Pengertian dan Contoh Kesetimbangan Genetik

Kesetimbangan genetik adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan kondisi frekuensi alel statis, atau tidak berubah, dalam suatu populasi dari waktu ke waktu. Biasanya dalam populasi alami frekuensi alel cenderung bergeser seiring generasi berlalu dan kekuatan yang berbeda bertindak pada suatu populasi.

Ini bisa disebabkan oleh banyak faktor termasuk seleksi alam, pergeseran genetik, mutasi dan lain-lain yang secara paksa mengubah frekuensi alel. Namun, jika populasi berada pada kesetimbangan genetik, gaya ini tidak ada atau membatalkan satu sama lain. Contoh di bawah ini menunjukkan kesetimbangan genetik dari konteks pemodelan dan dalam konteks alam.

Punnett square, Hukum Hardy-Weinberg
Punnett square, Hukum Hardy-Weinberg

Contoh Keseimbangan Genetik

Kesetimbangan Hardy-Weinberg

Ketika memodelkan dinamika populasi, para ilmuwan sering menggunakan model Hardy-Weinberg. Persamaan ini mengambil frekuensi alel dalam suatu populasi dan menggandakannya menggunakan prinsip punnett square untuk mensimulasikan distribusi alel selama kawin. Gambar model ini dapat dilihat di atas.

Diagram ini mengikuti satu gen, yang memiliki dua alel (A) dan (a). Frekuensi alel setiap alel diwakili oleh “p” dan “q”. Menurut model Hardy-Weinberg, frekuensi alel ini tidak akan berubah dari generasi ke generasi tanpa pengaruh dari luar. Dengan kata lain, kesetimbangan genetik terjadi tanpa adanya hal-hal seperti seleksi alam dan pergeseran genetik. Jika (A) dan (a) adalah satu-satunya alel dalam sistem maka frekuensi (A) ditambahkan ke (a) harus 1.

Oleh karena itu, dalam sistem pada kesetimbangan genetik, frekuensi genotipe pada keturunan dapat diperkirakan mengalikan frekuensi alel. Individu dominan homozigot (AA) dapat diperkirakan dengan p2 atau frekuensi (A) kuadrat. Hal yang sama berlaku untuk individu resesif homozigot (aa); dalam kesetimbangan genetik mereka dapat diperkirakan dengan q2. Individu heterozigot dapat diperkirakan dengan 2pq. Pada kesetimbangan genetik jumlah semua frekuensi genotip untuk setiap gen adalah 1. Dalam istilah matematika: p2 + 2pq + q2 = 1.

Pada awal 1900-an, ilmu pewarisan adalah bidang baru dan menarik. Gregor Mendel telah menunjukkan pada tahun 1800-an bahwa organisme membawa dua salinan dari setiap gen. Salinan ini bisa dalam bentuk yang berbeda, atau alel. Namun, para ilmuwan masih bergulat dengan pertanyaan yang lebih besar tentang bagaimana alel berubah seiring waktu. Salah satu masalah mendasar pada saat itu adalah memahami bagaimana gen berinteraksi satu sama lain, terutama gen dominan dan resesif.

Diasumsikan oleh beberapa orang bahwa alel dominan secara alami akan meningkat dalam suatu populasi. Ini terbukti tidak benar secara independen oleh beberapa ilmuwan yang menggunakan matematika. Namun, hanya Hardy dan Weinberg yang biasanya mendapatkan instilah mereka melekat pada hukum. Kesetimbangan genetika dalam situasi ideal ini sering disebut sebagai keseimbangan Hardy-Weinberg.

Kesetimbangan Genetik karena Seleksi pengimbangan

Di alam, sesuatu tidak pernah sesempurna asumsi yang dibuat dalam model Hardy-Weinberg. Ini tidak berarti bahwa kesetimbangan genetik tidak bisa ada. Bahkan, mudah untuk memikirkan skenario di mana kesetimbangan genetik dipertahankan dalam menghadapi seleksi alam. Pemilihannya harus diterapkan sama untuk semua alel yang ada. Dengan cara ini frekuensi alel akan dipertahankan dan populasi akan tetap pada kesetimbangan genetik.

Ini dapat ditunjukkan oleh sekelompok hewan hipotetis. Untuk tujuan kita, kita akan mempertimbangkan populasi belalang, dengan hanya dua alel untuk gen yang mengkode warna mereka. Satu kode alel untuk warna hijau: Cg. Kode alel Cb untuk coklat. Individu homozigot untuk alel adalah warna itu. Namun, dalam kasus hipotetis kita, berpura-pura bahwa individu heterozigot (CgCb) menjadi sebagian hijau dan sebagian coklat. Sebuah ladang penuh dengan belalang ini, dengan bagian yang sama dari setiap jenis belalang.

Sekarang, predator baru diperkenalkan ke lapangan. Seekor burung menyapu di atas lapangan, memungut belalang saat berjalan. Burung itu menggunakan penglihatan warna untuk memilih mangsanya, dan belalang hijau dan cokelat yang padat mudah diambil. Belalang heterozigot memiliki kamuflase alami, dan tidak dapat dilihat oleh burung. Jelas, varietas ini tidak akan dipilih untuk beberapa waktu. Akhirnya, ini akan mengubah distribusi genotipe. Namun, selama homozigot dipilih terhadap frekuensi alel yang sama tidak akan berubah. Saat organisme sedang dimakan, rasio alel secara keseluruhan tidak akan berubah karena heterozigot dipilih untuk dan mengandung kedua alel, mempertahankan rasio. Oleh karena itu kesetimbangan genetik dipertahankan bahkan dalam menghadapi seleksi penyeimbangan ini.

Kesetimbangan genetik acak

Ada berbagai macam kekuatan yang bertindak atas genetika populasi. Meskipun Hardy-Weinberg beranggapan bahwa kekuatan-kekuatan ini tidak bekerja, kemungkinan besar mereka mungkin saling meniadakan satu sama lain. Hardy-Weinberg berasumsi bahwa populasi tidak mengalami seleksi, mutasi, atau imigrasi atau emigrasi yang akan mengganggu frekuensi alel. Sama seperti dengan belalang, mudah untuk menciptakan situasi di mana kekuatan-kekuatan ini dapat menyeimbangkan satu sama lain dan mempertahankan frekuensi alel.

Sementara kekuatan seleksi mungkin secara aktif mencoba untuk menghapus alel dari suatu populasi, mutasi dapat menyimpannya dalam populasi. Ini benar untuk banyak kondisi genetis yang diciptakan oleh alel-alel yang tidak berfungsi. Seleksi secara alami mencoba untuk mengurangi alel bermutasi ini, tetapi tingkat mutasi dapat mempertahankan penyakit ini pada tingkat dasar tertentu dalam suatu populasi. Ini akan menjadi kasus kesetimbangan genetik, yang disebabkan oleh pertemuan beberapa faktor. Juga dapat dilihat bagaimana mutasi dapat dengan mudah digantikan oleh berbagai faktor lain yang dapat melayani tujuan yang sama.