En önemli ilkelerden biri popülasyon genetiği, genetik kompozisyonu ve popülasyonlardaki farklılıklar, Hardy-Weinberg denge prensibi. Ayrıca şu şekilde tanımlanır: genetik dengebu ilke, gelişmeyen bir popülasyon için genetik parametreleri verir. Böyle bir nüfusta, genetik çeşitlilik ve Doğal seçilim oluşmaz ve popülasyonda değişiklikler olmaz genotip ve alleli nesilden nesile frekanslar.
Hardy-Weinberg ilkesi matematikçi Godfrey Hardy ve hekim Wilhelm Weinberg tarafından 1900'lerin başında geliştirildi. Gelişmeyen bir popülasyonda genotip ve alel frekanslarını tahmin etmek için bir model oluşturdular. Bu model, bir popülasyonun genetik dengede var olması için yerine getirilmesi gereken beş ana varsayım veya koşula dayanmaktadır. Bu beş ana koşul aşağıdaki gibidir:
Genetik denge için gerekli koşullar, doğada bir anda meydana geldiklerini görmediğimiz için idealdir. Bu nedenle, evrim popülasyonlarda olur. İdealize edilmiş koşullara bağlı olarak Hardy ve Weinberg, zaman içinde gelişmeyen bir popülasyonda genetik sonuçları tahmin etmek için bir denklem geliştirdiler.
Bu denklem, p2 + 2pq + q2 = 1, olarak da bilinir Hardy-Weinberg denge denklemi.
Bir popülasyondaki genotip frekanslarındaki değişiklikleri, genetik dengedeki bir popülasyonun beklenen sonuçları ile karşılaştırmak için yararlıdır. Bu denklemde, p2 tahmini sıklığını gösterir homozigot bir popülasyonda baskın bireyler, 2PQ tahmini sıklığını gösterir heterozigot bireyler ve q2 homozigot resesif bireylerin öngörülen sıklığını temsil eder. Bu denklemin geliştirilmesinde Hardy ve Weinberg genişledi Mendel genetiği prensipleri popülasyon genetiğine kalıtım
Hardy-Weinberg dengesi için yerine getirilmesi gereken koşullardan biri, mutasyonlar bir popülasyonda. Mutasyonlar gen dizisindeki kalıcı değişiklikler DNA. Bu değişiklikler değişir genler ve bir popülasyonda genetik varyasyona yol açan aleller. Mutasyonlar bir popülasyonun genotipinde değişiklikler üretse de, gözlemlenebilir üretebilir veya üretmeyebilir veya fenotipik değişiklikler. Mutasyonlar bireysel genleri veya tüm genleri etkileyebilir kromozomlar. Gen mutasyonları tipik olarak ya nokta mutasyonları veya taban çifti ekleme / silme. Nokta mutasyonunda, gen sekansını değiştirerek tek bir nükleotit bazı değiştirilir. Baz çifti eklemeleri / silinmeleri, DNA'nın okunduğu karenin, protein sentezi kaydırılır. Bu hatalı üretim ile sonuçlanır proteinler. Bu mutasyonlar sonraki nesillere aktarılır. DNA kopyalama.
Kromozom mutasyonları bir kromozomun yapısını veya bir hücredeki kromozom sayısını değiştirebilir. Yapısal kromozom değişiklikleri kopyalar veya kromozom kırılması sonucu ortaya çıkar. Bir DNA parçası bir kromozomdan ayrılırsa, başka bir kromozom üzerinde yeni bir konuma kayabilir (translokasyon), tersine dönebilir ve kromozoma (ters çevirme) geri sokulabilir veya sırasında kaybolabilir hücre bölünmesi (Delesyon). Bu yapısal mutasyonlar, kromozomal DNA üreten gen varyasyonu üzerindeki gen dizilerini değiştirir. Kromozom sayısındaki değişiklikler nedeniyle kromozom mutasyonları da ortaya çıkar. Bu genellikle kromozom kırılmasından veya kromozomların doğru ayrılmalarından (ayrışma) az gösterme veya karyokinez.
Hardy-Weinberg dengesinde, gen akışı popülasyonda meydana gelmemelidir. Gen akışıveya gen göçü, alel frekansları organizmalar popülasyonun içine veya dışına göç ettikçe bir popülasyon değişikliğinde. Bir popülasyondan diğerine göç, var olan bir gen havuzuna yeni aleller sokar. eşeyli üreme iki toplumun üyeleri arasında. Gen akışı, ayrılmış popülasyonlar arasındaki göçe bağlıdır. Organizmalar, başka bir yere göç etmek ve mevcut bir nüfusa yeni genler sokmak için uzun mesafeler veya enine bariyerler (dağlar, okyanuslar, vb.) Mobil olmayan bitki popülasyonlarında, örneğin angiospermleri, gen akışı şu şekilde ortaya çıkabilir: polen rüzgar veya hayvanlar tarafından uzak yerlere taşınır.
Bir popülasyondan göç eden organizmalar da gen frekanslarını değiştirebilir. Gen havuzundan genlerin uzaklaştırılması, spesifik alellerin oluşumunu azaltır ve gen havuzundaki sıklıklarını değiştirir. Göç bir nüfusa genetik çeşitlilik getirir ve nüfusun çevresel değişikliklere uyum sağlamasına yardımcı olabilir. Bununla birlikte, göç, istikrarlı bir ortamda optimum adaptasyonun gerçekleşmesini de zorlaştırmaktadır. göç genlerin (bir popülasyondan gen akışı) yerel bir ortama adaptasyonu mümkün kılabilir, fakat aynı zamanda genetik çeşitliliğin kaybına ve olası yokolmaya yol açabilir.
