群體中的遺傳平衡

　　群體中的遺傳基因和基因型需要保持平衡，才能保證人種的世代繁殖。而一個群體所具有的全部遺傳信息，亦即含有在特定位點的全部等位基因稱為基因庫（gene pool)。個體的基因型只代表基因庫的一小部分。在研究群體變化、群體中遺傳病的變化時，需要了解遺傳的發(fā)病率及其遺傳性狀，這就要了解某一基因的存在，分析并計算基因頻率。

　　一、基因頻率

　　基因頻率（gene frequency)是指群體中某一基因的數(shù)量�；�因頻率也就是等位基因的頻率。群體中某一特定基因的頻率可以從基因頻率（genotype frequency)來推算。如人們熟悉的人的MN血型，它是由一對共顯性等位基因M和N所決定，產(chǎn)生3種基因型M／M、M／N和N／N，而相應(yīng)的表型是M、MN和N，而且比例是1／4M、1／2MN和1／2N。這個原理可以推廣到一般群體內(nèi)婚配，如以群體中MN表型（基因型)的具體樣本數(shù)被所觀察到總數(shù)相除即可得到（轉(zhuǎn)換)相對頻率數(shù)。表6－1示某一群體的MN血型的相對基因頻率，再用此觀察到的相對來估算M和N在群體中等位基因的頻率。該群體中總?cè)藬?shù)為1419人，其中M血型（基因型M／M)392人，N血型（基因型N／N)320人，MN血型（基因型M／N)707人，按此可直接推算出M的等位基因頻率為：

　　 2×392——707/1419×2=0.53

表6－1 某群體的MN血型的相對基因頻率

　　同樣，N的基因頻率為1－0.53=0.47。因為兩個等位基因的相對頻率相加必須等于1。換言之，設(shè)M的基因頻率為p,N的基因頻率為q,p+q=1（或100％)。所以，在研究一個等位基因在群體中的頻率時，就要考慮到基因庫�；�因庫實際上就是一個群體的全部等位基因。如果知道MN兩個等位基因在基因庫中的相對頻率是0.53(M)和0.47(N)，而群體中樣本人數(shù)是1419，那么這3種組合的等位基因（基因型)的相對比例就得以知道。

　　即2M＝0.53×0.53=0.281

　　2N=0.47×0.47=0.221

　　MN=(0.53×0.47)+(0.47×0.53)=0.498

　　上述例子以一般公式表示：p、q分別為兩個等位基因頻率，等位基因的3種組合的頻率應(yīng)為：

　　二、遺傳平衡定律

　　表型、基因型和等位基因頻率之間關(guān)系的一個重要原則就是基因型的比例在世代傳遞中不會改變。因此，群體中個體的等位基因頻率的分布比例和基因型的分布比例（頻率)世代維持恒定。這是群體遺傳學的一個基本原則，是Hardy和Weinberg于1908年應(yīng)用數(shù)學方法探討群體中基因頻率變化所得出的結(jié)論，即遺傳平衡定律(又稱Hardy Weinberg定律)。意即一個群體符合這種狀況，即達到了遺傳平衡，也就是一對等位基因的3種基因型的比例分布符合公式：p2+2pq+q2=1,p+q=1,(p+q)2=1.基因型MM的頻率為p2,NN的頻率為q2,MN的頻率為2pq。MN:MN：NN＝P2：2pq：q2。MN這對基因在群體中達此狀態(tài)，就是達到了遺傳平衡。如果沒有達到這個狀態(tài)，就是一個遺傳不平衡的群體。但隨著群體中的隨機交配，將會保持這個基因頻率和基因型分布比例，而較易達到遺傳平衡狀態(tài)。

　　1．遺傳平衡的條件要維持群體的遺傳平衡需要一定的條件，或者說這種遺傳平衡受一些因素的影響。這些條件和因素是：①群體要很大，不會由于任何基因型傳遞而產(chǎn)生頻率的隨意或太大的波動；②必須是隨機交配而不帶選擇交配；③沒有自然選擇，所有的基因型（在一個座位上)都同等存在，并有恒定的突變率，即由新突變來替代因死亡而丟失的突變等位基因；④不會因遷移而產(chǎn)生群體結(jié)構(gòu)的變化。如果缺乏這些條件則不能保持群體的遺傳平衡。

　　2．群體的遺傳平衡和等位基因頻率推算由于人類群體中大多數(shù)遺傳性狀都處于遺傳平衡狀態(tài)，據(jù)此可計算等位基因頻率。如已知某種常染色體隱性遺傳�。�白化病)在一特定人群中頻率，就能計算這個異常基因的攜帶者和基因頻率。白化病發(fā)�。╝a)(q2)的頻率為1／10000，即其基因型頻率，則致病基因（a)頻率＝[]=1/100=0.01；基因A的頻率＝1－0.01=0.99；而雜合子攜帶者的頻率為2pq=2×99／100×1／100≈1／50。因此，在比例中，每個受累的個體將有200個左右在臨床上無癥狀的攜帶者。

　　常染色體顯性遺傳病，如并指癥，在一個群體多為雜合子（Aa)發(fā)病。雜合子（H)的頻率為2pq，由于q值大，近于1，故H＝2p,p=1/2H。因此，只要知道雜合子發(fā)病率，就易求得基因A的頻率。如并指癥的發(fā)病率為1／1000，H＝1／2000，p=1/2H=1/4000,即致病基因A的頻率為0.000025。

　　X連鎖遺傳性狀也符合遺傳平衡定律。因為女性中的基因頻率及基因型頻率分布和常染色體相同，而男性是半合子，其基因頻率．基因型頻率與表型頻率相同，如表6－2所示。

表6－2 X連鎖紅綠色盲的基因型及基因頻率

　　至于罕見的常染色體隱性遺傳病純合子患者頻率（q2)很低，所以2pq=2(1-q)q=2q-1q2=2q，即雜合子攜帶者頻率（2pq)約為致病基因頻率的2倍，故致病基因多以攜帶者的方式存在于一個群體中。在前述白化病中，發(fā)病率1／10000，q為0.01，攜帶者頻率約為2q，即2×0.01=0.02（1／50)。