Hardy Weinberg Gesetz

Um die Allelfrequenz zu verstehen, solltest Du zunächst einige andere Begriffe verstehen.

Chromosomen

Chromosomen befinden sich im Zellkern. Sie tragen alle genetischen Informationen eines Organismus. Der Mensch hat 46 Chromosomen, davon sind 44 Autosomen und die anderen zwei sind Geschlechtschromosomen, die Gonosomen genannt werden.

Homologe Chromosomen

Homologe Chromosomen sind alle Autosomenpaare, die mit einem anderen Chromosom in Aussehen und Aufbau der Gene zum Großteil übereinstimmen.

Allele

Allele sind verschiedene Variationen von Genen, die unterschiedliche Merkmale ausdrücken. Allele befinden sich an bestimmten Stellen auf Chromosomen.

Ein Allel kann beispielsweise für die Ausprägung von Augen- oder Haarfarben verantwortlich sein. Ein weiteres Beispiel wäre die Ausprägung von Blütenfarben.

Allelfrequenz

Die Allelfrequenz, oder Allelhäufigkeit, ist ein Begriff der Populationsgenetik und beschreibt die relative Häufigkeit eines spezifischen Allels in einer Population. Die Allelfrequenz lässt sich mit einer leichten Gleichung bestimmen:

Allelfrequenz = Zahl der Kopien eines bestimmten Allels ÷ Gesamtzahl der Kopien aller Allele in der Population

Hardy-Weinberg-Gesetz – Formel

Das Hardy-Weinberg-Gesetz besagt, dass es in einer sogenannten idealen Population eine relative Allelfrequenz gibt. Die Allelfrequenz soll laut dem Gesetz über Generationen hinweg unverändert bleiben.

Das Gesetz geht davon aus, dass es an einer ganz bestimmten Genstelle zwei verschiedene Allele gibt. Sie sind normalerweise mit “p” und “q” gekennzeichnet. Da nur diese beiden Allele existieren, ist ihre Summe: $\mathrm{p}+\mathrm{q}=1$. Wenn das entsprechende menschliche Gen zwei Kopien pro Autosom hat, sind die Häufigkeiten der drei möglichen Genotypen auf eine binominale Beziehung zurückzuführen: ${\mathrm{p}}^2+2\mathrm{pq}+{\mathrm{q}}^2=1$.

Hardy-Weinberg-Gesetz Beispiel – Allelfrequenz berechnen

Ideale Population

Damit das Hardy-Weinberg-Gesetz anwendbar ist, muss eine sogenannte ideale Population vorliegen. Damit eine ideale Population vorliegt, müssen einige Bedingungen erfüllt sein. Innerhalb dieser idealen Population dürfen keine Mutationen, keine natürliche Selektion oder Genfluss stattfinden. Außerdem sollen sich die Individuen zufällig paaren. Eine ideale Population kann auch nur eine große Population sein.

Keine Mutationen

In einer idealen Population entstehen keine neuen Allele. In der Realität treten bei Individuen einer Population immer zufällige Mutationen in den Genen auf. Diese können den Genpool verändern, indem neue Allele entstehen.

In der idealen Population des Hardy-Weinberg-Gesetzes treten keinerlei Mutationen auf, sonst wäre die Gleichung nicht anwendbar.

Zufällige Paarungen (Panmixie)

Die sogenannte Panmixie ist eine weitere Voraussetzung für eine ideale Population. Die Panmixie besagt, dass alle Individuen einer Art, unabhängig von ihrem Genotyp, die gleichen Fortpflanzungschancen haben. In der Realität ist die Wahl des Geschlechtspartners nie rein zufällig und daher ist eine Panmixie nicht möglich.

Keine natürliche Selektion

Laut dem Hardy-Weinberg-Gesetz kann keine natürliche Selektion in der idealen Population stattfinden. Alle Individuen einer Population müssen gleich fit sein und dieselben Chancen aufs Überleben haben. Nur so können die Allelhäufigkeiten konstant bleiben.

Große Individuenzahl

Eine weitere Bedingung des Hardy-Weinberg-Gesetzes ist eine große Individuenzahl der Population. Die Population muss so groß sein, dass Zufallsschwankungen keine Auswirkungen haben.

Kein Genfluss

Damit das Hardy-Weinberg-Gesetz angewendet werden kann, muss eine genetische Isolation der Population vorliegen. Das heißt, es gibt keine Zu- oder Abwanderungen von anderen Populationen derselben Art. Der Genfluss zwischen den Populationen ist unterbrochen.

Durch Zu- oder Abwanderung würden sich auch die Allele der Population verändern und das Hardy-Weinberg-Gesetz würde an Gültigkeit verlieren.