Hardy-Weinberg নীতি বা Hardy-Weinberg সূত্র হল পপুলেশন জেনেটিক্স-এর একটি মৌলিক নীতি, যা প্রয়োগ করে কোনো মেন্ডেলীয় পপুলেশনে বিবর্তন ঘটেছে কি না তা জানা যায়। এই নীতিটির প্রস্তাবনা করেন ব্রিটিশ গণিতজ্ঞ Godfrey Harold Hardy এবং জার্মান চিকিৎসাবিদ্ Wilhelm Weinberg। এই নীতির মাধ্যমে তাঁরা একটি মেন্ডেলীয় পপুলেশনের অ্যালিল ফ্রিকোয়েন্সি ও জিনোটাইপ ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে একটি সরল গাণিতিক সম্পর্ক স্থাপন করেন।
মেন্ডেলীয় পপুলেশন: কোনো নির্দিষ্ট ভৌগোলিক অঞ্চলে বসবাসকারী যে পপুলেশনের সমস্ত সদস্যরা আন্তঃপ্রজননক্ষম এবং যারা একটি সাধারণ জিন পুল ধারণ করে, তাকে মেন্ডেলীয় পপুলেশন বলে। এই ধরনের পপুলেশনে জিনের বংশানুসরণ, মেন্ডেলীয় সূত্র অনুসারে হয়ে থাকে। এই ধরনের পপুলেশনকে র্যানডম মেটিং পপুলেশন বা প্যানমিকটিক পপুলেশন-ও বলা হয়।
Hardy Weinberg নীতি: কোনো একটি বৃহৎ এবং যচ্ছভাবে বা ব্র্যানডম প্রকৃতিতে প্রজননক্ষম মেন্ডেলীয় পপুলেশনে কোনো মিউটেশন, জিন প্রবাহ, জেনেটিক ড্রিফ্ট ও প্রাকৃতিক নির্বাচন না ঘটলে এই পপুলেশনের অ্যালিল ফ্রিকোয়েন্সি ও জিনোটাইপ ফ্রিকোয়েন্সি বংশপরম্পরায় অপরিবর্তিত থাকবে।
Hardy Weinberg সাম্যাবস্থা: বিবর্তন সৃষ্টিকারী বিভিন্ন শর্তের অনুপস্থিতিতে একটি মেন্ডেলীয় পপুলেশনে অ্যালিল ফ্রিকোয়েন্সি ও জিনোটাইপ ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে যে সাম্যাবস্থা গড়ে ওঠে, তাকে Hardy Weinberg সাম্যাক (Hardy Weinberg equilibrium) বা HW সস্থা বলে।
• Hardy Weinberg সাম্যাবস্থার শর্তাবলি (Conditions of Hardy-Weinberg equilibrium)
Hardy Weinberg নীতি কোনো একটি মেন্ডেলীয় পপুলেশনের ওপর কার্যকরী হবে, একমাত্র যদি নিম্নলিখিত সমস্ত শর্তগুলি বজায় থাকে।
1• পপুলেশনে কোনো পরিব্যক্তি বা মিউটেশন ঘটবে না, যার ফলে অ্যালিলের কোনো পরিবর্তন হবে না।
2. পপুলেশনে কোনো জিন প্রবাহ হবে না। অর্থাৎ পপুলেশন থেকে কোনো অ্যালিল বেরিয়েও যাবে না, আবার পপুলেশনে কোনো নতুন অ্যালিলের প্রবেশও ঘটবে না।
3. পপুলেশনের সকল সদস্য কোনো রকম নির্বাচন ছাড়াই, যদৃচ্ছভাবে প্রজনন (random mating) সম্পন্ন করবে।
4. পপুলেশনে জেনেটিক ড্রিফ্ট ঘটতে পারবে না, যার ফলে অ্যালিল ফ্রিকোয়েন্সির কোনো আমূল পরিবর্তন হবে না।
5. প্রাকৃতিক নির্বাচন পপুলেশনটিকে কোনোভাবে প্রভাবিত করবে না। অর্থাৎ কোনো জিনোটাইপ, অন্যান্য জিনোটাইপদের তুলনায় অধিক আনুকূল্য লাভ করবে না।
6• পপুলেশনটিকে একটি বৃহৎ পপুলেশন হতে হবে, যাতে নমুনাগত ত্রুটিগুলি উপেক্ষিত হয়।
