Genetika Populasi: Hukum Hardy-Weinberg
Setelah ini kamu bisa menjelaskan keseimbangan genetik populasi dan menghitung frekuensi alel dengan persamaan Hardy-Weinberg.
Di sebuah pulau terisolasi, 9% penduduk menderita albinisme (resesif aa). Berapa pembawa (Aa) yang ada? Pertanyaan ini dapat dijawab dengan hukum Hardy-Weinberg. Hukum ini menyatakan bahwa pada populasi ideal (tak ada seleksi, mutasi, migrasi, genetic drift, dan kawin acak), frekuensi alel dan genotip tetap konstan antar generasi. Dari sini lahir persamaan p² + 2pq + q² = 1, alat untuk menghitung frekuensi alel dari data fenotip. Coba pilah di bawah.
Hukum Hardy-Weinberg
Pada tahun 1908, Hardy dan Weinberg secara independen merumuskan: pada populasi ideal yang sangat besar, dengan kawin acak, dan tanpa seleksi-mutasi-migrasi-genetic drift, frekuensi alel dan genotip tetap konstan antar generasi. Persamaannya untuk lokus dengan dua alel (A dan a): , dengan = frekuensi alel dominan A, = frekuensi alel resesif a, .
Hukum Hardy-Weinberg menyatakan bahwa pada populasi ideal, frekuensi alel dan genotip tetap konstan antar generasi. Frekuensi alel adalah proporsi suatu alel dalam populasi. Frekuensi genotip adalah proporsi individu dengan genotip tertentu (p² dominan homozigot, 2pq heterozigot, q² resesif homozigot).
Pasangkan simbol dengan artinya.
Lima syarat keseimbangan
Populasi ideal Hardy-Weinberg memerlukan lima syarat: (1) tidak ada seleksi alam (semua genotip sama fitness); (2) tidak ada mutasi (alel stabil); (3) tidak ada migrasi (populasi tertutup); (4) perkawinan acak (individu kawin tak pilih fenotip); (5) populasi sangat besar (genetic drift dapat diabaikan). Pada kenyataannya, syarat ini jarang terpenuhi — sebagian besar populasi alami mengalami satu atau lebih gangguan. Justru penyimpangan dari Hardy-Weinberg menjadi indikator bahwa evolusi sedang berlangsung.
Sorot ciri keseimbangan.
Aplikasi menghitung frekuensi
Walaupun populasi ideal jarang ada, Hardy-Weinberg berguna untuk memperkirakan frekuensi alel. Misalnya: penyakit genetik resesif fenilketonuria terjadi pada 1 dari 10.000 kelahiran (q² = 0,0001). Maka q = √0,0001 = 0,01; p = 1 − 0,01 = 0,99. Frekuensi pembawa (2pq) = 2 × 0,99 × 0,01 ≈ 0,0198 atau ~2% — sekitar 1 dari 50 orang adalah pembawa tanpa menunjukkan gejala. Dengan demikian, walaupun penyakit jarang, pembawanya relatif banyak.
Susun langkah menghitung frekuensi alel.
Bayangkan populasi seperti kolam ikan dengan dua warna alel. Hardy-Weinberg adalah keseimbangan “air tenang” — tak ada perubahan. Seleksi seperti nelayan memilih ikan tertentu, mutasi seperti ikan berubah warna mendadak, migrasi seperti ikan dari kolam lain masuk — semua mengganggu keseimbangan. Dengan mengukur penyimpangan dari keseimbangan, kita tahu evolusi seberapa cepat berlangsung. Hardy-Weinberg adalah “garis dasar” untuk mendeteksi perubahan.
Coba dulu di kertas, baru buka.
Soal. 9% populasi menderita albinisme (aa). Hitung frekuensi pembawa (Aa).
q² = 0,09 → q = 0,30. p = 1 − 0,30 = 0,70.
2pq = 2 × 0,70 × 0,30 = 0,42 atau 42% pembawa (Aa).
Jebakan: menganggap Hardy-Weinberg menggambarkan populasi nyata. Yang benar: Hardy-Weinberg adalah model ideal yang nyaris tak pernah terpenuhi di alam — hampir semua populasi mengalami seleksi, mutasi, migrasi, atau drift. Nilainya bukan menggambarkan realitas, melainkan sebagai garis dasar teoretis untuk mendeteksi evolusi. Bila frekuensi alel berubah dari prediksi Hardy-Weinberg, evolusi sedang berlangsung.
Jebakan: menyamakan frekuensi alel dengan frekuensi genotip. Yang benar: frekuensi alel adalah proporsi alel (p, q); frekuensi genotip adalah proporsi individu (p², 2pq, q²). Bila q = 0,3, frekuensi alel a = 30%, tetapi frekuensi genotip aa (q²) = 9% dan pembawa Aa (2pq) = 42%. Keduanya berbeda namun terkait lewat persamaan.
- Hardy-Weinberg: p^2 + 2pq + q^2 = 1; p + q = 1.
- Lima syarat: tanpa seleksi-mutasi-migrasi, kawin acak, populasi besar.
- q^2 = frekuensi homozigot resesif (fenotip resesif).
- 2pq = frekuensi pembawa (heterozigot).
- Penyimpangan Hardy-Weinberg = evolusi sedang berlangsung.