Godfrey Hardy (1877-1947), engleski matematičar, i Wilhelm Weinberg (1862-1937), njemački liječnik, obojica su pronašli način da povežu genetsku vjerojatnost i evolucija početkom 20. stoljeća. Hardy i Weinberg samostalno su radili na pronalaženju matematičke jednadžbe kako bi objasnili vezu između genetske ravnoteže i evolucije u populaciji vrsta.
Zapravo, Weinberg je bio prvi od njih dvojice koji su 1908. objavio i predavao svoje ideje o genetskoj ravnoteži. Svoja otkrića predstavio je u siječnju te godine Društvu za prirodnu povijest Otadžbine u Württembergu u Njemačkoj. Hardyjevo djelo objavljeno je tek šest mjeseci nakon toga, ali priznanje je dobio jer je objavio na engleskom jeziku, dok je Weinbergov dostupan samo na njemačkom. Prošlo je 35 godina prije priznanja Weinbergovih doprinosa. I danas se neki tekstovi na engleskom nazivaju samo kao „Hardyjev zakon“, što u potpunosti diskontira Weinbergov rad.
Hardy i Weinberg i mikroevolucija
Charlesa Darwina Teorija evolucije dotakla se ukratko o povoljnim karakteristikama koje se prenose s roditelja na potomstvo, ali stvarni mehanizam za to bio je pogrešan. Gregor Mendel objavio je svoje djelo tek nakon Darwinove smrti. I Hardy i Weinberg su razumjeli da je do prirodne selekcije došlo zbog malih promjena unutar gena vrste.
Težište Hardyjevih i Weinbergovih djela bilo je usredotočeno na vrlo male promjene na razini gena, bilo zbog slučajnosti ili zbog drugih okolnosti koje su promijenile genetski bazen stanovništva. Učestalost pojavljivanja pojedinih alela mijenjala se generacijama. Ova promjena učestalosti alela bila je pokretačka snaga evolucije na molekularnoj razini, odnosno mikroevolucije.
Budući da je Hardy bio vrlo nadaren matematičar, želio je pronaći jednadžbu koja bi predviđala alel učestalost u populaciji, tako da je mogao utvrditi vjerojatnost evolucije koja se događa tijekom niza generacije. Weinberg je također neovisno radio na istom rješenju. Jednadžba ravnoteže Hardy-Weinberga koristila je frekvenciju aleli predvidjeti genotipove i pratiti ih kroz generacije.
Jednadžba ravnoteže Hardyja Weinberga
p2 + 2pq + q2 = 1
(p = frekvencija ili postotak dominantnog alela u decimalnom formatu, q = frekvencija ili postotak recesivnog alela u decimalnom formatu)
Kako je p frekvencija svih dominantnih alela (), on broji sve homozigota dominantni pojedinci (AA) i polovinu heterozigoti pojedinci (a). Isto tako, budući da je q frekvencija svih recesivnih alela (), on broji sve homozigotne recesivne pojedince (aa) i polovica heterozigotnih osoba (A). Stoga, str2 označava sve homozigotne dominantne jedinke, q2 označava sve homozigotne recesivne jedinke, a 2pq su sve heterozigotne jedinke u populaciji. Sve je postavljeno na 1, jer svi pojedinci u populaciji iznose 100 posto. Ova jednadžba može točno odrediti je li došlo do evolucije među generacijama i u kojem smjeru se kreće stanovništvo.
Da bi ova jednadžba funkcionirala, pretpostavlja se da svi sljedeći uvjeti nisu ispunjeni istovremeno:
- Mutacije na razini DNK se ne događaju.
- Prirodni odabir ne događa se.
- Populacija je beskonačno velika.
- Svi pripadnici populacije mogu se uzgajati i uzgajati.
- Sve parenje je potpuno slučajno.
- Svi pojedinci proizvode isti broj potomaka.
- Ne dolazi do iseljavanja ili imigracije.
Gornji popis opisuje uzroke evolucije. Ako su svi ovi uvjeti istodobno ispunjeni, tada se u populaciji ne može dogoditi evolucija. Budući da se jednadžba Hardy-Weinbergove ravnoteže koristi za predviđanje evolucije, mora se dogoditi mehanizam za evoluciju.