أعلى.

الإناث ، أكثر من الذكور ، يتم اختيارهن عند اختيار زملائهم من أجل تحسين فرص بقاء صغارهم على قيد الحياة. يؤدي التزاوج غير العشوائي إلى تغيير ترددات الأليل في مجتمع ما ، حيث يتم اختيار الأفراد ذوي السمات المرغوبة للتزاوج في كثير من الأحيان أكثر من أولئك الذين لا يتمتعون بهذه الصفات. في بعض الأنواع ، فقط الأفراد المختارين هم من يتزاوجون. على مر الأجيال ، ستحدث أليلات الأفراد المختارين في كثير من الأحيان في مجموعة الجينات الخاصة بالسكان. على هذا النحو ، يساهم الانتقاء الجنسي في تطور السكان.

الانتقاء الطبيعي

هذا الضفدع ذو العينين الأحمر مكيف بشكل جيد للحياة في موطنه في بنما. براد ويلسون ، صور DVM / لحظة / غيتي

من أجل وجود سكان في توازن هاردي وينبرغ ، يجب ألا يحدث الانتقاء الطبيعي. الانتقاء الطبيعي هو عامل مهم في التطور البيولوجي. عندما يحدث الانتقاء الطبيعي ، فإن الأفراد من السكان الأكثر تكيفًا مع بيئتهم يعيشون على قيد الحياة وينتجون ذرية أكثر من الأفراد الذين لا يتكيفون جيدًا. وهذا يؤدي إلى تغيير في التركيب الجيني للسكان حيث تنتقل الأليلات الأكثر ملاءمة إلى السكان ككل. الانتقاء الطبيعي يغير ترددات الأليل في عدد السكان. هذا التغيير ليس بسبب الصدفة ، كما هو الحال بالنسبة للانجراف الجيني ، ولكن نتيجة للتكيف البيئي.

البيئة التي تحدد الاختلافات الجينية أكثر ملاءمة. تحدث هذه الاختلافات نتيجة لعدة عوامل. تعد طفرة الجينات ، وتدفق الجينات ، وإعادة التركيب الجيني أثناء التكاثر الجنسي ، جميعها عوامل تُحدث تباينًا وتوليفات جينية جديدة في مجتمع ما. يمكن تحديد الصفات التي يفضلها الانتقاء الطبيعي بواسطة جين واحد أو عن طريق العديد من الجينات (الصفات الجينية). تتضمن أمثلة السمات التي تم اختيارها بشكل طبيعي تعديل الأوراق في النباتات آكلة اللحوم ، وتشابه الأوراق في الحيوانات ، وآليات الدفاع عن السلوك التكيفي ، مثل اللعب بالرصاص.

مصادر

  • سمير ، عكاشة. "علم الوراثة السكانية." موسوعة ستانفورد للفلسفة (طبعة شتاء 2016)، Edward N. Zalta (Ed.)، 22 September 2006، plato.stanford.edu/archives/win2016/entries/population-genetics/.
  • فرانكهام ، ريتشارد. "الإنقاذ الجيني للعشائر الفطرية الصغيرة: يكشف التحليل التلوي عن فوائد كبيرة ومتسقة لتدفق الجينات." علم البيئة الجزيئية، 23 مارس 2015 ، الصفحات 2610-2618 ، onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mec.13139/full.


شاهد الفيديو: علوم الحياة و الأرض : توازن الساكنة - قانون هاردي وينبرغ (أغسطس 2022).