46. Закон Харди-Вайнберга
Закон Харди — Вайнберга — это закон популяционной генетики — в популяции бесконечно большого размера, в которой не действует отбор, не идет мутационный процесс, отсутствует обмен особями с другими популяциями, не происходит дрейф генов, все скрещивания случайны — частоты генотипов по какому-либо гену (в случае если в популяции есть два аллеля этого гена) будут поддерживаться постоянными из поколения в поколение и соответствовать уравнению:
Этот закон представляет собой модель, используя которую генетики могут количественно определять изменения в распределении генов в популяции, вызванные, например, мутациями или миграцией. Другими словами, этот закон является теоретическим критерием для измерения изменений в распределении генов.
Закон действует в идеальных популяциях, состоящих из бесконечного числа особей, полностью панмиктических и на которых не действуют факторы отбора.
В медицинской генетике закон Харди — Вайнберга позволяет оценить популяционный риск генетически обусловленных заболеваний, поскольку каждая популяция обладает собственным аллелофондом и, соответственно, разными частотами неблагоприятных аллелей. Зная частоты рождения детей с наследственными заболеваниями, можно рассчитать структуру аллелофонда. В то же время, зная частоты неблагоприятных аллелей, можно предсказать риск рождения больного ребёнка.
В селекции — позволяет выявить генетический потенциал исходного материала (природных популяций, а также сортов и пород народной селекции), поскольку разные сорта и породы характеризуются собственными аллелофондами, которые могут быть рассчитаны с помощью закона Харди — Вайнберга. Если в исходном материале выявлена высокая частота требуемого аллеля, то можно ожидать быстрого получения желаемого результата при отборе. Если же частота требуемого аллеля низка, то нужно или искать другой исходный материал, или вводить требуемый аллель из других популяций (сортов и пород).
В экологии — позволяет выявить влияние самых разнообразных факторов на популяции. Дело в том, что, оставаясь фенотипически однородной, популяция может существенно изменять свою генетическую структуру под воздействием ионизирующего излучения, электромагнитных полей и других неблагоприятных факторов. По отклонениям фактических частот генотипов от расчётных величин можно установить эффект действия экологических факторов. (При этом нужно строго соблюдать принцип единственного различия. Пусть изучается влияние содержания тяжелых металлов в почве на генетическую структуру популяций определённого вида растений. Тогда должны сравниваться две популяции, обитающие в крайне сходных условиях. Единственное различие в условиях обитания должно заключаться в различном содержании определённого металла в почве).
47. Изменение генетической структуры популяции при миграции
Популяция с точки зрения генетики — элементарная совокупность особей вида, в пределах которой реализуется свободное скрещивание, осуществляется свободный обмен генами. Это определяет генетическое своеобразие популяции, ее отличия от других популяций вида. Однако генетическое единство популяции всегда сочетается с ее генетическим разнообразием. Даже родные братья и сестры генетически не идентичны. Это особенно ярко было показано на плодовитых животных, например амфибиях. Потомство от одной пары животных представляет собой популяцию в миниатюре, генетическая разнородность которой остается значительной. Отсюда следует, что любое скрещивание приводит к возникновению новых генетических вариантов.
Выполнение закона Харди-Вайнберга в природных популяциях
Разумеется, идеальных популяций в природе не существует. Однако в большинстве изученных популяциях закон Харди-Вайнберга выполняется с высокой точностью, поскольку…
– численность природных популяций достаточно большая,
– женские и мужские гаметы равноценны (то есть в большинстве случаев самцы и самки в равной степени передают свои аллели потомкам),
– большинство генов не влияет на образование брачных пар,
– мутации происходят достаточно редко,
– естественный отбор не оказывает заметного влияния на частоту большинства аллелей,
– большинство популяций в достаточной степени изолированы друг от друга.
Однако иногда отклонения фактических частот от расчетных становятся достоверными. Почему?
Первая, самая распространенная причина: ограниченная численность популяций.
Другие причины: различие между самками и самцами при передаче аллелей потомкам (полигамия, полиандрия, сцепление признаков с полом), отсутствие свободного скрещивания (половой отбор и половой подбор), действие естественного отбора, наличие миграционных связей между популяциями.