Supradominanța

Supradominanța descrie o situație în care heterozigotul are, pentru o măsură precisă, un avantaj față de ambii homozigoți. Exemplul clasic discută varianta hemoglobinei asociată cu anemia falciformă (siclemia): în regiuni unde malaria este frecventă, heterozigoții pot avea protecție parțială față de forme grave de malarie, în timp ce homozigoții pentru varianta patogenă au risc de boală severă. Avantajul depinde de mediu; în absența malariei, comparația se schimbă.

Nu înseamnă că heterozigotul este „mai bun” în orice privință sau că orice persoană cu o alelă patogenă beneficiază de protecție. Termenul se aplică unui caracter și unei condiții de mediu definite. Acest mecanism poate ajuta la menținerea unei variante într-o populație, deoarece selecția nu favorizează pur și simplu unul dintre cei doi homozigoți. Într-un exercițiu, precizează fenotipurile celor trei genotipuri și mediul în care le compari. Separă nivelul individual de frecvența alelelor în populație. Lecțiile Monohibridarea și puritatea gameților, Diversitatea genetică umană și Factorii evoluției oferă cadrul probabilistic și evolutiv.

Avantajul heterozigot se exprimă prin valoare adaptativă relativă mai mare pentru un genotip într-un mediu dat. La locusul hemoglobinei β, balanța dintre riscul de malarie și anemia falciformă (siclemia) poate menține ambele alele prin selecție echilibrantă în unele regiuni. Nu echivala valoarea adaptativă cu sănătatea absolută a unei persoane și nu extinde exemplul la toate bolile sau populațiile.

Supradominanța apare când heterozigotul are, pentru un criteriu dat, un avantaj față de ambii homozigoți. De exemplu, în zone cu malarie, heterozigoții pentru alela hemoglobinei S pot avea protecție parțială împotriva formelor grave de malarie, în timp ce homozigoții HbS/HbS dezvoltă boala falciformă. Avantajul depinde de mediu și nu înseamnă superioritate generală.

În genetica populațiilor, supradominanța se descrie prin valoarea adaptativă (fitness): genotipul heterozigot are valoarea adaptativă cea mai mare, de exemplu $w_{AA}=1-s$, $w_{AS}=1$, $w_{SS}=1-t$. Frecvența de echilibru a alelei S este $\hat{q}=\frac{s}{s+t}$ și se păstrează stabil, deoarece, când alela devine prea rară, heterozigoții sunt favorizați, iar când devine prea frecventă, homozigoții $SS$ sunt dezavantajați. Sistemul se numește polimorfism echilibrat. Avantajul heterozigot nu se confundă cu heterozisul (vigoarea hibrizilor), fenomen mai larg, în care hibrizii pot depăși părinții în mai multe caractere.

Exemplu rezolvat 1: echilibrul alelei HbS. Într-o regiune cu malarie, valoarea adaptativă este 0,85 pentru $AA$ (mai afectat de malarie), 1,00 pentru $AS$ și 0,20 pentru $SS$ (anemie falciformă severă).

1. Coeficienții de selecție: $s=1-0,85=0,15$; $t=1-0,20=0,80$.
2. Frecvența de echilibru a alelei S: $\hat{q}=\frac{0,15}{0,15+0,80}=\frac{0,15}{0,95}\approx 0,158$.
3. Frecvența alelei A: $\hat{p}=1-0,158=0,842$.
4. Frecvențele genotipurilor (legea Hardy–Weinberg): $AA=0,842^2\approx 0,709$; $AS=2\cdot 0,842\cdot 0,158\approx 0,266$; $SS=0,158^2\approx 0,025$.
5. La 10 000 de nou-născuți: aproximativ 7 090 $AA$, 2 660 $AS$ și 250 $SS$. Alela S persistă, deși homozigoții mor des.

Exemplu rezolvat 2: ce se schimbă fără malarie? Dacă malaria dispare, $s$ devine 0, iar $AA$ are valoare adaptativă 1,00; heterozigoții nu mai au avantaj. Formula dă $\hat{q}=\frac{0}{0+t}=0$: alela S ar scădea treptat, doar prin selecție împotriva homozigoților $SS$. În realitate, scăderea este lentă, deoarece alela S rară se află aproape numai la heterozigoți, care nu sunt afectați.

Dovezile pentru avantajul heterozigotului AS sunt solide: harta frecvenței alelei S se suprapune peste harta răspândirii malariei produse de Plasmodium falciparum în Africa, în Orientul Mijlociu și în India. Eritrocitele heterozigoților sunt mai puțin favorabile dezvoltării parazitului.

Frecvența alelei S ajunge la aproximativ 10–15% în zonele cu malarie endemică din Africa subsahariană și foarte mică în populațiile din regiuni fără malarie. Aceasta este o dovadă că frecvența unei alele patogene poate fi determinată de selecție, nu doar de mutații repetate. În medicina clinică, informația este folosită în consilierea genetică: persoanele cu trăsătură falciformă sunt informate asupra riscului de a avea un copil cu anemie falciformă, care apare când ambii părinți sunt heterozigoți ($\frac{1}{4}$ la fiecare sarcină).

Greșeli frecvente

• Greșit: Heterozigotul este superior pentru orice caracter și în orice mediu.
  Corect: Avantajul heterozigot se referă la caracterul și condițiile comparate.
• Greșit: Dacă heterozigotul are un avantaj, boala homozigotului este benefică.
  Corect: Avantajul într-un context nu face benefică boala în alt genotip.
• Greșit: Heterozigotul $AS$ are anemie falciformă.
  Corect: Heterozigotul $AS$ (trăsătură falciformă) este în general fără simptome majore; boala apare la homozigotul $SS$.

Înainte și după