Честно говоря, это отрывок. Но дописывать этот "миниреферат" так и не стала:)

Популяционная генетика. Закон Харди-Вайнберга

Популяционная генетика – наука о генетических основах популяции. Это теоретическая область генетики, изучающая наследственную преемственность в популяциях, занимающаяся генетическим описанием и математическим исследованием самих популяций, и сил, на них действующих.

Популяционная генетика человека изучает распределение аллелей отдельных генов в популяциях людей, закономерности изменения этого распределения во времени и по территории, причины неравномерного распределения аллелей.

В генетике человека популяцией принято считать группу людей, занимающих одну территорию и свободно вступающих в брак. Границами, разделяющими людей от вступления в брак, могут быть религиозные, географические, социальные и другие. Крупные популяции человека состоят, как правило, не из одной, а из нескольких антропологических групп, отличающихся по происхождению, и расселены на большой территории.

Малые популяции, численность которых не превышает 1500-4000 человек, называют демами. Еще меньшие человеческие популяции с численностью не более 1500 человек называются изолятами.

Для современных человеческих популяций характерно их возрастание и разрушение существовавших ранее брачных изолятов.

Человеческая популяция, помимо религиозных, географических, социальных границ имеет определенный возрастной, половой состав и численность.

По половому составу человеческие популяции в среднем характеризуются равным соотношением мужчин и женщин. При рождении соотношение мужского и женского полов составляет 106:100 соответственно. К репродуктивному периоду это соотношение приближается к теоретическому 100:100,  к 50 годам на каждые 100 женщин приходится 85 мужчин, а к 80 – на 100 женщин – 50 мужчин. В последние десятилетия наблюдаются изменения возрастного состава популяций людей в сторону увеличения группы пожилого возраста.

В 1908 году, вскоре после повторного открытия законов Грегора Менделя, английский математик Дж. Г. Харди и немецкий врач В. Вайнберг сформулировали закон, чрезвычайно важный для популяционной генетики, так как он позволил описывать частоту аллелей в популяции диплоидных особей. Его важность возросла с появлением точной информации о локусах, аллелях, генах и гаплотипах.

Он гласит, что процесс наследственной преемственности не влияет на число частот аллелей и (при случайном скрещивании) генотипов по определенному локусу. При случайном скрещивании равновестные частоты генотипов по данному локусу достигаются за одно поколение, если исходные частоты аллелей одинаковы у обоих полов. Равновесные частоты генотипов задаются произведением частот соответствующих аллелей.

Допустим, что имеется два аллеля, А₁ и А₂, относящиеся к аутосомному локусу А и встречающиеся с частотами p и q, то частоты трех возможных генотипов выражаются уравнением

(p + q)² = p² + 2pq + q²,

где p² =А₁А₁,      2pq = А₁А₂,       q² = А₂А₂.

С учетом того, что сумма всех частот аллелей, как и сумма всех частот генотипов, всегда равна единице, то (p + q)² = 1.

Рассмотрим случай, когда индивиды скрещиваются случайным образом. В популяции диплоиды имеют три возможных генотипа: А₁А₁ , А₁А₂ и А₂А₂ , представленных с частотой P,H  и Q, соответственно (P+H+Q=1). Поскольку имеется всего два аллеля и половина аллелей находится в гетерозиготном состоянии, то частота генотипов составит:

p=P+1/2H,       q=Q+1/2H.

Допустим, что при случайном скрещивании возможно девять типов комбинаций женских и мужских генотипов. Из них различаются только шесть, поскольку реципрокные скрещивания дают в потомстве одинаковые генотипы. Частота определенных скрещиваний равна произведению частот соответствующих родительских генотипов.

Таблица 1. Частота различных типов случайных скрещиваний по двум аллелям аутосомного локуса.

 При любых исходных частотах генотипов P,H и Q, генотипы следующего поколения от случайных скрещиваний распределяются в соотношении  p², 2pq, q² . Таким образом, в большой панмиксной популяции не зависимо от исходных генетических структур в первом же поколении после случайного скрещивания достигаются равновесные частоты генотипов.

Закон Харди-Вайнберга можно проиллюстрировать на примере локуса группы крови MN. Три генотипа – MM, MN и NN отличаются друг от друга иммунологически. В выборке, состоящей из 1000 доноров, ожидаемая частота аллеля M составляет 0,542, а ожидаемая частота аллеля N равна 1-0,542=0,458. По закону Харди-Вайнберга можно подсчитать ожидаемые частоты соответствующих генотипов. Они составят для гетерозигот 0,496 – величину, очень близкую к реальной частоте гетерозигот, равной 0,489.

Одно из возможных применений закона Харди-Вайнберга состоит в том, что он позволяет рассчитать некоторые из частот генов и генотипов в случае, когда не все генотипы могут быть идентифицированы вследствие доминантности и гетерозиготности некоторых аллелей. Из закона Харди-Вайнберга можно вывести интересное следствие: разные аллели присутствуют в популяции главным образом в гетерозиготном, а не в гомозиготном состоянии. Рассмотрим пример. Альбинизм человека обусловлен довольно редким рецессивным геном. Если аллель нормальной пигментации обозначить как А₁, а аллель альбинизма А₂, то генотип альбиносов будет А₂А₂, генотип нормально пигментированных людей А₁А и А₁А₂. Предположим, что частота генотипов альбиносов (частота рецессивной гомозиготы) равна 0,0001, т.е. q² = 0,0001, тогда . q = 0,01, соответственно р = 1 0,01 = 0,99; частота генотипа А₁А₁ будет равна 0,9801, а генотипа А₁А₂ 2pq = 0,02. Следовательно, в гетерозиготном состоянии находится примерно в 100 раз больше рецессивных аллелей, чем в гомозиготном.

Для генов, сцепленных с полом, равновесные частоты генотипов у + (т.е. у гомогаметного пола) совпадают с равновесными частотами аутосомных генов (p² А₁А₁, 2pq А₁А₂, q² А₂А₂). Частоты гамет гемизигот совпадают с частотами аллелей: p А₁, q А₂. Из этого следует, что фенотипы, определяемые рецессивными генами, у мужчин встречаются чаще, чем у женщин. Этим объясняется то, что наследственным заболеваниям, вызываемыми рецессивными, сцепленными с полом генами, больше подвержены мужчины.

Закон Харди-Вайнберга применим и к большому числу аллелей. Это очень важно, поскольку известно, что многие локусы, особенно микросателлиты или гены, идентифицируемые по аллельной частоте, содержат более двух аллелей. В такой расширенной двухаллельной модели частота аллеля мультилокусного гена равна сумме частот гомозигот по этому аллелю и половины частот гетерозигот, несущих данный аллель.