Wat is het Hardy-Weinberg-principe?

Godfrey Hardy (1877-1947), een Engelse wiskundige, en Wilhelm Weinberg (1862-1937), een Duitse arts, vonden beide een manier om genetische waarschijnlijkheid en evolutie in het begin van de 20e eeuw te verbinden. Hardy en Weinberg werkten onafhankelijk aan een wiskundige vergelijking om het verband tussen genetisch evenwicht en evolutie in een populatie van soorten te verklaren.

In feite was Weinberg de eerste van de twee mannen die zijn ideeën over genetisch evenwicht in 1908 publiceerde en een lezing gaf. In januari van dat jaar presenteerde hij zijn bevindingen aan de Society for the Natural History of the Fatherland in Württemberg, Duitsland. Hardy's werk werd pas zes maanden daarna gepubliceerd, maar hij kreeg alle erkenning omdat hij in de Engelse taal publiceerde, terwijl die van Weinberg alleen in het Duits beschikbaar was. Het duurde 35 jaar voordat de bijdragen van Weinberg werden erkend. Zelfs vandaag de dag verwijzen sommige Engelse teksten alleen naar het idee als 'Wet van Hardy', waarbij het werk van Weinberg volledig wordt genegeerd.

Hardy en Weinberg en Microevolution

De evolutietheorie van Charles Darwin ging kort in op gunstige eigenschappen die van ouders op nakomelingen worden doorgegeven, maar het feitelijke mechanisme daarvoor was gebrekkig. Gregor Mendel publiceerde zijn werk pas na de dood van Darwin. Zowel Hardy als Weinberg begrepen dat natuurlijke selectie plaatsvond vanwege kleine veranderingen in de genen van de soort.

De focus van het werk van Hardy's en Weinberg lag op zeer kleine veranderingen op genniveau, hetzij door toeval of door andere omstandigheden die de genenpool van de bevolking veranderden. De frequentie waarmee bepaalde allelen verschenen veranderde in de loop van generaties. Deze verandering in frequentie van de allelen was de drijvende kracht achter evolutie op moleculair niveau, of micro-evolutie.

Omdat Hardy een zeer begaafd wiskundige was, wilde hij een vergelijking vinden die de allelfrequentie in populaties zou voorspellen, zodat hij de waarschijnlijkheid van evolutie gedurende een aantal generaties kon vinden. Weinberg werkte ook onafhankelijk aan dezelfde oplossing. De Hardy-Weinberg Equilibrium-vergelijking gebruikte de frequentie van allelen om genotypen te voorspellen en ze over generaties te volgen.

De Hardy Weinberg-evenwichtsvergelijking

p² + 2pq + q² = 1

(p = de frequentie of het percentage van het dominante allel in decimale notatie, q = de frequentie of het percentage van het recessieve allel in decimale notatie)

Omdat p de frequentie is van alle dominante allelen (EEN), het telt alle homozygote dominante individuen (AA) en de helft van de heterozygote individuen (EENeen). Evenzo, omdat q de frequentie is van alle recessieve allelen (een), het telt alle homozygote recessieve individuen (aa) en de helft van de heterozygote individuen (Aeen). Daarom p² staat voor alle homozygote dominante individuen, q² staat voor alle homozygote recessieve individuen en 2pq is heterozygote individuen in een populatie. Alles is gelijk aan 1 omdat alle individuen in een populatie gelijk zijn aan 100 procent. Deze vergelijking kan nauwkeurig bepalen of evolutie heeft plaatsgevonden tussen generaties en in welke richting de populatie op weg is.

Om deze vergelijking te laten werken, wordt aangenomen dat niet tegelijkertijd aan alle volgende voorwaarden wordt voldaan:

1. Er vindt geen mutatie op DNA-niveau plaats.
2. Natuurlijke selectie vindt niet plaats.
3. De bevolking is oneindig groot.
4. Alle leden van de populatie kunnen fokken en fokken.
5. Alle paring is volledig willekeurig.
6. Alle individuen produceren hetzelfde aantal nakomelingen.
7. Er vindt geen emigratie of immigratie plaats.

De bovenstaande lijst beschrijft de oorzaken van evolutie. Als aan al deze voorwaarden tegelijkertijd wordt voldaan, vindt er geen evolutie plaats in een populatie. Aangezien de Hardy-Weinberg-evenwichtsvergelijking wordt gebruikt om de evolutie te voorspellen, moet er een evolutiemechanisme plaatsvinden.