Закон на Харди-Вайнберг, свързан с еволюцията

От 1904г.

Много време се е отделило в изучаване на генетиката и двата основни фактора в еволюцията - наследственост и изменчивост.

В опити за разгадаване на еволюцията са направени голям брой експерименти и хипотези, част от които противоречиви.

Принос в развитието и разгадаването на теорията за еволюцията има руският биолог (ентомолог) Сергей Сергеевич Четвериков. Именно той е поставил началото на т.нар. синтетична еволюционна теория, която обединила дарвинизма и генетиката.

Приносът на Сергей Сергеевич Четвериков ...

През 1904 г. К. Пирсон е успял да докаже строго математически, че унаследяването на мутациите по Менделовите закони сваля опасното за дарвинизма възражение на Дженкин. И в действително е станало ясно, че един ген не се "разрежда" от друг. В хетерозиготно състояние те съжителстват, но остават разделени. Мутацията не се "замърсява" (според Дженкин) от кръстосването, а новият признак винаги има шанс да се прояви непроменен във фенотипа.

Няколко години след работата на Пирсон английският математик Г. Харди и независимо от него немският генетик В. Вайнберг формулирал положение, което сега се нарича закон на Харди-Вайнберг, и описал честотата на срещане на гените в равновесна популация на свободно кръстосващи се организми (под равновесна популация се разбира съобществото от индивиди, при които генното съотношение не се изменя, намира се в равновесие).

Ако се допусне, че честотата на срещане на доминантния ген А в популацията е q, а на рецесивния ген а съответно e 1-q, то отношението между хомо- и хетерозиготите ще бъде следното:

q2AA + 2q(1-q)Aa+(1-q)2aa

Ако q = 0,5, както в случая за първото поколение Менделови хибриди, то във второто поколение ще има отношението:

0.25 АА+0.5 Аа + 0.25 аа

Тъй като Аа в случай на пълна доминантност се проявяват фенотипно като А, се получава менделово разцепване 0.75:0.25, т.е. 3:1.

Чрез закона на Харди-Вайнберг е описана една абстрактна "идеална" популация със свойства, които са невъзможни за реалните популации:

1. Числеността на такава една популация трябва да се равнява на безкрайност. Това не е толкова строго изискване, колкото изглежда на пръв поглед. Широко използвано от статистиците е било описанието на честотата на срещане на някакъв обект, т.нар. крива на нормално разпределение (крива на Гаус). При изчисленията се въвежда грешка, която се нарича - грешка на извадката.

2. Няма ограничения при кръстосването на индивидите вътре в популацията (вероятността за кръстосване на всеки член от популацията с кой да е друг еднаква). Било е прието такива популации да се наричат "панмиксни (свободно смесващи се). Това условие е било доста спорно. Например човекът най-свободно от всички животни се придвижва по планетата, обаче вероятността жител на Москва да се ожени за московчанка е значително по-голяма, отколкото вероятността за брак например между московчанин и жителка на Иркутск или Караганда.

Смятало се е, че в природата възможността за кръстосване на индивиди от различни части на достатъчно голяма популация практически е равна на нула. При това не бива да се бъркат двете понятия - популация и вид. Един и същ вид може да бъде широко разпространен, практически по цял свят.

3. В описаната от уравнението на Харди-Вайнберг популация не трябва да попадат нови гени от съседни популации и тя трябва да бъде абсолютно изолирана. Такива условия в природата се осъществяват в много редки случаи.

4. Новите алели на гените не трябвало да възникват и вътре в такава популация. В нея не трябвало да възникват и нови мутации.

5. За да има съответствие в разпределението на гените в популацията на уравнението на Харди-Вайнберг, естественият отбор по признаци, определяни от доминантни и рецесивни алели, би трябвало да липсва. Мутациите трябва да са неутрални, т.е. хомозиготите АА и аа и хетерозиготите Аа би трябвало да имат еднаква жизнена способност и плодовитост, както и еднаква вероятност за оставяне на потомство.

Не е било прието съществуването на идеални мутации в нашия свят, т.е. всички са крайни, по-голяма част от които са не добре изолирани от съседните и в същото време всяка от тях е недостатъчно еднородна, всички гени мутират.

През 1926 година, е успял да покаже, че тези ограничения, отличаващи популацията на Харди-Вайнберг от реалната, правят осъществим еволюционния процес.