Mis on Hardy-Weinbergi põhimõte?

Inglise matemaatik Godfrey Hardy (1877–1947) ja saksa arst Wilhelm Weinberg (1862–1937) leidsid mõlemad võimaluse geneetilise tõenäosuse ja evolutsioon 20. sajandi alguses. Hardy ja Weinberg töötasid iseseisvalt välja matemaatilise võrrandi leidmise, et selgitada seost geneetilise tasakaalu ja liikide populatsiooni evolutsiooni vahel.

Tegelikult oli Weinberg kahest mehest esimene, kes 1908. aastal avaldas oma geneetilise tasakaalu ideid ja pidas neid loenguid. Ta esitas oma leiud sama aasta jaanuaris Saksamaal Württembergis asuvas Isamaa looduslooühingule. Hardy teos avaldati alles kuus kuud pärast seda, kuid kogu tunnustuse pälvis ta seetõttu, et ta avaldas inglise keeles, samal ajal kui Weinbergi teosed olid saadaval ainult saksa keeles. Weinbergi kaastöö tunnustamiseks kulus 35 aastat. Isegi tänapäeval viitavad mõned ingliskeelsed tekstid üksnes ideele kui "Hardy seadusele", diskonteerides täielikult Weinbergi teose.

Charles Darwini oma Evolutsiooni teooria puudutas lühidalt soodsaid omadusi, mis kanduvad vanematelt järglastele, kuid selle tegelik mehhanism oli puudulik. Gregor Mendel avaldas oma teose alles pärast Darwini surma. Nii Hardy kui ka Weinberg said aru, et looduslik valik toimus liikide geenides toimuvate väikeste muutuste tõttu.

Hardy ja Weinbergi tööde fookuses olid väga väikesed muutused geenitasandil kas juhuslikkuse või muude asjaolude tõttu, mis muutis geenivaram elanikkonnast. Teatud alleelide ilmumise sagedus muutus põlvkondade jooksul. See alleelide sageduse muutus oli molekulaarsel tasandil ehk mikroevolutsioonil evolutsiooni edasiviiv jõud.

Kuna Hardy oli väga andekas matemaatik, soovis ta leida võrrandit, mis ennustaks alleeli sagedus populatsioonides, et ta saaks leida tõenäosuse, et evolutsioon toimub mitmetel põlvkonnad. Ka Weinberg töötas iseseisvalt sama lahenduse poole. Hardy-Weinbergi tasakaalu võrrandis kasutati sagedust alleelid ennustada genotüüpe ja jälgida neid põlvkondade kaupa.

lk² + 2 pq + q² = 1

(p = domineeriva alleeli sagedus või protsent kümnendsüsteemis, q = retsessiivse alleeli sagedus või protsent kümnendvormingus)

Kuna p on kõigi domineerivate alleelide sagedus (A), loeb see kõik homosügootne domineerivad isikud (AA) ja pool heterosügootne isikud (Aa). Kuna q on kõigi retsessiivsete alleelide sagedus (a), loendab see kõiki homosügootseid retsessiivseid isikuid (aa) ja pooled heterosügootsetest isenditest (Aa). Seetõttu p² tähistab kõiki homosügootselt domineerivaid isikuid, q² tähistab kõiki homosügootseid retsessiivseid isikuid ja 2pq on kõik heterosügootsed isendid populatsioonis. Kõik on võrdsustatud 1-ga, kuna elanikkonna arv võrdub 100 protsenti. Selle võrrandiga saab täpselt kindlaks teha, kas evolutsioon on toimunud põlvkondade vahel või mitte ja millises suunas populatsioon liigub.

Selle võrrandi toimimiseks eeldatakse, et kõik järgmised tingimused ei ole samaaegselt täidetud:

1. Mutatsioone DNA tasemel ei toimu.
2. Looduslik valik ei esine.
3. Elanikkond on lõpmata suur.
4. Kõik elanikkonna liikmed saavad aretada ja aretada.
5. Kõik paaritumised on täiesti juhuslikud.
6. Kõik isendid toodavad sama palju järglasi.
7. Väljarännet ega sisserännet ei toimu.

Ülaltoodud loetelu kirjeldab evolutsiooni põhjuseid. Kui kõik need tingimused on täidetud samal ajal, siis populatsioonis arengut ei toimu. Kuna evolutsiooni ennustamiseks kasutatakse Hardy-Weinbergi tasakaaluvõrrandit, peab toimuma evolutsiooni mehhanism.