20.1 Закон Харди- Вайнберга

Частоты генов в популяции остаются неизменными при соблюдении основных условий выполнения закона Харди-Вайнберга и только в случае отсутствия влияния факторов популяционной динамики. Каждый из этих факторов имеет количественную меру и может изменяться в широких пределах, но, так или иначе, все они оказывают влияние на любую природную популяцию. В популяции обычно действуют одновременно несколько факторов популяционной динамики. В итоге возникает большое разнообразие в способах и характере взаимодействия микроэволюционных процессов в популяциях. Кроме этого изучение факторов популяционной динамики и генетической структуры также позволяет описать структуру популяции.

Популяционная генетика изучает взаимодействие факторов, влияющих на распределение наследственных признаков в популяции. Быстро меняющиеся условия окружающей среды, устранение препятствий к браку между представителями разных популяций, все это оказывает влияние на генофонд человечества, на частоту встречаемости различных генотипов, что отражается на состоянии здоровья населения.

В основе популяционной генетики лежит закон Харди-Вайнберга, или закон генетической стабильности популяций. Смысл этого закона заключается в том, что при определенных условиях соотношение частот доминантных и рецессивных аллелей генов, сложившееся в генофонде панмиктической популяции (где свободно скрещиваются особи), сохраняется неизменным в ряду поколений. При этом соотношение генотипов в популяции следующее: число доминантных гомозигот определяется квадратом вероятности встречаемости доминантного аллеля, число гетерозигот – удвоенным произведением вероятностей встречаемости доминантного и рецессивного аллелей и число рецессивных гомозигот – квадратом вероятности рецессивного аллеля:

P ² AA : 2pq Aa : q ² aa

Закономерность действует только в “идеальной популяции”, которая существует при определенных условиях.

Условия, при которых действует закон Харди-Вайнберга:

1. Популяция должна быть достаточно велика и в ней должна осуществляться панмиксия.

2. Отсутствие отбора, благоприятствующее или не благоприятствующее отдельным генам.

3. Отсутствие новых мутаций.

4. Отсутствие миграций особей с иными генотипами из соседних популяций данного вида.

Очевидно, что идеальное представление о популяции никогда не реализуется в природных условиях. На популяцию постоянно действуют внутренние и внешние факторы, нарушающие генетическое равновесие.

Важным следствием закона Харди-Вайнберга является то, что редкие аллели в популяции присутствуют преимущественно в гетерозиготе. Например, если аллель "а" встречается с частотой 0,01, а аллель "А" – 0,99, что частота гетерозигот составит 0,0198, т.е. 0,02. А рецессивных гомозигот 0,0001. Таким образом, рецессивная аллель встречается в гетерозиготном состоянии в 100 раз чаще нежели в гомозиготном.

Советский ученый-генетик Сергей Сергеевич Четвериков в 1926 году установил связь генетики с дарвиновской теорией эволюции. Он показал, что популяции – это особый уровень организации живого, на котором осуществляются первые элементарные процессы эволюции.

Он предсказал, что естественные популяции должны быть в высокой степени генетически гетерогенны. "Вид как "губка" впитывает в себя рецессивные мутации, сам оставаясь при этом все время внешне однородным…". В связи с постоянно протекающим в природе мутационным процессом и свободным скрещиванием в популяции происходит накапливанием огромного количества внешне не проявляемых мутаций (рецессивных). При высокой численности популяции эти рецессивные мутации как бы растворяются, оказываясь в гетерозиготе. При этом вероятность их гомозиготизации обратно пропорционально численности общей совокупности организмов (Четвериков С.С., 1926).