التوازن الوراثي: قانون هاردي-فاينبرغ – علوم الطبيعة والحياة — السنة الثالثة ثانوي (شعبة علوم تجريبية) — المنهاج الجزائري

التوازن الوراثي: قانون هاردي-فاينبرغ

قانون هاردي-فاينبرغ (Hardy-Weinberg Principle) هو مبدأ أساسي في علم الوراثة السكانية يصف كيف تبقى ترددات الأليلات والأنماط الوراثية ثابتة عبر الأجيال في مجتمع مثالي. يوفر القانون خطاً أساسياً لدراسة التطور، حيث يمكن مقارنة المجتمعات الطبيعية بهذا النموذج النظري لكشف التغيرات التطورية.

المعادلة الأساسية

في مجتمع مثالي، إذا كان لدينا جين بأليلين A (سائد) و a (متنحي)، حيث:
p = تردد الأليل A (السائد)
q = تردد الأليل a (المتنحي)
فإن: p + q = 1

ويكون توزع الأنماط الوراثية وفق المعادلة:
p² + 2pq + q² = 1
حيث:
p² = تردد النمط الوراثي AA (متماثل السائد)
2pq = تردد النمط الوراثي Aa (غير متجانس)
q² = تردد النمط الوراثي aa (متماثل المتنحي)

شروط توازن هاردي-فاينبرغ

للحفاظ على التوازن الوراثي يجب توفر خمسة شروط:
1. مجتمع كبير (بدون انحراف وراثي عشوائي).
2. تزاوج عشوائي (بدون اختيار شريك).
3. عدم وجود طفرات.
4. عدم وجود هجرة (لا دخول ولا خروج لأفراد).
5. عدم وجود انتقاء طبيعي (جميع الأفراد يتكاثرون بالتساوي).
في الطبيعة، نادراً ما تتحقق هذه الشروط، مما يؤدي إلى التغير التطوري.

مثال تطبيقي

في مجتمع بشري، وجد أن 16% من الأفراد مصابون بمرض وراثي متنحي (aa). احسب ترددات الأليلات والأنماط الوراثية:
1. q² = 0.16 → q = 0.4 (تردد الأليل المتنحي).
2. p = 1 – q = 0.6 (تردد الأليل السائد).
3. p² = (0.6)² = 0.36 (36% متماثلي السائد).
4. 2pq = 2 × 0.6 × 0.4 = 0.48 (48% حاملي المرض).
5. q² = 0.16 (16% مصابين).

عوامل تغيير التوازن الوراثي

• الانتقاء الطبيعي: يفضل بعض الأليلات على أخرى.
• الانحراف الوراثي: تغير عشوائي في ترددات الأليلات خاصة في المجتمعات الصغيرة.
• تأثير المؤسس: بداية مجتمع جديد من عدد قليل من الأفراد.
• الهجرة: دخول أو خروج أفراد يغير ترددات الأليلات.
• الطفرة: تغير في تسلسل DNA يخلق أليلات جديدة.

تمارين

1. إذا كان 9% من مجتمع ما يعانون من مرض وراثي متنحي، احسب ترددات الأليلات والنسبة المئوية للحاملين.
2. اذكر شروط توازن هاردي-فاينبرغ الخمسة.
3. اشرح كيف يؤثر الانتقاء الطبيعي على التوازن الوراثي.
4. في مجتمع، تردد الأليل السائد p = 0.7. احسب توزع الأنماط الوراثية.

للمزيد من الدروس العلمية، راجع درس البيئة المائية: الكائنات الحية في الماء، كما يمكنك الاطلاع على التلوث وأنواعه وتأثيره على الصحة والبيئة.