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Riesaminiamo la formula generale per il cambiamento di frequenza allelica (vedi Riquadro 24-6):

A quali condizioni il processo si fermerà? Quando è Δp = 0? Duele risposte sono: quando p = 0 o quando q = 0 (cioè, quando l’allele A o l’allele a,rispettivamente, sono stati eliminati dalla popolazione). Uno di questi eventi alla fine si verificherà se A − una è costantemente positivo o negativo, in modo che Δpis sempre in positivo o in negativo, indipendentemente dal valore di p. Thecondition per tali unidirezionale di selezione è che il eterozigote fitness besomewhere tra il fitnesses dei due omozigoti: IfA/A omozigoti sono più in forma, thenA alleli sono più in forma di alleli in boththe eterozigoti e omozigoti condizione. Quindi l’idoneità allelica media ofA, A, è più grande del meanallelic fitness di a, a, non importa quali siano le frequenze dei genotipi. In questo caso, A − a è positivo e A aumenta sempre fino a raggiungere p = 1. Se,d’altra parte, a/a sono più in forma, allora A − a è negativo, anda aumenta sempre fino a raggiungere q = 1.

Ma c’è un’altra possibilità per Δp = 0, anche quando p e q non lo sono 0:

che può verificarsi se l’eterozigote non è intermedio tra gli omozigoti ma ha una forma fisica più estrema di entrambi gli omozigoti. In questo caso, la selezioneporterà ad una frequenza intermedia di allele, asp (vedi Riquadro 24-7).

Ci sono, infatti, due qualitativamente diverse possibilità perˆp. Una possibilità è che ep è unequilibrio instabile. Non ci sarà alcun cambiamento nella frequenza se la popolazione ha esattamente questo valore di p, ma la frequenza si allontanerà dall’equilibrio (verso p = 0 o p = 1) se si verifica la minima perturbazione della frequenza. Thisunstable caso esisterà quando l’eterozigote è inferiore in fitnessthan o omozigote; tale condizione è un esempio di underdominance. La possibilità alternativa è un equilibrio stabile, o polimorfismo bilanciato, in cui lievi perturbazioni dal valore ofˆp si tradurranno in un ritorno a ˆp. Thecondition per questo equilibrio è che l’eterozigote sia infitness più grande che omozigote-una circostanza definita overdominance.

In natura, la possibilità che una frequenza genica rimanga bilanciata sul filo del rasoio di un equilibrio instabile è trascurabile, quindi non dovremmo aspettarci di trovare polimorfismi naturali in cui gli eterozigoti sono meno in forma degli omozigoti. Su thecontrary, l’osservazione di un polimorfismo duraturo in natura potrebbe essere presa asevidence di un eterozigote superiore.

Sfortunatamente, la vita confonde la teoria. Il locus Rh (gruppo sanguigno rhesus) nell’uomo ha un polimorfismo diffuso con Rh+ e Rh− alleli. Negli europei, la frequenza dell’allele Rh è di circa 0.4, mentre, negli africani, è circa 0.2. Quindi, questoil polimorfismo umano deve essere molto vecchio, anticipando l’origine delle moderne razze geografiche. Ma questo polimorfismo provoca un’incompatibilità materno-fetale quando ANRH-madre (omozigote Rh−/Rh−) produce un feto RH + (eterozigote Rh – / Rh+). Questa incompatibilità si traduce in anemia emolitica (da una distruzione dei globuli rossi) e la morte del feto in una percentuale moderata di casi sela madre è stata precedentemente sensibilizzata da una gravidanza precedente con un feto incompatibile. Quindi, c’è una selezione contro gli eterozigoti, anche se lo èdipendente dalla frequenza, perché si verifica solo quando la madre è omozigote recessiva. Questo polimorfismo è instabile e dovrebbe essere scomparso dalspecie, tuttavia esiste nella maggior parte delle popolazioni umane. Molte ipotesi sono state proposteper spiegare la sua apparente stabilità, ma il mistero rimane.

