Những ứng dụng của nguyên lý HardyWeinberg

Những ứng dụng của nguyên lý HardyWeinberg1. Xác định tần số của allele lặn Trong trường hợp trội hoàn toàn, ta không thể phân biệt các thể dị hợp với thể đồng hợp trội. Vì vậy, trên nguyên tắc, ta không thể tính được các tần số allele. Tuy nhiên, có thể giả định các tần số kiểu gene ở dạng cân bằng, qua đó tính được tần số allele lặn và dự đoán tần số của các kiểu gene trong quần thể. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Những ứng dụng của nguyên lý HardyWeinberg Những ứng dụng của nguyên lý Hardy- Weinberg1. Xác định tần số của allele lặnTrong trường hợp trội hoàn toàn, ta không thểphân biệt các thể dị hợp với thể đồng hợp trội.Vì vậy, trên nguyên tắc, ta không thể tínhđược các tần số allele. Tuy nhiên, có thể giảđịnh các tần số kiểu gene ở dạng cân bằng,qua đó tính được tần số allele lặn và dự đoántần số của các kiểu gene trong quần thể.Chẳng hạn, bạch tạng (albinism) ở người làtính trạng lặn tương đối hiếm gặp. Nếu như kýhiệuA cho allele xác định sắc tố bình thườngvà a cho allele bạch tạng, kiểu gene củangười bị bạch tạng là aa, trong khi nhữngngười bình thường thì hoặc là AA hoặc là Aa.Giả sử trong một quần thể người tần số củanhững người bị bạch tạng là 1/10.000. Theonguyên lý H-W, tần số của thể đồng hợp lặn làq2 = 0,0001 nên q = = = 0,01. Do đótần số của allele A là: p = 1- 0,01 = 0,99 (vì p +q = 1). Từ đây xác định được tần số của haikiểu gene còn lại:f(AA) = p2 = (0,99)2 = 0,9801 (hay ~98%)f(Aa) = 2pq = 2(0,99)(0,01) = 0,0198 (hay ~2%)Lưu ý trong trường hợp tần số allele lặn là rấtthấp, nghĩa là kích thước mẫu lớn, ta cần phảilấy số thập phân đầy đủ để đảm bảo chính xáccho các kết quả tính toán sau cùng.2. Xác định tần số của các thể mang(carrier)Một điều lý thú của nguyên lý H-W là ở chỗ,các allele hiếm nói chung là các allele lặn gâybệnh trong quần thể thường ẩn tàng trong cácthể dị hợp (gọi là “thể mang”) và ta có thể tínhđược tần số của chúng nếu như biết được tầnsố allele. Nếu cho rằng có sự cân bằng H-Wthì tần số của các thể mang allele bệnh lặntrong quần thể được ước tính là H = 2q(1-q).Và tần số của các thể dị hợp trong số nhữngcá thể bình thường, ký hiệu H’, là tỷsố f(Aa)/f(AA+Aa), trong đó a là allele lặn vớitần số q. Khi đó:H’ = = =Ví dụ: Với trường hợp bạch tạng nói trên, tầnsố của aa là 0,0001 thì tần số của nhữngngười dị hợp (Aa) là 0,02 , nghĩa là trong 50người có một người mang allele bạch tạng.Đây là một tỷ lệ rất cao! Mặt khác, tần sốallele a ở những người dị hợp là 0,02: 2 =0,01 trong khi ở những người bạch tạng là0,0001, như vậy allele a ở những người dịhợp có nhiều hơn ở những người bạch tạngkhoảng 100 lần (0,01 : 0,0001 = 100 ).Tổng quát, nếu tần số của một allele lặn trongquần thể là q, thì sẽ có pq allele lặn trong cácthể dị hợp và q2 allele lặn trong các thể đồnghợp. Tỷ số ấy là pq/q2 = p/q, và nếu như q rấtbé thì t ỷ số đó sẽ xấp xỉ 1/q. Như vậy, khi tầnsố của một allele lặn càng thấp bao nhiêu, thìtỷ lệ của allele đó trong các thể dị hợp càngcao bấy nhiêu.Tương tự, có thể lấy nhiều ví dụ về các allelelặn gây bệnh ở ngừơi. Điển hình là bệnh rốiloạn chuyển hoá có tên là phenylxetôn-niệu(phenylketonuria = PKU) do một allele lặnđơn, có thể phát hiện sớm vài ngày sau sinh.Một kết quả điều tra ở Birmingham trong hơnba năm cho thấy có 5 trường hợp bị bệnhtrong số 55.715 bé (Raine và cs 1972). Tần sốcác thể đồng hợp lặn xấp xỉ 1/11.000 hay 90 x10-6. Tần số allele lặn làq= = 0,0095. Tần số các thể dị hợptrong cả quần thể (H = 2pq) và trong số cácthể bình thường (H’= 2q/1+q) đều xấp xỉ bằng0,019. Như vậy khoảng 2% số người bìnhthường là có mang mầm bệnh PKU. Các kếtquả này thật đáng ngạc nhiên: bằng cách nàocác thể dị hợp về allele lặn lại phổ biến đếnnhư vậy, trong khi tần số bệnh thực tế là quáthấp!Đến đây ta có thể khẳng định rằng: Nếu nhưai đó có ý tưởng muốn loại bỏ một allele lặnhiếm gây bệnh nào đó ra khỏi quần thể hòng“cải thiện chủng tộc” chẳng hạn, quả là khôngtưởng! Thật vậy, nếu gọi t là số thế hệ cầnthiết để biến đổi tần số allele ban đầulà q0 xuống còn qt ở thế hệ thứ t, ta có t =1/qt -1/q0. Giả sử q0 = 0,01, muốn giảm xuống còn0,001 phải cần tới 900 thế hệ; tương tự, đểgiảm tần số xuống còn 0,0001 phải cần đến9.900 thế hệ. Thử tưởng tượng ở người mộtthế hệ trung bình là 30 năm, thời gian ấy lớnđến dường nào (9.900 x 30 = 297.000 năm)!3. Khảo sát trạng thái cân bằng của quầnthểTừ nguyên lý H-W và các hệ quả rút ra đượcở trên cho phép ta vận dụng để xác định xemcấu trúc di truyền của một quần thể có ở trạngthái cân bằng H-W hay không.Dưới đây chỉ lược trình vài phương pháp tổngquát đối với một quần thể ngẫu phối (HoàngTrọng Phán 2001), với các giả thiết và ký hiệuđã được đề cập. Trước tiên, cần nắm vữngnguyên tắc này trong suy luận: Theo nguyên lýH-W, các tần số kiểu gene ở đời con được xácđịnh nhờ tần số allele ở bố mẹ chúng. Nếuquần thể ớ trạng thái cân bằng, tần số cácallele sẽ như nhau ở cả hai thế hệ, vì vậy tầnsố allele quan sát được ở đời con có thể dùngy như thể nó là tần số allele đời bố mẹ để tínhcác tần số kiểu gene k ỳ vọng theo nguyên lýH-W. Như vậy, về nguyên tắc, một quần thểđược coi là ở trạng thái cân bằng nếu như nóthỏa mãn một trong những khả năng sau đây;ngược lại, quần thể không ở trạng thái cânbằng.(1) Các tần số kiểu gene quan sát được (P, Hvà Q) phải xấp xỉ ...