Qual è il principio di Hardy-Weinberg?

Godfrey Hardy (1877-1947), un matematico inglese, e Wilhelm Weinberg (1862-1937), un medico tedesco, trovarono entrambi un modo per collegare la probabilità genetica e l'evoluzione all'inizio del XX secolo. Hardy e Weinberg hanno lavorato indipendentemente per trovare un'equazione matematica per spiegare il legame tra equilibrio genetico ed evoluzione in una popolazione di specie.

Infatti, Weinberg fu il primo dei due uomini a pubblicare e tenere conferenze sulle sue idee di equilibrio genetico nel 1908. Presentò le sue scoperte alla Società per la storia naturale della Patria nel Württemberg, in Germania, nel gennaio di quell'anno. Il lavoro di Hardy non è stato pubblicato fino a sei mesi dopo, ma ha ricevuto tutto il riconoscimento perché ha pubblicato in lingua inglese mentre Weinberg era disponibile solo in tedesco. Ci vollero 35 anni prima che i contributi di Weinberg fossero riconosciuti. Ancora oggi, alcuni testi inglesi fanno riferimento all'idea solo come "Legge di Hardy", scartando totalmente il lavoro di Weinberg.

Hardy e Weinberg e Microevoluzione

La teoria dell'evoluzione di Charles Darwin toccò brevemente le caratteristiche favorevoli che venivano tramandate dai genitori alla prole, ma il meccanismo reale per questo era difettoso. Gregor Mendel non pubblicò le sue opere fino alla morte di Darwin. Sia Hardy che Weinberg hanno capito che la selezione naturale è avvenuta a causa di piccoli cambiamenti all'interno dei geni della specie.

Il focus delle opere di Hardy e Weinberg era su piccoli cambiamenti a livello genetico dovuti al caso o ad altre circostanze che hanno cambiato il pool genetico della popolazione. La frequenza alla quale apparvero determinati alleli è cambiata nel corso delle generazioni. Questo cambiamento nella frequenza degli alleli era la forza motrice dietro l'evoluzione a livello molecolare o microevoluzione.

Dato che Hardy era un matematico molto dotato, voleva trovare un'equazione che predicesse la frequenza degli alleli nelle popolazioni in modo da poter trovare la probabilità che l'evoluzione si verificasse per un numero di generazioni. Weinberg ha anche lavorato autonomamente verso la stessa soluzione. L'equazione di equilibrio di Hardy-Weinberg ha utilizzato la frequenza degli alleli per prevedere i genotipi e seguirli per generazioni.

L'equazione di equilibrio di Hardy Weinberg

p² + 2pq + q² = 1

(p = la frequenza o la percentuale dell'allele dominante in formato decimale, q = la frequenza o la percentuale dell'allele recessivo in formato decimale)

Poiché p è la frequenza di tutti gli alleli dominanti (UN), conta tutti gli individui omozigoti dominanti (aa) e metà degli individui eterozigoti (UNun). Allo stesso modo, poiché q è la frequenza di tutti gli alleli recessivi (un'), conta tutti gli individui omozigoti recessivi (aa) e metà degli individui eterozigoti (Aun'). Pertanto, p² sta per tutti gli individui omozigoti dominanti, q² sta per tutti gli individui omozigoti recessivi e 2pq sono tutti gli individui eterozigoti in una popolazione. Tutto è impostato uguale a 1 perché tutti gli individui in una popolazione equivalgono al 100 percento. Questa equazione può determinare con precisione se si è verificata l'evoluzione tra le generazioni e in quale direzione sta andando la popolazione.

Affinché questa equazione funzioni, si presume che non siano soddisfatte tutte le seguenti condizioni contemporaneamente:

1. La mutazione a livello di DNA non si verifica.
2. La selezione naturale non si sta verificando.
3. La popolazione è infinitamente grande.
4. Tutti i membri della popolazione sono in grado di riprodursi e allevare.
5. Tutto l'accoppiamento è totalmente casuale.
6. Tutti gli individui producono lo stesso numero di prole.
7. Non si verificano emigrazione o immigrazione.

L'elenco sopra descrive le cause dell'evoluzione. Se tutte queste condizioni sono soddisfatte contemporaneamente, non vi è alcuna evoluzione in una popolazione. Poiché l'equazione di equilibrio di Hardy-Weinberg viene utilizzata per prevedere l'evoluzione, deve avvenire un meccanismo per l'evoluzione.