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Equilíbrio de Hardy-Weinberg – O que é
O Equilíbrio de Hardy-Weinberg é usado para estimar o número de portadores variantes homozigotos e heterozigotos com base em sua frequência alélica em populações que não estão evoluindo.
O Equilíbrio de Hardy-Weinberg é um importante princípio fundamental da genética de populações, que afirma que: as frequências genotípicas em uma população permanecem constantes entre gerações na ausência de perturbação por fatores externos.
O Equilíbrio de Hardy-Weinberg é um modelo nulo da relação entre frequências de alelos e genótipos, tanto dentro quanto entre gerações, sob suposições de não mutação, migração, seleção, acasalamento aleatório e tamanho infinito da população.
O equilíbrio de Hardy-Weinberg, também conhecido como princípio de Hardy-Weinberg, é usado para comparar frequências alélicas em uma determinada população durante um período de tempo.
Uma população de alelos deve atender a cinco regras para ser considerado “em equilíbrio”:
1) Não podem ocorrer mutações genéticas e, portanto, não ocorrem alterações nos alelos.
2) Não deve haver migração de indivíduos para dentro ou para fora da população.
3) O acasalamento aleatório deve ocorrer, significando que os indivíduos acasalam por acaso.
4) Nenhuma deriva genética, uma mudança casual na frequência alélica, pode ocorrer.
5) Nenhuma seleção natural, uma mudança na frequência alélica devido ao ambiente, pode ocorrer.
Embora nenhuma população do mundo real possa satisfazer todas essas condições, o princípio ainda oferece um modelo útil para análise populacional.
Em síntese: o equilíbrio de Hardy-Weinberg combina os conceitos de evolução darwiniana e genética mendeliana para explicar e estudar a genética de populações.
Equilíbrio de Hardy-Weinberg – Princípio
Equilíbrio de Hardy-Weinberg – Genética
O equilíbrio de Hardy-Weinberg é um princípio que afirma que a variação genética em uma população permanecerá constante de uma geração para a próxima na ausência de fatores perturbadores.
Quando o acasalamento é aleatório em uma grande população sem circunstâncias disruptivas, a lei prevê que as frequências de genótipos e alelos permanecerão constantes porque estão em equilíbrio.
O equilíbrio de Hardy-Weinberg pode ser perturbado por uma série de forças, incluindo mutações, seleção natural, acasalamento não aleatório, deriva genética e fluxo gênico.
Por exemplo, mutações perturbam o equilíbrio das frequências alélicas ao introduzir novos alelos em uma população. Da mesma forma, a seleção natural e o acasalamento não aleatório interrompem o equilíbrio de Hardy-Weinberg porque resultam em mudanças nas frequências gênicas.
Isso ocorre porque certos alelos ajudam ou prejudicam o sucesso reprodutivo dos organismos que os carregam.
Outro fator que pode perturbar esse equilíbrio é a deriva genética, que ocorre quando as frequências alélicas aumentam ou diminuem por acaso e normalmente ocorre em pequenas populações. O fluxo gênico, que ocorre quando o cruzamento entre duas populações transfere novos alelos para uma população, também pode alterar o equilíbrio de Hardy-Weinberg.
Como todas essas forças disruptivas ocorrem comumente na natureza, o equilíbrio de Hardy-Weinberg raramente se aplica na realidade. Portanto, o equilíbrio de Hardy-Weinberg descreve um estado idealizado, e as variações genéticas na natureza podem ser medidas como mudanças desse estado de equilíbrio.
Em suma: o princípio de Hardy-Weinberg é um teorema fundamental da genética evolutiva afirmando que, sob acasalamento aleatório e herança mendeliana, as frequências genotípicas podem ser calculadas a partir das frequências alélicas e que ambas as frequências genotípicas e alélicas permanecem estáveis na ausência de quaisquer forças perturbadoras.
Equação de Hardy-Weinberg
A equação de Hardy-Weinberg é uma equação matemática que pode ser usada para calcular a variação genética de uma população em equilíbrio.
Em 1908, G. H. Hardy e Wilhelm Weinberg descreveram independentemente um princípio básico da genética de populações, que agora é chamado de equação de Hardy-Weinberg. A equação é uma expressão do princípio conhecido como equilíbrio de Hardy-Weinberg, que afirma que a quantidade de variação genética em uma população permanecerá constante de uma geração para a próxima na ausência de fatores perturbadores.
Para explorar a equação de Hardy-Weinberg, podemos examinar um locus genético simples no qual existem dois alelos, A e a.