Al contrario, nessuna differenza di fitness può essere dimostrata per molti polimorfismi dei gruppi sanguigni (e per il polimorfismo onnipresente degli enzimi rivelato dall’elettroforesi). È stato suggerito che tali polimorfismi non sono affatto sottoselezione, ma che

Questa situazione di neutralità selettiva soddisferebbe anche il requisito cheA =a, ma, invece di un equilibrio stabile, dà origine ad un equilibrio passivo (neutro) tale chequalsiasi frequenza di allele p è buono come qualsiasi altro. Questo leavesunanswered il problema di come le popolazioni sono diventate altamente polimorfiche in primo luogo. Il miglior caso di sovradominanza per il fitness in un singolo locus rimane quello dianemia a cellule malate, dove i due omozigoti sono in svantaggio rispetto all’eterozigote per ragioni molto diverse.

I casi più studiati di polimorfismo equilibrato in natura e in laboratorio sonoi polimorfismi di inversione in diverse specie di Drosophila.La figura 24-11 mostra il corso del cambiamento di frequenza per l’inversione ST (Standard) in concorrenza con l’alternativechromosomal type CH (Chiricahua) in una popolazione di laboratorio di D. pseudoobscura. Le inversioni ST e CH fanno parte di un cromosomopolimorfismo nelle popolazioni naturali di questa specie. Le fitnesses stimate per i tre genotipi in laboratorio sono

Applicando la formulaper il valore di equilibrio ep, otteniamo ep = 0,85,che concorda abbastanza bene con le osservazioni in Figura 24-11.

Un’altra causa dell’equilibrio genetico nelle popolazioni è l’equilibrio tra l’introduzione di nuovi alleli per mutazione ripetuta e la loro rimozione per selezione naturale. Questo equilibrio è probabilmente la causa di molti polimorfismi a basso livello permalattie genetiche nelle popolazioni umane. Le nuove mutazioni deleterie sono costantementearrivare spontaneamente o come risultato dell’azione dei mutageni. Queste mutazioni possono essere completamente recessive o parzialmente dominanti. La selezione li rimuove dalpopolazione, ma ci sarà un equilibrio tra il loro aspetto erimozione.

L’espressione generale per questo equilibrio è che la frequenza dell’allele deleterio all’equilibrio dipende dal rapporto tra il tasso di mutazione, μ, e l’intensità della selezione, s, contro il genotipo deleterio. Per un allele deleterio completamenterecessivo la cui idoneità in stato omozigote è1-s, la frequenza di equilibrio è

Questi risultati sono illustrati in dettaglio nel riquadro 24-8. Quindi, per esempio, un letale recessivo (s = 1) che muta alla velocità diµ = 10-6 avrà una frequenza di equilibrio di 10-3.Infatti, se sapessimo che un gene era un letale recessivo e non aveva effetti eterozigoti, potremmo stimare il suo tasso di mutazione come il quadrato della frequenza allelica.Ma la base per tali calcoli deve essere ferma. L’anemia falciforme è stata una volta considerata letale recessiva senza effetti eterozigoti, il che ha portato a un tasso di mutazione stimato in Africa di 0,1 per questo locus.

Un risultato simile può essere ottenuto per un gene deleterio con qualche effetto ineterozigoti. Se lasciamo che i fitnesses siano WA / A = 1.0, WA / a = 1-hs e Wa/a = 1 − s per un gene parzialmente dominante, doveh è il grado di dominanza dell’allele deleterio, quindi un calcolo simile ci dà

Quindi, se μ = 10-6 e il letale non è totalmente recessivo ma ha un effetto deleterio 5percent negli eterozigoti (s = 1.0,h = 0.05), allora

che è più piccolo di due ordini di grandezza rispetto alla frequenza di equilibrio per il caso puramente recessivo. In generale, quindi, possiamo aspettarci che geni deleteri e completamente recessivi abbiano frequenze molto superiori a quelle dei geni parzialmente dominanti.