Kesetimbangan Hardy -Weinderg

PENGUJIAN KESETIMBANGAN HARDY-WEINBERG


Tujuan : Mempelajari kesetimbangan Hardy-Weinberg dengan frekuensi alel dan gen.


PENDAHULUAN

Pada tahun 1908, ahli Matematika Inggris G.H. Hardy dan seorang ahli Fisika Jerman W. Weinberg secara terpisah mengembangkan model matematika yang dapat menerangkan proses pewarisan tanpa mengubah struktur genetika di dalam populasi. Hukum Hardy-Weinberg menyatakan bahwa jumlah frekuensi alel di dalam populasi akan tetap seperti frekuensi awal, dengan beberapa persyaratan yaitu: populasi sangat besar, kawin acak, tidak ada perubahan di dalam unggun gen akibat mutasi, tidak terjadi migrasi individu ke dalam dan ke luar populasi, dan tidak ada seleksi alam (semua genotip mempunyai kesempatan yang sama dalam keberhasilan reproduksi).

Hukum Hardy-Weinberg memberikan standar ideal untuk para ahli genetika untuk membandingkan populasi yang sebenarnya dan mendeteksi perubahan evolusi. Dua hal utama dalam hukum Hardy-Weinberg, yaitu (1) Jika tidak ada gangguan maka frekuensi alel yang berbeda dalam populasi akan cenderung tetap/tidak berubah sepanjang waktu. (2) Dengan tidak adanya faktor pengganggu, maka frekuensi genotipe juga tidak akan berubah setelah generasi I. Hukum ini dapat dilihat misalnya pada populasi siput (Gambar 1) yang dapat melakukan fertilisasi sendiri secara acak (langkah 1). Siput-siput ini memiliki sebagian gen-gen dominan untuk warna cangkang, misalnya biru, kuning, atau hijau. Dengan menganalisis perubahan frekuensi dari gen warna ini dengan persamaan Hardy-Weinberg maka kita akan dapat menentukan apakah populasi siput tersebut berkembang.

Masing-masing dari ke 5 siput tersebut bersifat diploid dengan 2 kopi gen pengendali warna. Satu alel dari gen (A) menyebabkan warna biru, 1 alel (a) menyebabkan warna kuning dan heterozigot (Aa) menyebabkan warna hijau. Pada unggun gen populasi ini ada 10 alel: 6 alel A dan untuk alel a. Jika simbol q menggambarkan peluang dari alel a, maka q = 4/10 atau 0,4. Karena jumlah alel A ditambah dengan alel a menggambarkan semua jumlah alel pada gen dalam populasi siput, maka 0,6 + 0,4 = 1 atau p + q = 1. Ini adalah persamaan unggun gen.

Untuk melihat apakah ada perubahan frekuensi alel atau terjadi evolusi, kita harus memeriksa apa yang terjadi ketika siput bereproduksi, berfikir bahwa alel-alel berpisah ketika sel telur dan sperma terbentuk. Frekuensi alel A dan a dalam ganet sama dengan populasi awal, A (6/10) dan a (4/10) L (langkah 2).

Apa yang terjadi pada frekuensi alel saat fertilisasi? Dengan mengasumsikan kawin acak, kita dapat menuliskan frekuensinya dalam kotak Punnet (langkah 3).

Kita menyebut p2 + 2 pq + q2 = 1 sebagai persamaan genotipe (langkah 4). Persamaan ini menyebutkan bahwa jumlah individu degan genotipe AA dan Aa serta aa ditambahkan ke dalam populasi awal yaitu = 1. Untuk menentukan apakah telah terjadi perubahan evolusi pada populasi siput, maka harus dilihat dari perubahan frekensi alel antar generasi. Jika 5 siput sebagai tetua generasi Go menghasilkan 100 siput pada generasi G1, maka kita bisa mengharapkan frekeensi genotipe dan menghasilkan jumlah genotipe yang ditunjukkan pada langkah 5, di luar faktor lain. (Oleh karena itu, persamaam genotipe memprediksi jumlah tiap-tiap 3 genotipe berbeda dalam populasi). Pada langkah 6 dapat dilihat frekuensi alel A = 120/200 atau 0,6 dan frekuensi alel a = 80/200 atau 0,4 yang sama dengan generasi awal (semula). Dari generasi ini frekuensi alel dan genotipe akan tetap sama.

Sebagai contoh pada masa revolusi industri di Inggris, kupu-kupu, Biston betularia berwarna terang diperkirakan lebih dari 90%, sedangkan yang berwarna gelap kurang dari 10%. Dengan menggunakan kesetimbangan Hardy-Weinberg, proporsi ini akan terpelihara pada setiap generasi (dengan syarat populasi besar, terjadi kawin acak tanpa perubahan laju mutasi dan migrasi) di dalam lingkungan yang stabil.

Hardy-Weinberg mengemukakan rumus untuk menghitung frekuensi alel dan genotip dalam populasi. Jika di dalam populasi terdapat dua alel pada lokus tunggal, alel dominan D dan alel resesif d, jika frekuensi alel dominan dilambangkan dengan p, dan frekuensi alel resesif dilambangkan dengan q maka p + q = 1. Pada reproduksi seksual, frekuensi setiap macam gamet sama dengan frekuensi alel dalam populasi. Jika gamet berpasangan secara acak, maka peluang frekuensi homozigot DD = p2, peluang frekuensi homozigot dd = q2, dan peluang heterozigot Dd = 2pq, maka p2 + 2pq + q2 = 1.

Dalam praktikum ini, sekantung manik-manik atau kelereng dianggap sebagai unggun gen di dalam populasi. Setiap manik-manik atau kelereng menggambarkan gamet tunggal dan dua warna menggambarkan alel yang berbeda di dalam gen dengan ketentuan dominan-resesif