A equação de Hardy-Weinberg é expressa como:
p2 + 2pq + q2 = 1
onde p é a frequência do alelo “A” e q é a frequência do alelo “a” na população. Na equação, p2 representa a frequência do genótipo homozigoto AA, q2 representa a frequência do genótipo homozigoto aa e 2pq representa a frequência do genótipo heterozigoto Aa. Além disso, a soma das frequências alélicas para todos os alelos no locus deve ser 1, então p + q = 1. Se as frequências alélicas p e q são conhecidas, então as frequências dos três genótipos podem ser calculadas usando o método de Hardy -Equação de Weinberg. Em estudos de genética populacional, a equação de Hardy-Weinberg pode ser usada para medir se as frequências genotípicas observadas em uma população diferem das frequências previstas pela equação.
Equilíbrio de Hardy-Weinberg – Genética
A genética de populações humanas é o ramo da Genética que estuda a dinâmica dos genes em populações naturais, visando a elucidação de mecanismos que alteram sua composição genética.
Entre os fundamentos dessa ciência está o Equilíbrio de Hardy-Weinberg, que determina que as frequências gênicas permaneçam inalteradas e as proporções genotípicas atinjam um equilíbrio estável, obtendo a mesma relação constante entre si ao longo do tempo. Para demonstrar esse princípio, é preciso admitir que a população estudada não está sujeita a fatores evolutivos ou que alterem as frequências genotípicas, aumentando a homozigosidade.
Mais especificamente, é necessário assumir que a população obedece às seguintes premissas: acasalamento aleatório, população infinita, gerações não sobrepostas, além da ausência de mutação, seleção e migração.
Equilíbrio de Hardy-Weinberg – Lei
A Lei de Hardy-Weinberg afirma: Em uma grande população de acasalamento aleatório que não é afetada pelos processos evolutivos de mutação, migração ou seleção, tanto as frequências alélicas quanto as frequências genotípicas são constantes de geração para geração. Além disso, as frequências genotípicas estão relacionadas às frequências alélicas pela expansão quadrada dessas frequências alélicas. Em outras palavras, a Lei de Hardy-Weinberg afirma que, sob um conjunto restritivo de suposições, é possível calcular as frequências esperadas de genótipos em uma população se a frequência dos diferentes alelos em uma população for conhecida.
As frequências genotípicas são calculadas usando a expansão quadrada das frequências alélicas. Para ilustrar esse conceito, suponha que em algum locus, A, você tenha dois alelos, chame-os de A1 e A2.
Suponha que a frequência do alelo A1 seja p e a frequência do alelo A2 seja q.
Podemos escrever isso como:
f(A1) = p f(A2) = q
Sob condições de Hardy-Weinberg, as proporções genotípicas esperadas na população são:
(p + q)2
A expansão quadrada das frequências alélicas quando há dois alelos é p2 + 2pq + q2, o que significa que: f(A1A1) = p2, f(A1A2) = 2pq, and f(A2A2) = q2
Se houvesse um terceiro alelo, chame-o de A3, e estivesse presente na frequência r, então as proporções genotípicas esperadas seriam (p + q + r)2.
Em outras palavras, as frequências genotípicas esperadas seriam: f(A1A1) = p2, f(A2A2) = q2, f(A3A3) = r2, f(A1A2) = 2pq, f(A1A3) = 2pr, and f(A2A3) = 2qr.
As implicações da Lei Hardy-Weinberg são que:
1. A população está em estado de equilíbrio.
2. As frequências de alelos em uma população permanecerão constantes de geração em geração.
3. As frequências genotípicas permanecerão constantes de geração em geração.
4. As proporções de Hardy-Weinberg serão alcançadas em uma única geração de acasalamento aleatório.
Como exemplo, considere um patógeno diplóide, como um oomiceto que possui dois alelos em um locus de isoenzima. Se a frequência do alelo rápido (F) for 0,40 e a frequência dos alelos lentos (S) for 0,60, então as frequências esperadas dos genótipos FF, FS e SS seriam 0,16, 0,48 e 0,36, respectivamente.
A Lei de Hardy-Weinberg oferece um modelo que é frequentemente usado como ponto de partida para estudar a genética populacional de organismos diplóides que atende aos pressupostos básicos de grande tamanho populacional, acasalamento aleatório e ausência de migração, mutação ou seleção. Infelizmente, a Lei de Hardy-Weinberg não pode ser aplicada a patógenos haploides. Se uma população não estiver em equilíbrio H-W, então uma das suposições da Lei foi violada. Ou seja, houve acasalamento não aleatório, ou seleção ou migração afetaram a população. Neste ponto, hipóteses são propostas e experimentos são conduzidos para determinar por que uma população não está em equilíbrio.
Fonte: www.frontiersin.org/www.nature.com/www.sciencedirect.com/www.germanna.edu/www.apsnet.org