∆ Hardy Weinberg নীতির গাণিতিক রূপ (Mathematical expression of Hardy-Weinberg principle) :-
কোনো মেডেলীয় পপুলেশনে কোনো একটি নির্দিষ্ট জিনোটাইপের ফ্রিকোয়েন্সি নির্ণয় করার জন্য এবং সংশ্লিষ্ট জিনের অ্যালিলগুলির ফ্রিকোয়েন্সির এক জনু থেকে পরবর্তী জনুতে আপেক্ষিক পরিবর্তন অনুধাবন করার জন্য Hardy ও Weinberg একটি সমীকরণ উপস্থাপন করেন। এই সমীকরণটি Hardy Weinberg সাম্যাবস্থার সমীকরণ নামে পরিচিত। এই সমীকরণটি হল— p² + 2pq + q² = 1 |
এই সমীকরণটিতে p হল প্রকট অ্যালিলের ফ্রিকোয়েন্সি এবং q হল প্রচ্ছন্ন অ্যালিলের ফ্রিকোয়েন্সি। ধরা যাক, প্রকট অ্যালিলটি হল A ও প্রচ্ছন্ন অ্যান্সিলটি হল a এবং এরা একই জিনের রূপভেদ। সুতরাং, এখানে p বলতে বোঝায় হোমোজাইগাস প্রকট (AA) জিনোটাইপযুক্ত সদস্যদের সমস্ত অ্যালিল ও হেটেরোজাইগাস (Aa) জিনোটাইপযুক্ত সদস্যদের অর্ধেক অ্যালিলের সমষ্টি। এর গাণিতিক রূপটি হল — p = AA + 1/2Aa
একইরকমভাবে, q বলতে বোঝায় হোমোজাইগাস প্রচ্ছন্ন (aa) জিনোটাইপযুক্ত সদস্যদের সমস্ত অ্যালিল ও হেটেরোজাইগাস (Aa) জিনোটাইপযুক্ত সদস্যদের অর্ধেক অ্যালিলের সমষ্টি। একে গাণিতিক রূপে প্রকাশ করলে পাই— q = aa + 1/2Aa
যেহেতু, এটি একটি দ্বি- অ্যালিলিক সিস্টেম (bi-allelic system), অর্থাৎ শুধুমাত্র দুটি অ্যালিল বর্তমান, সেহেতু দুটি অ্যালিলের ফ্রিকোয়েন্সির সমষ্টি অবশ্যই 100% হয়। সুতরাং p+ q = 1
ওপরের সমীকরণ থেকে আমরা সহজেই লিখতে পারি—
(p+q)² = 1
বা, p² + 2pq+q² = 1
Hardy Weinberg সমীকরণে, p² হল হোমোজাইগাস প্রকট (AA) জিনোটাইপের সম্ভাব্য ফ্রিকোয়েন্সি, 2pq হল হেটেরোজাইগাস (Aa) জিনোটাইপের সম্ভাব্য ফ্রিকোয়েন্সি এবং q² হল হোমোজাইগাস প্রচ্ছন্ন (aa) জিনোটাইপের সম্ভাব্য ফ্রিকোয়েন্সি।
ফিনোটাইপ পর্যবেক্ষণ করে সাধারণত শুধুমাত্র হোমোজাইগাস প্রচ্ছন্ন জিনোটাইপের ফ্রিকোয়েন্সি (q²) বোঝা সম্ভব হয়, যেহেতু এইপ্রকার জিনোটাইপবিশিষ্ট সদস্যদের মধ্যে প্রকট বৈশিষ্ট্যটি প্রকাশিতই হয় না। অপরদিকে, এই বৈশিষ্ট্যটি যাদের মধ্যে প্রকাশ পায় তারা হয় হোমোজাইগাস প্রকট (ফ্রিকোয়েন্সি = p² ) নাহলে, হেটেরোজাইগাস (ফ্রিকোয়েন্সি=2pq) প্রকৃতির হয়। সমীকরণটি আমাদের এই অ্যালিল ও জিনোটাইপগুলির ফ্রিকোয়েন্সি আলাদা আলাদাভাবে নির্ণয় করতে সাহায্য করে। p + q = 1 সমীকরণটিকে ঘুরিয়ে লিখলে পাওয়া যায়—p = 1- q। এখন q -এর মান যদি জানা থাকে তাহলে সহজেই p এর মান নির্ণয় করা যায়। আবার, p ও q-এর মান জানা থাকলে সেগুলি Hardy Weinberg সমীকরণে ( p² + 2pq + q² = 1 ) বসিয়ে তিন প্রকার জিনোটাইপের সম্ভাব্য ফ্রিকোয়েন্সি নির্ণয় করা সম্ভব হয়। মেন্ডেলীয় পপুলেশনে Hardy Weinberg সাম্যাবস্থা বজায় থাকলে প্রতি জনুতেই অ্যালিল ও জিনোটাইপের ফ্রিকোয়েন্সির মান অপরিবর্তিত থাকবে।
