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輸入計算

數學公式

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結果

等位基因頻率
p = 0.7  |  q = 0.3
p + q = 1
基因型 頻率 百分比
同型合子顯性(p²) 0.49 49%
異型合子(2pq) 0.42 42%
同型合子隱性(q²) 0.09 9%

什麼是哈溫平衡?

哈溫平衡(Hardy-Weinberg principle,又稱哈代—溫伯格定律)描述的是一個「不演化」的族群——也就是等位基因頻率與基因型頻率世代相傳、始終保持不變的理想狀態。以一個具有兩個等位基因的基因來說,顯性等位基因的頻率為 p,隱性等位基因的頻率為 q。由於只有這兩種等位基因,兩者相加必定等於一:\(p + q = 1\)。這個平衡只有在沒有天擇、沒有突變、沒有遷移、沒有遺傳漂變,且交配完全隨機時才會成立。

如何使用這個計算器

先選擇你已知的是顯性等位基因頻率(p)還是隱性等位基因頻率(q),再輸入一個介於 0 到 1 之間的數值。計算器會自動求出另一個等位基因頻率,以及三種預期的基因型頻率:同型合子顯性(\(p^2\))、異型合子(\(2pq\))與同型合子隱性(\(q^2\)),並分別以比例與族群百分比的形式呈現。

公式解析

將二項式 \((p + q)^2 = 1\) 展開,可得 $$p^2 + 2pq + q^2 = 1$$ 每一項都代表一種基因型頻率:\(p^2\) 是帶有兩個顯性等位基因個體所佔的比例,\(q^2\) 是帶有兩個隱性等位基因個體的比例,而 \(2pq\) 則是異型合子(雜合子)的比例。實務上,我們常先測得 \(q^2\)(也就是肉眼可見的隱性表現型,例如患病個體),再反推回 \(q = \sqrt{q^2}\),接著算出 \(p = 1 - q\)。

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基因型頻率隨等位基因頻率 p(0 到 1)變化的拋物線曲線
當等位基因頻率 p 從 0 變化到 1 時,三種基因型頻率如何變化。
長條圖顯示等位基因頻率 p 和 q 組合成基因型頻率區段 p²、2pq 和 q²
兩個等位基因頻率(p 和 q)決定三種基因型頻率 p²、2pq 和 q²。

實際範例

假設隱性等位基因頻率 \(q = 0.3\),那麼 \(p = 1 - 0.3 = 0.7\)。各基因型頻率為:\(p^2 = 0.49\)(49% 為同型合子顯性)、$$2pq = 2 \times 0.7 \times 0.3 = 0.42$$(42% 為異型合子)、\(q^2 = 0.09\)(9% 為同型合子隱性)。三者相加為 $$0.49 + 0.42 + 0.09 = 1.00$$ 正好驗證這個族群處於哈溫平衡。

常見問題

如果我只知道患病(隱性)個體的數量該怎麼辦?隱性表現型對應的就是 \(q^2\)。先用患病個體數除以族群總數得到 \(q^2\),再開平方求出 \(q\),把這個 \(q\) 值輸入計算器即可。

為什麼基因型頻率加起來會等於 1?因為這三個基因型涵蓋了族群中所有可能的基因型組合,所以它們的比例必然涵蓋全部 100% 的個體。

帶因者(攜帶者)就是異型合子嗎?是的。對隱性性狀而言,帶因者同時帶有一個顯性與一個隱性等位基因,正是 \(2pq\) 這一群。

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