Дискусии върху условията за Харди-Уайнбърг

Във въвеждащото видео за уравнението на Харди-Вайнберг описах някои условия, за да може да се използва той. В това видео искам да го разгледаме по-подробно и да дискутираме още условия за това кога може да се използва този закон. Да преговорим закона на Харди- Вайнберг. Ако в една популация има ген, да речем, за цвят на очите, и този ген има два варианта – единият е алел, който води до сини очи и другият – алел, който определя кафяви очи. Нека p е честотата на синия алел, q е честотата на кафявия алел. И ако има само две версии, ако добавиш към честотата на p, на синия алел, честотата на кафявия алел, сумата ще бъде 100% или едно. И ако повдигнеш на квадрат тези страни, ще получиш това уравнение тук. И казваме, че членът отляво е вероятността или честотата да бъдеш хомозиготен за синия цвят. Членът отдясно е вероятността да имаш два алела за кафяво. А членът тук в средата е вероятността да бъдеш хетерозиготен. И защо е така? Защото можеш да имаш синьо от майка си и кафяво от баща си. Или синьо от баща си и кафяво от майка си. Така че има два начина да получиш тази комбинация. За да бъде в сила закона на Харди-Вайнберг, допускаме, че е налице стабилна алелна честота. Нека напиша това с големи букви. Защото всички тези условия, които можеш да видиш, са базирани на това какви са различните начини да нямаш стабилна алелна честота. Нека го напиша – стабилна алелна честота. И много често е изкушаващо да научиш наизуст голяма част от това, може би ти се иска. Но по-важното е да разбереш фундаменталната идея зад всичко това. И основната идея е дали ще има нещо, което да причини нестабилност на алелната честота. Всъщност друг начин да наречем стабилната алелна честота е липса на еволюция. Без еволюция. Еволюцията е промяната на наследимите белези в една популация. И това включва промяна на алелната честота. Ако помислиш за двата начина, по които една популация може да еволюира: можеш да имаш селекция. Ще допуснем, че няма селекция. Всъщност има повече от два начина. Можеш да имаш генетично инженерство и всякакви други неща. Но ние ще допуснем общоприетите, така да се каже. Допускаме, че няма отбор, че няма генетичен дрейф. Спомни си, че отборът е процес, при който се утвърждават белези, които правят организма по-приспособен към околната среда. По-вероятното е тези белези да бъдат предадени нататък. Генетичният дрейф са случайните промени в алелната честота. Може да е причинен от малкия размер на популацията, от мигриращи членове на популацията или някакъв ограничаващ ефект, някакво природно бедствие, което води до малкия размер на популацията. Това е голямата картина. Но относно тази картина, бих искал да се задълбоча върху някои от допусканията, които можеш да срещнеш в час по биология, така че да свикнеш с тях. И да видиш, че говорим за същото нещо. Тези, които споменах във въвеждащото видео, са липса на селекция, което означава липса на еволюция. Говоря и за липса на нетна мутация, също свързано с липса на еволюция. Още веднъж, не искаме да променяме алелната честота. Ако има нетна мутация, някоя от тези сини версии на гена например получава мутация и става различна версия. Или вече спира да бъде син. Тогава алелната честота ще се промени. Причината да искаме да разглеждаме голяма популация е главно генетичният дрейф. Ако имаш много малка популация, заради произволен шанс, е по-вероятно алелните честоти да могат да се променят осезаемо. Другите условия, които често ще видиш, са неща като произволно чифтосване. Това означава, че дали един организъм има син или кафяв вариант на гена не го прави по-малко или повече привлекателен за другия пол. И може да попиташ: "Добре, това не е ли форма на селекция?" Да, до някаква степен, но това понякога се показва по друг начин. Също и никаква миграция – популацията не расте с нови организми, влизащи отвън или не намалява с напускащи организми. Или няма смесване на две популации. Още веднъж: това е, защото се интересуваме от стабилна алелна честота. Ако искаме да се задълбочим още повече, понякога ще чуеш да се споменава още условия, въпреки че вече споменах петте най-разпространени. И всички те се свеждат до стабилна алелна честота, без еволюция, без селекция, без генетичен дрейф. Но понякога допускаме, че боравим с диплоидни организми, че получаваме един комплект хромозоми от майката, един от бащата: една версия на алела от майката и една версия на алела от бащата. И можеш да си кажеш: Как можеш да си друго освен диплоид?" Можеш да бъдеш... има тетраплоидни популации, особено при растенията. Или можеш да получиш два комплекта хромозоми от майка си и два комплекта от баща си. Допускаме полова репродукция. И не става дума за клониране или пъпкуване, където можеш да си просто копие на друг организъм от поколение в поколение. Допускаме, че дали си син или кафяв, дали имаш тези варианти, това не е свързано с пола ти. Така че алелната честота е една и съща при всички полове. И допускаме половo размножаване, допускаме размножаване, при което има само два пола. Ако оставиш въображението си да се развихри, можеш да си представиш много други ограничения, поради които да не можеш да приложиш уравнението на Харди-Вайнберг. Тук имаме два алела, допускаме полово размножаване, диплоид, получаваш от майка си и от баща си, и тук са всички условия, които ни помагат да осигурим стабилна алелна честота. Едно нещо, което сигурно си казваш, е: "Добре, диплоид, полово размножаване. Но няма ли шанс винаги за малко генетичен дрейф?" Историята на света показва, че имаме тази еволюция. И отговорът е "да". И действително има много малко места, които можеш да посочиш, много малко популации, ако изобщо има, където можеш да кажеш: "О, тук може да се приложи уравнението на Харди-Вайнберг." Но както много неща в приложните науки – това е много добро обобщение за много популации. И затова е от полза.