Çok büyük bir nüfus, sonsuz büyüklükte biri, Hardy-Weinberg dengesi için gereklidir. Bu durumun etkisiyle mücadele etmek için gereklidir. genetik sürüklenme. Genetik sürüklenme "Doğal seleksiyon", bir popülasyonun doğal seleksiyonla değil, şans eseri meydana gelen alel frekanslarında bir değişiklik olarak tanımlanmaktadır. Nüfus ne kadar küçük olursa, genetik sürüklenmenin etkisi o kadar büyük olur. Çünkü nüfus ne kadar küçük olursa, bazı allellerin sabitleşmesi ve diğerlerinin nesli tükenmiş. Bir popülasyondan alellerin çıkarılması popülasyondaki alel frekanslarını değiştirir. Alel frekanslarının, popülasyonda çok sayıda bireyde alellerin ortaya çıkması nedeniyle daha büyük popülasyonlarda muhafaza edilmesi daha olasıdır.
Genetik sürüklenme adaptasyondan kaynaklanmaz, tesadüfen gerçekleşir. Popülasyonda devam eden aleller, popülasyondaki organizmalar için yararlı veya zararlı olabilir. İki tür olay, genetik kaymayı ve bir popülasyonda son derece düşük genetik çeşitliliği teşvik eder. İlk olay türü, nüfus darboğazı olarak bilinir. Darboğaz popülasyonları nüfusun çoğunluğunu silen bir tür felaket olayı nedeniyle meydana gelen bir nüfus çökmesinden kaynaklanır. Hayatta kalan nüfus sınırlı sayıda alel çeşitliliğine ve azalmış Gen havuzu çizmek için. Genetik sürüklenmenin ikinci bir örneği, Kurucu etki. Bu durumda, küçük bir grup birey ana popülasyondan ayrılır ve yeni bir nüfus kurar. Bu sömürge grubu orijinal grubun tam alel temsiline sahip değildir ve nispeten daha küçük gen havuzunda farklı alel frekanslarına sahip olacaktır.
Rastgele çiftleşme bir popülasyonda Hardy-Weinberg dengesi için gerekli olan başka bir durumdur. Rastgele çiftleşmede, bireyler potansiyel eşlerinde seçilen özellikleri tercih etmeden çiftleşirler. Genetik dengeyi korumak için, bu çiftleşme aynı zamanda popülasyondaki tüm kadınlar için aynı sayıda yavru üretilmesi ile sonuçlanmalıdır. Rastgele olmayan çiftleşme doğada genellikle cinsel seçilim yoluyla görülür. İçinde cinsel seçim, bir kişi, tercih edilebilir olduğu düşünülen özelliklere dayanarak bir eş seçer. Parlak renkli tüyler, kaba kuvvet veya büyük boynuzlar gibi özellikler daha yüksek zindeliği gösterir.
Dişiler, erkeklerden daha fazla, gençleri için hayatta kalma şansını arttırmak için arkadaşları seçerken seçicidir. Rastgele olmayan çiftleşme, bir popülasyondaki alel sıklıklarını, istenen özelliklere sahip bireyler, bu özelliklere sahip olmayanlardan daha sık çiftleşme için seçildiğinden değiştirir. Bazılarında Türler, yalnızca belirli kişiler çiftleşebilir. Nesiller boyunca, seçilen bireylerin allelleri popülasyonun gen havuzunda daha sık ortaya çıkacaktır. Bu nedenle, cinsel seçilim katkıda bulunur nüfus gelişimi.
Hardy-Weinberg dengesinde bir nüfusun var olabilmesi için doğal seleksiyon meydana gelmemelidir. Doğal seçilim önemli bir faktördür biyolojik evrim. Doğal seleksiyon meydana geldiğinde, popülasyondaki en iyi bireyler çevrelerine uyarlanmış iyi adapte edilmemiş bireylerden daha fazla yavru sağlayın ve üretin. Bu, bir bütün olarak popülasyona daha uygun aleller aktarıldığından, bir popülasyonun genetik yapısında bir değişiklikle sonuçlanır. Doğal seleksiyon bir popülasyondaki alel frekanslarını değiştirir. Bu değişim, genetik kaymada olduğu gibi şanstan değil, çevresel adaptasyonun sonucudur.
Çevre hangi genetik varyasyonların daha uygun olduğunu belirler. Bu varyasyonlar birkaç faktörün bir sonucu olarak ortaya çıkar. Gen mutasyonu, gen akışı ve genetik rekombinasyon cinsel üreme sırasında, bir popülasyona varyasyon ve yeni gen kombinasyonları getiren tüm faktörler vardır. Doğal seleksiyon tarafından tercih edilen özellikler tek bir gen veya birçok gen tarafından belirlenebilir (poligenik özellikler). Doğal olarak seçilen özelliklerin örnekleri arasında yaprak modifikasyonu Etçil bitkiler, hayvanlarda yaprak benzerliğive uyarlanabilir davranış savunma mekanizmaları, gibi ölü oynamak.