Kaj je načelo Hardy-Weinberga?

Godfrey Hardy (1877-1947), angleški matematik, in Wilhelm Weinberg (1862-1937), nemški zdravnik, sta našla način, kako povezati genetsko verjetnost in evolucija v začetku 20. stoletja. Hardy in Weinberg sta neodvisno sodelovala pri iskanju matematične enačbe, da bi pojasnila povezavo med genskim ravnovesjem in evolucijo v populaciji vrst.

Pravzaprav je bil Weinberg prvi od obeh mož, ki je leta 1908 objavil in predaval o svojih idejah genskega ravnovesja. Svoje ugotovitve je januarja istega leta predstavil Društvu za naravoslovje očetovstva v Württembergu v Nemčiji. Hardyjevo delo je bilo objavljeno šele šest mesecev po tem, vendar je prejel vse priznanje, ker je objavljal v angleškem jeziku, medtem ko je bilo Weinbergovo na voljo le v nemščini. Minilo je 35 let, preden so bili priznani Weinbergovi prispevki. Še danes nekateri besedili v angleščini omenjajo samo idejo kot "Hardyjev zakon", ki popolnoma diskontira delo Weinberga.

Charlesa Darwina Teorija evolucije se je na kratko dotaknila ugodnih lastnosti, ki se prenašajo od staršev na potomce, vendar je bil dejanski mehanizem za to napačen. Gregor Mendel je objavil svoje delo šele po Darwinovi smrti. Tako Hardy kot Weinberg sta razumela, da je do naravne selekcije prišlo zaradi majhnih sprememb znotraj genov vrste.

Hardyjeva in Weinbergova dela so bila usmerjena na zelo majhne spremembe na genski ravni, bodisi zaradi naključja ali drugih okoliščin, ki so spremenile genski bazen prebivalstva. Pogostost pojava nekaterih alelov se je skozi generacije spreminjala. Ta sprememba frekvence alelov je bila gonilna sila evolucije na molekularni ravni ali mikroevolucije.

Ker je bil Hardy zelo nadarjen matematik, je hotel najti enačbo, ki bi napovedovala alel pogostost v populaciji, da bi lahko ugotovil verjetnost evolucije, ki se bo pojavila pri številnih generacije. Weinberg je tudi samostojno delal na isti rešitvi. Enačba ravnotežja Hardy-Weinberga je uporabila frekvenco aleli za napovedovanje genotipov in sledenje skozi generacije.

str² + 2pq + q² = 1

(p = frekvenca ali odstotek prevladujočega alela v decimalni obliki, q = frekvenca ali odstotek recesivnega alela v decimalni obliki)

Ker je p frekvenca vseh prevladujočih alelov (A), šteje vse homozigoten prevladujoči posamezniki (AA) in polovico heterozigoten posamezniki (Aa). Prav tako, ker je q frekvenca vseh recesivnih alelov (a), šteje vse homozigotne recesivne posameznike (aa) in polovica heteroroznih posameznikov (Aa). Zato p² stoji za vse homozigotne prevladujoče posameznike, q² pomeni vse homozigotne recesivne posameznike in 2pq je vse heterozigotne posameznike v populaciji. Vse je postavljeno na 1, ker je vseh posameznikov v populaciji 100 odstotkov. Ta enačba lahko natančno določi, ali je prišlo do evolucije med generacijami in v katero smer se prebivalstvo usmeri ali ne.

Da bi ta enačba delovala, se predpostavlja, da vsi naslednji pogoji niso izpolnjeni hkrati:

1. Mutacije na ravni DNK se ne pojavijo.
2. Naravna selekcija se ne pojavlja.
3. Populacija je neskončno velika.
4. Vsi člani populacije se lahko redijo in redijo.
5. Vse parjenje je povsem naključno.
6. Vsi posamezniki rodijo enako število potomcev.
7. Izseljevanja ali priseljevanja ni.

Na zgornjem seznamu so opisani vzroki evolucije. Če so vsi ti pogoji izpolnjeni hkrati, potem v populaciji ni evolucije. Ker se enakovredna enačba Hardy-Weinberga uporablja za napovedovanje evolucije, se mora zgoditi mehanizem evolucije.