Ley de Hardy-Weinberg

Ley de Hardy-Weinberg

Ley de Hardy-Weinberg, también llamada ley del equilibrio genético, conjunto de fórmulas matemáticas que describen cómo la proporción de distintos genes, unidades de herencia que determinan una característica particular en un organismo, puede permanecer igual a lo largo del tiempo en una población numerosa de individuos.

Esta ley indica la frecuencia con la que determinados alelos, variantes de un gen determinado que contienen información específica respecto a un carácter (por ejemplo el color de los ojos), deberían aparecer en una población. La ley establece también la frecuencia con la que determinados genotipos, combinación real de genes de la que un organismo es portador y puede trasmitir a sus descendientes, deberían aparecer en esta misma población. Mediante el estudio de estas frecuencias alélica ( o frecuencia génica) y genotípica, los científicos pueden identificar poblaciones que están cambiando genéticamente o evolucionando. También es posible predecir la presencia de anomalías genéticas en las poblaciones.

En 1908, el matemático británico Godfrey Harold Hardy y el médico alemán Wilhelm Weinberg describieron de forma independiente esta ley. El genetista estadounidense Sewall Wright, el matemático británico Ronald Fisher y el genetista británico John B. S. Haldane se basaron en la ley enunciada por Hardy y Weinberg para desarrollar teorías matemáticas sobre la evolución, algunas de ellas basadas en el concepto de la selección natural, según la cual el organismo mejor adaptado a su medio ambiente sobrevive y transmite sus características genéticas. Estas teorías constituyeron la base de una rama nueva de la ciencia conocida como genética de poblaciones- el estudio de la transmisión de los genes a través de poblaciones de organismos.

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FRECUENCIAS GÉNICA Y GENOTÍPICA

En una población, cada individuo tiene dos alelos para cada gen. Estos alelos pueden ser iguales o diferentes, y un alelo puede ser dominante sobre el otro. Por ejemplo, en una muestra de 100 individuos de una población determinada, el gen que corresponde a una característica específica posee alelos A y a, en el que A es dominante sobre a. Cada individuo del grupo es portador de dos de estos alelos en una de las dos combinaciones o genotipos siguientes: AA, Aa, o aa. En una muestra de 100 personas, 33 individuos tienen el genotipo AA, es decir dos alelos A; 54 personas tienen el genotipo Aa, es decir un alelo A y otro a; y 13 sujetos presentan un genotipo aa, o lo que es lo mismo dos alelos a.

La frecuencia real para cada alelo en el grupo de muestra o frecuencia génica, viene determinada por la división del número total de cada tipo de alelo entre el número total de todos los alelos. Por ejemplo, la frecuencia real del alelo A en el grupo de muestra es de 0,60, dato que procede de dividir 120, el número total de alelos A (dos de cada uno de los 33 individuos con el genotipo A y uno de cada uno de los 54 individuos con genotipo Aa) entre 200, el número total de todos los alelos (dos para cada uno de los 100 individuos).

La ley de Hardy-Weinberg utiliza las frecuencias reales de alelos de una población para predecir las frecuencias genotípicas esperadas de ésta; es decir, el número de genotipos que deberían tener lugar en la población. Si se asume que un gen tiene dos alelos, A y a (cuyas frecuencias se representan matemáticamente como p y q, respectivamente), que pueden formar tres genotipos, AA, Aa y aa, pueden utilizarse las siguientes fórmulas para predecir las frecuencias genotípicas esperadas:

Frecuencia de AA = p × p = p²

Frecuencia de Aa = 2 × p × q = 2pq

Frecuencia de aa = q × q = q²

Por ejemplo, si la frecuencia de un alelo A en una población es igual a 0,60, entonces la frecuencia esperada de individuos con un genotipo AA es de 0,36, el resultado de multiplicar 0,60 por 0,60.

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EQUILIBRIO DE HARDY-WEINBERG

Para determinar si la población conserva la misma proporción, o equilibrio, de genotipos a lo largo del tiempo, los científicos han comparado las frecuencias genotípicas esperadas de una población con sus frecuencias genotípicas reales (determinadas por la división del número total de cada genotipo en el grupo, entre el número total de individuos de dicho grupo)

De acuerdo con la ley de Hardy-Weinberg, este equilibrio se conserva en una población siempre que se cumplan cuatro condiciones. En primer lugar, los individuos deben seleccionar parejas al azar con independencia de los caracteres visibles, o fenotipos. Segundo, ningún genotipo puede verse favorecido de manera que su frecuencia aumente en la población a lo largo del tiempo. La tercera condición establece que no pueden introducirse alelos nuevos en la población, bien procedentes de individuos externos a la población o como consecuencia de alelos que han cambiado, o mutado, de una forma a otra. La última condición establece que el número de individuos y genotipos en la población debe permanecer elevado. Una población que cumple estos requisitos mantiene constantes las frecuencias génicas y genotípicas de generación en generación —la composición genética de la población nunca varía. Los genes poco comunes nunca desaparecen y los genes más habituales siguen siendo numerosos.

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EVOLUCIÓN DE LAS POBLACIONES

Sin embargo, la mayoría de las poblaciones no mantienen un equilibrio genético y los genes existentes son remplazados por genes nuevos o más ventajosos. Esta evolución puede estar en relación con la selección natural —es decir, algunos miembros de la población con ciertos genotipos originan descendientes más fuertes o más sanos. Los cambios pueden deberse también a una mutación genética, variación o cambio en la información genética; a una deriva genética, pérdida de un alelo en una población por azar; a la migración, salida de individuos de la población por emigración o llegada de individuos de otra población; o a una disminución en el tamaño de una población. Todos estos factores suceden de forma natural a lo largo del tiempo. No obstante, las mutaciones genéticas pueden producirse también por la exposición a sustancias químicas y a materiales radiactivos nocivos. Véase también Genética.