Wilhelm Weinberg: autor Hardyho-Weinbergova zákona a průkopník genetiky
Wilhelm Weinberg – průkopník genetiky a autor Hardyho-Weinbergova zákona. Poznej život, objevy a vliv lékaře, který změnil chápání dědičnosti.
Wilhelm Weinberg (1862–1937) byl německý židovský lékař, který se stal významným genetikem. Byl porodníkem a gynekologem, ordinoval ve Stuttgartu. V roce 1908 vyslovil princip, který později vešel ve známost jako Hardyho-Weinbergův zákon. Weinberg je také považován za prvního, kdo vysvětlil vliv zkreslení pozorování v genetice.
Přínos: Hardyho–Weinbergův zákon
Weinberg nezávisle na anglickém matematikovi G. H. Hardym formuloval v roce 1908 zásadní princip populační genetiky, dnes označovaný jako Hardyho–Weinbergův zákon. Tento zákon popisuje, jak se v nepodléhající evolučním silám (tj. bez výběru, mutací, migrace apod.) udržují frekvence alel a genotypů z generace na generaci.
Matematicky se zákon vyjadřuje pro dvoualelový lokus pomocí vztahu pro genotypové frekvence:
pokud jsou frekvence alel p a q (p + q = 1), pak očekávané genotypové frekvence jsou p² (homozygot pro první alelu), 2pq (heterozygot) a q² (homozygot pro druhou alelu).
Podmínky, za kterých platí Hardyho–Weinbergova rovnováha:
- velká (prakticky nekonečná) populace
- náhodné páření
- žádný přirozený výběr mezi genotypy
- žádné nové mutace měnící alely
- žádná migrace (genový tok) do nebo z populace
Tento model slouží jako základní nulová hypotéza v populační a lékařské genetice: pokud skutečné genotypové frekvence odchylují od očekávaných podle Hardyho–Weinberga, naznačuje to působení evolučních sil, výběru, non‑random páření nebo technických/observačních chyb.
Aplikace v lékařské genetice
Hardyho–Weinbergův zákon se běžně používá k odhadu frekvence nosičů (heterozygotů) u autosomálně recesivních nemocí. Pokud je známa prevalence onemocnění q², lze odhadnout q = √(q²) a následně přibližnou frekvenci nosičů 2pq (pro malé q je to přibližně 2q). To má praktické využití při populačním screeningu, genetickém poradenství a plánování veřejného zdraví.
Zkreslení pozorování a metoda opravy
Weinberg také upozornil na problém, že data z rodin nebo klinických souborů bývají často zkreslená způsobem, který ovlivní odhad genetických parametrů — například když jsou do studie zařazovány rodiny podle přítomnosti postiženého jedince (ascertainment). Popisy takového zkreslení a návrhy, jak jej zohlednit při analýze rodokmenů a odhadech dědičnosti, patří k Weinbergovým zásadním příspěvkům. Jeho práce přispěla k rozvoji metod, které dovolují korigovat výsledky tak, aby lépe odrážely skutečné populační frekvence.
Život a odkaz
Weinberg zůstal po většinu života aktivním klinickým lékařem a své genetické myšlenky publikoval v odborných článcích. Přestože Hardy a Weinberg formulovali stejný princip nezávisle na sobě, pojmenování zákona kombinuje oba autory. Weinbergovo jméno se dnes běžně zmiňuje v učebnicích genetiky a jeho práce je považována za základ moderní populační a lékařské genetiky.
Je třeba zdůraznit, že Weinbergova vědecká činnost měla praktický dopad především v tom, že poskytla jednoduchý matematický rámec pro rozpoznání, kdy je populace v rovnováze, a kdy jsou přítomny faktory měnící genetickou strukturu. Díky tomu se jeho zákon stal nezbytným nástrojem pro genetické poradenství, populační studie a epidemiologii dědičných onemocnění.
Život
Weinberg se narodil ve Stuttgartu, vystudoval medicínu v Tübingenu a Mnichově a v roce 1886 získal doktorát. V roce 1889 se vrátil do Stuttgartu, kde vedl rozsáhlou gynekologickou a porodnickou praxi až do svého odchodu do důchodu v Tübingenu několik let před svou smrtí v roce 1937. Velkou část svého akademického života věnoval studiu genetiky, zejména aplikaci zákonů dědičnosti v populacích.
Hardyho-Weinbergův zákon
Weinberg vyvinul princip genetické rovnováhy nezávisle na britském matematikovi G. H. Hardym. Své myšlenky vyložil v přednášce 13. ledna 1908, tedy asi šest měsíců předtím, než byl Hardyho článek publikován v angličtině. Jeho přednáška byla později téhož roku otištěna v ročence společnosti.
Weinbergův přínos nebyl v anglicky mluvícím světě více než 35 let uznán. Curt Stern, německý genetik, který před druhou světovou válkou emigroval do Spojených států, ve svém krátkém článku v časopise Science poukázal na to, že Weinbergův výklad byl dřívější a obsáhlejší než Hardyho.
Zkreslení zjišťování
Weinberg byl průkopníkem studií dvojčat a vyvinul techniky analýzy fenotypové variability. Jeho cílem bylo rozdělit tuto variabilitu na genetickou a environmentální složku. Přitom si uvědomil, že mnoho jeho výpočtů ovlivňuje zkreslení, a vytvořil metody, které toto zkreslení korigují.
Weinberg si všiml, že podíl homozygotů v rodinných studiích klasických recesivních genetických onemocnění obecně překračuje očekávaný mendelovský poměr 1:4, a vysvětlil, že je to důsledek zkreslení při zjišťování. Při své práci s albínskými dětmi si uvědomil, že v některých rodinách, kde oba rodiče nesou recesivní mutaci, se náhodou nevyskytuje žádné albínské dítě. Zdůvodnil to tím, že mnoho párů, které jsou přenašeči, nebylo započítáno, a předvedl metody pro korekci výsledků tak, aby se dosáhlo očekávaných mendelovských poměrů.
Objevil odpověď na několik zdánlivých paradoxů způsobených zkreslením zjišťování. Například vysvětlil, že důvodem, proč jsou rodiče jako celek plodnější než jejich děti, je to, že děti musí nutně pocházet od plodných rodičů.
Stejně tak si uvědomoval, že ascertainment je zodpovědný za jev známý jako genetická anticipace, tedy tendence k tomu, aby se genetická nemoc projevila dříve v životě a se zvýšenou závažností v pozdějších generacích. Weinberg rozpoznal, že je to proto, že tyto pozdější generace jsou potomky té vybrané skupiny dřívějších nositelů, kteří se úspěšně rozmnožili.
Mezi další Weinbergovy příspěvky ke statistické genetice patřil první odhad míry dvojčat. Uvědomil si, že jednovaječná dvojčata musí být stejného pohlaví, zatímco neidentická dvojčata mohou být stejného nebo opačného pohlaví, a proto Weinberg odvodil vzorec pro odhad četnosti MZ a DZ dvojčat z poměru počtu dvojčat stejného a opačného pohlaví k celkovému počtu matek. Weinberg také odhadl, že dědičnost samotného dvojčatování se blíží nule.
Vyhledávání