Для изучения динамики генетической структуры популяций объектом было взято панмікстичну популяцию, в которой возможно свободное скрещивание в условиях отсутствия каких-либо внешних воздействий.

Как уже упоминалось, каждая популяция имеет свой генофонд, то есть совокупность аллелей, и свое соотношение генотипов АА, Аа, аа.

1. Предположим, что популяция состоит из одинакового количества особей обоих полов с генотипами АА и аа. В такой популяции будет поровну гамет с доминантным геном А и рецессивным геном а, то есть 0,5А и 0,5а.

При свободном скрещивании особей в такой популяции возможны такие комбинации гамет:

Итак, структура популяции будет такой:

0,25 АА : 0,50 Аа : 0,25 аа,

т.е.

1 АА : 2 Аа : 1 аа.

При дальнейшем скрещивании таких потомков между собой соотношение генотипов не изменится, поскольку количество гамет с доминантным геном А тоже составит 0,5 (0,25 от гомозигот АА + 0,25 от гетерозигот Аа), гамет с рецессивным геном а также 0,5 (0,25 от гомозигот аа + 0,25 от гетерозигот Аа).

2. Объектом является популяция из неодинаковим соотношением особей с генотипами АА и аа.

Например, 70 особей с генотипом АА и 30 особей с генотипом аа. Тогда, соответственно, количество гамет с доминантным геном А будет 0,7, а с рецессивным геном а - 0,3. При свободном скрещивании особей в этой популяции возможны такие комбинации гамет:

Следовательно, соотношение генотипов будет такое:

0,49 АА : 0,42 Аа : 0,09 аа

В следующих поколениях такое соотношение генотипов сохранится, поскольку опять гамет с доминантным геном А будет 0,7 (0,49 от гомозигот АА + 0,21 от гетерозигот Аа), гамет с геном а 0,3 (0,09 от гомозигот аа + 0,21 от гетерозигот Аа). Это означает, что каждая идеальная популяция находится в определенном равновесии с парой аллельных генов и характеризуется соответствующим соотношением генотипов.

Эту закономерность заметили английский математик Г.Харди и немецкий врач

В.Вайнберг, независимо друг от друга, в 1908 г. Ее можно выразить формулой:

                                  p²AA + 2pqAa + q²aa, (6.1)

где p - частота (концентрация) гена А,

q - частота гена а.

Закон Харди-Вайнберга можно назвать законом равновесия концентраций генов в свободно схрещуваних (панмікстичних) популяциях.

Суть этого закона в том, что количество гомозиготных доминантных особей равна квадрату частоты доминантного гена, количество гомозиготных рецессивных особей - квадрату частоты рецессивного гена, количество гетерозиготных особей равна удвоенному произведению частот обоих генов.

Генная равновесие определяется по формуле Харди-Вайнберга:

                            p²q² = (2pq/2)². (6.2)

Она означает, что когда доля гомозиготных доминантных особей (p²), умноженная на долю гомозиготных рецессивных (q²), равен квадрату половины доли гетерозигот (2pq/2)², то популяция находится в состоянии генной равновесия.

Такая закономерность генетической структуры справедлива для идеальных несуществующих популяций (панмікстичних). Панмікстичною называют такую популяцию, которая имеет большую численность особей, могут свободно схрещуватись между собой, в которой не действуют ни естественный, ни искусственный отбор, мутации, миграции особей и другие. Это нереально!

Разные генотипы имеют разное биологическое и хозяйственное значение. Естественный отбор отбирает такие, что лучше адаптированы к определенным условиям среды. Человек, проводя искусственный отбор, тоже отбирает лучшие особи (по определенному признаку), среди которых чаще всего будут доминантные гомозиготные АА и гетерозиготные Аа генотипы. Гомозиготные рецессивные генотипы, как правило, выбраковываются в процессе селекционной работы и разведения животных.

Естественный отбор также отвергает их как мало приспособлены к условиям среды и с низкой плодовитостью. Вследствие этого в популяции будет увеличиваться количество особей с генотипами АА и Аа. Свободное скрещивание ограничено в популяциях диких животных, а у домашних

- совсем невозможно из-за использования искусственного осеменения, резкое изменение концентрации генов при изменении численности популяции, завозе производителей из других географических местностей и ограничению инбридинга, что ведет к увеличению гомозиготности. Вследствие этого постоянная равновесие генотипов в природных и искусственных популяциях невозможна. Однако, закон Харди- Вайнберга может быть использован в ветеринарной практике для анализа генетической структуры стада или иной популяционной группы сельскохозяйственных животных с целью оздоровления и предупреждения распространения наследственных пороков и заболеваний.