∆ Hardy Weinberg নীতির তাৎপর্য (Significance of Hardy-Weinberg principle) :-
বিবর্তনের ক্ষেত্রে Hardy Weinberg নীতির উল্লেখযোগ্য তাৎপর্যগুলি যায়। হল -
(1) কোনো নির্দিষ্ট পপুলেশনে বিবর্তন ঘটেছে কি না, তা Hardy-Weinberg প্রয়োগ করে নির্ণয় করা যায়।
(2) Hardy Weinberg সাম্যাবস্থা কোনো পপুলেশনে হেটেরোজাইগোট জিনোটাইপগুলির ভারসাম্য বজায় রাখে।
(3) Hardy Weinberg সাম্যাবস্থা পপুলেশনে সংঘটিত কোনো পরিব্যক্তিকে দ্রুত প্রশমিত করে দেয়।
(4) Hardy Weinberg সাম্যাবস্থা বজায় থাকলে বিবর্তনের স্বাভাবিক অগ্রগতি অনেকাংশে প্রতিহত হয়।
(5) এ ছাড়া অভিব্যক্তির অগ্রগতিকে প্রতিহত করে।
∆ হার্ডি-উইনবার্গ ইকুইলিব্রিয়াম ও অভিব্যক্তি (Hardy Weinberg equilibrium and evolution) :
হার্ডি-উইনবার্গ সূত্র যে-কোনো পপুলেশনের একটি জিনগত মডেল তৈরি করে যা পপুলেশনের একটি স্থির অবস্থার পরিচায়ক। এই অবস্থায় পপুলেশনে জেনোটাইপীয় অনুপাত সাম্যবস্থা বজায় রাখে যখন কোনো প্রজাতির অভিব্যক্তি আসতে পারে না। কিন্তু এমন অবস্থা সম্পূর্ণ তাত্ত্বিক ও কাল্পনিকও বলা যেতে পারে। প্রতিনিয়ত পরিবর্তনশীল প্রাকৃতিক পরিবেশে নানারকম অভিব্যক্তি বল কাজ করে ও তার ফলে কখনও জিন ফ্রিকোয়েন্সি স্থায়ী থাকতে পারে না। এর অপর প্রভাব হল জেনোটাইপীয় সাম্যাবস্থা নষ্ট হওয়া। আর তার মধ্য দিয়েই আসে এক প্রজাতি থেকে অন্য প্রজাতির আবির্ভাব। অর্থাৎ জিন ফ্রিকোয়েন্সির পরিবর্তন, বিঘ্নিত জেনোটাইপীয় সাম্যাবস্থা ও অভিব্যক্তি অঙ্গাঙ্গি সম্পর্কযুক্ত।
ভেরিয়েশন বা বিভেদ যখন অভিব্যক্তির মূল উপাদান তখন যে যে কারণে পপুলেশনে প্রজাতি সদস্যদের মধ্যে বিভেদ সৃষ্টি হয় সেগুলি বিশেষ গুরুত্বপূর্ণ। আর বিভেদসৃষ্টির এই পথগুলি আসলে জিন ফ্রিকোয়েন্সিরই পরিবর্তন আনে। তাই জিন ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তনের মাত্রা প্রজাতি সদস্যদের মধ্যে বিভেদের মাত্রা নির্ধারক একটি সূচক হিসাবে ধরা যেতে পারে। মিউটেশনের ফলে নতুন নতুন অ্যালিল সৃষ্টি, অ্যালিলগুলির পরিবেশে উপযোগিতা ও তাদের অভিযোজন ক্ষমতা, জেনেটিক ড্রিফ্ট, জিন প্রবাহ প্রভৃতি যে-কোনো পপুলেশনের জিনগত অবস্থা ও গঠনকে চঞ্চল করে তোলে। কালের আবহে ও পরিবেশের চাপে পপুলেশনে জিনগত গঠন যখন ভেঙে যায় তখনই অভিব্যক্তি জীবের পরিবর্তনে হাত চালায়। এই সকল কারণে অভিব্যক্তির গতিপ্রকৃতি উপলব্ধিতে হার্ডি-উইনবার্গ সূত্র অনবদ্য হিসাবে কাজ করে।