54391 str64e

jest komplementarna do sekwencji prawidłowej, druga do zmienionej w wyniku mutacji. W zależności od tego, z której reakcji po hybrydyzacji zostanie uzyskany sygnał, wskazuje to na istnienie wyłącznie prawidłowej sekwencji, wyłącznie zmienionej, lub obu jednocześnie.

VI. Genetyka populacji - prawo Hardy’ego i Weinberga

Badania genetyczne prowadzone są na różnych poziomach organizacyjnych: molekularnym, komórkowym, pojedynczego osobnika i na poziomie populacji. Dotychczasowe rozważania dotyczyły przede wszystkim genetyki osobnika: istotny był jego genotyp, płeć jak również środowisko.

Genetyka populacji bada pulę genową, czyli zespół genów w populacji.

Regułę rozkładu genów w populacji odkryli w roku 1908 niezależnie od siebie angielski matematyk G. H. Hardy i niemiecki lekarz W. Weinberg. Zgodnie z prawem Hardy’ego i Weinberga częstość alleli w kolejnych pokoleniach w danej populacji nie ulegnie zmianie i częstość poszczególnych genotypów również pozostaną bez zmian. Jednak zasada ta będzie spełniona tylko w populacji idealnej gdy nie będą działać takie czynniki jak np.: mutacje, selekcja, migracje, dryf genetyczny itp.

Częstość występowania allelu dominującego A przyjęto oznaczać jako “p”, recesywnego a jako “q”. Ponieważ każdy osobnik musi posiadać jeden albo drugi allel, suma częstości występowania tych alleli wynosi 1: p + q = 1.

Jeśli w rozmnażaniu biorą udział np. osobniki heterozygotyczne, wówczas każdy z nich wytwarza gamety z allelem dominującym z częstością p i recesywnym z częstością q. Losowe łączenie gamet sprawia, że częstość homozygot dominujących AA wynosi p², heterozygot Aa wynosi 2pq, a homozygot recesywnych aa - q². Chociaż liczba osobników z każdym genotypem może wzrastać, względnie proporcje tego genotypu (i oczywiście allelu) pozostają stałe.

Zastosowanie prawa Hardy’ego i Weinberga

Jednym z istotnych zastosowań jest obliczenie częstości występowania nosicieli cech autosomalnych recesywnych, czyli heterozygot. Częstość występowania fenyloketonurii w populacji ludzkiej wynosi 1 na 10 000. Skoro choroba ta jest waninkowana allelem recesywnym, częstość homozygot recesywnych (q²) wynosi 0,0001. Z tego wynika, że częstość allelu recesywnego (q) jest 0,01. Allel recesywny, mimo, że nie ujawnia się, występuje także u osobników heterozygotycznych. Częstość allelu dominującego wynosi 1 - 0,01 ~ 1 (dokładnie 0,99). Częstość heterozygot wyraża się wzorem 2pq. Zatem: 2x1 x 0,01 = 0,02. Wynika z tego, że 2% osobników populacji ludzkiej jest nosicielami zmutowanego allelu.

Inaczej dokonuje się obliczeń w przypadku genów recesywnych, sprzężonych z chromosomem X. Ponieważ mężczyźni są hemizygotyczni, wówczas częstość

występowania chorych mężczyzn jest równa częstości tego allelu w populacji. Jeśli np. u 6% mężczyzn występuje jakaś choroba dziedziczona w ten sposób, wówczas częstość tego allelu w populacji wynosi 0,06. Kobiety, u których ujawni się ta choroba będzie 0,36% (0,06² x 100%), a nosicielek 11,28%. Obliczono to w następujący sposób: p = 1 - 0,06 = 0,94. Częstość występowania nosicielek (heterozygot) wyraża się wzorem 2pq. Stąd 2 x 0,94 x 0,06 x 100% = 11,28%.

Jeżeli choroba jest uwarunkowana przez allel dominujący, sprzężony z X, wówczas przy założeniu, że 6% mężczyzn wykazuje objawy choroby, będzie ponad 12% chorych kobiet, ponieważ choroba ujawni się zarówno u heterozygot, jak i homozygot dominujących.

Czynniki wpływające na częstość występowania alleli w populacji

Istnieje kilka czynników, które powodują że prawo Hardy’ego i Weinberga nie sprawdza się w pełni w naturalnych populacjach, które muszą zmieniać się w czasie, w związku ze zmianami warunków środowiska; populacji, która nie może się zmieniać, grozi wyginięcie.

Nielosowe kojarzenie się osobników. Losowe kojarzenie osobników polega na doborze partnera niezależnie od genotypu. W praktyce ten typ kojarzenia w zasadzie nie występuje. Przy doborze partnera ważną rolę odgrywają takie cechy jak: wzrost, masa ciała, wygląd fizyczny, inteligencja. Cechy te, jak wspomniano wcześniej, w znacznym stopniu zależą od genotypu. Mamy więc w tym przypadku do czynienia z kojarzeniem selektywnym.

Podobnie kojarzenie osób spokrewnionych także jest przykładem kojarzenia nielosowego. Ze względu na duże podobieństwo genotypów osób spokrewnionych wzrasta ryzyko homozygotyczności pod względem alleli recesywnych.

Mutacje. Mutacje powodują zmianę materiału genetycznego, dlatego będą wpływały na zmianę wartości q i p. Skoro zmianie ulega częstość występowania alleli, powoduje to także zmianę występowania poszczególnych genotypów.

Selekcja. Jest to czynnik, zmieniający częstość występowania danego fenotypu, a co za tym idzie, także genotypu. Może to prowadzić do zmniejszenia (selekcja negatywna), bądź zwiększenia (selekcja pozytywna) częstości występowania określonego fenotypu.

Dla cechy autosomowej dominującej, wzrost przystosowania (np. dzięki leczeniu), zmieni częstość allelu w ciągu kilku następnych pokoleń, aż do stanu osiągnięcia nowej równowagi.

Dla cechy autosomowej recesywnej, selekcja homozygot recesywnych jest dużo mniej efektywną ponieważ w populacji większość osób posiadających ten allel, to heterozygotyczni nosiciele.

Dla cechy sprzężonej z płcią uwarunkowanej przez allel recesywny, sytuacja jest pośrednia między dwiema opisanymi powyżej ze względu na hemizygotyczność osobników płci męskiej.

65