CARL WOESE: ÉLETRAJZ, TAXONÓMIA, EGYÉB KÖZLEMÉNYEK, MŰVEK - ARTE - 2024

Carl Woese (1928-2012) híres amerikai mikrobiológus volt, akinek a munkája forradalmasította a mikrobiális világ megértését, valamint azt, ahogyan a Föld egész életének kapcsolatát érzékeljük.

Carl Woese, mint bármely más kutató, a tudományos világ figyelmét egy immateriális, de domináns mikrobiális világra összpontosította. Munkájuk lehetővé tette számunkra, hogy megismerjük és elemezzük a királyságot, amely messze túlmutat a patogén baktériumokon.

Carl Richard Woese amerikai mikrobiológus volt, akinek munkája forradalmasította a mikrobiális világ megértését. Forrás: Don Hamerman

Művei révén Woese megértette az élet fejlődését; Ezt az élőlények génszekvenciájával valósították meg, ezáltal megmutatva, hogy az evolúciós történelem egy közös ősre vezethető vissza.

Ezen felül a vizsgálat során Woese felfedezte az élet harmadik területét, az archaea néven ismertté vált.

Életrajz

Carl Richard Woese 1928-ban született Syracuse-ban, New York-ban. Matematikát és fizikát tanult a Massachusetts-i Amherst Főiskolán, és PhD diplomát szerzett. biofizika a Yale Egyetemen 1953-ban.

Woese képzéseit vezető kutatók és Nobel-díjasok kapta, mint például diplomás oktató, Ernest Pollard biofizikus, aki maga a fizika Nobel-díjas James Chadwick tanulója volt.

Woese érdeklődése a genetikai kód és a riboszóma eredete iránt az Általános Elektromos Kutatólaboratóriumban biofizikusként dolgozott. Később, 1964-ben Sol Spiegelman amerikai molekuláris biológus meghívta őt, hogy csatlakozzon az Illinoisi Egyetem karához, ahol haláláig (2012) maradt.

Woese emberi oldala

Közeli kollégái szerint Woese mélyen elkötelezett a munkája iránt és nagyon felelősségteljes volt kutatásainál. Sokan azonban azt mondják, hogy a mikrobiológusnak szórakoznia kellett a munkája során. Osztálytársai ezenkívül ragyogó, leleményes, becsületes, nagylelkű és alázatos embernek írták le.

Díjak és kitüntetések

Kutatási éve során számos díjat és kitüntetést kapott, például a MacArthur ösztöndíjat. Tagja volt az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémia és a Királyi Társaságnak is.

1992-ben Woese megkapta a Leeuwenhoek-érmet a Holland Holland Királyi Művészeti és Tudományos Akadémiától - amelyet a mikrobiológia legmagasabb díjának ítéltek -, és 2002-ben az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Éremét kapta.

Hasonlóképpen, 2003-ban elnyerte a Svéd Királyi Tudományos Akadémia Crafoord-díját a biológiai tudományokban, ezzel párhuzamosan a Nobel-díjat.

Meghatározza Woese látásának tudományos előrelépését

Az 1970-es években a biológia az élőlényeket öt nagy királyságba sorolta: növények, állatok, gombák, prokarióták (vagy baktériumok), belső szerkezet nélküli egyszerű sejtek és eukarióták, amelyek sejtmagjában és más összetevőiben vannak..

A molekuláris biológia fejlődése azonban lehetővé tette Woese számára, hogy másképp tekintse meg a földi élet alapjait. Ilyen módon megmutatta, hogy az élet mind az öt királyságban azonos bázissal rendelkezik, ugyanolyan biokémiával és genetikai kóddal rendelkezik.

A genetikai kód

A nukleinsavak, a dezoxiribonukleinsav (DNS) és a ribonukleinsav (RNS) felfedezése után megállapítottuk, hogy a genetikai kód e két makromolekulában tárolódik. A DNS és az RNS egyik alapvető jellemzője, hogy kisebb molekula ismétlődéseiből állnak, nukleotidokként ismertek.

Ennek köszönhetően megállapítható volt, hogy az élet nagy változatossága e két molekula nukleotidjainak alkotóelemei közötti különbségeknek köszönhető.

Ebben a tekintetben alapvető fontosságú volt Woese hozzájárulása az RNS szerkezetének megértéséhez és meghatározásához. E vizsgálatok elvégzése után Woese különösen érdeklődött a genetikai kód evolúciójának tanulmányozása iránt.

Molekuláris taxonómia

Carl Woese egy olyan genetikai információt vizsgált, amely megtalálható az úgynevezett 16-as mitokondriális RNS-ben. Ennek az RNS-nek a genetikai szekvenciája az a sajátossága, hogy az összes élőlény genomjában megjelenik, és erősen konzerválódott, ami azt jelenti, hogy lassan fejlődik és hosszú ideig felhasználható az evolúciós változások nyomon követésére.

Az RNS vizsgálatához Woese nukleinsav-szekvenálási technológiát alkalmazott, amely még az 1970-es években is nagyon primitív volt. Összehasonlította a különféle organizmusok, elsősorban a baktériumok és más mikroorganizmusok riboszómális RNS (rRNS) szekvenciáit.

Később, 1977-ben, George Fox-szal közzétette az első tudományosan megalapozott filogenetikai fát. Ez egy térkép, amely felfedi az élet nagyszabású szervezését és az evolúció menetét.

A három domain

A Woese munkája előtt alkalmazott evolúciós modell jelezte, hogy az élő dolgokat két nagy csoportba sorolják: prokarióták és eukarióták. Ezenkívül rámutatott, hogy a prokarióták modernebb eukariótákat eredményeztek.

Woese azonban szekvenálta és összehasonlította a különféle élőlények rRNS-génjeit és megállapította, hogy minél nagyobb a két organizmus génszekvenciájának variációja, annál nagyobb az evolúciós eltérésük.

Ezek az eredmények lehetővé tették számára a doménnek nevezett három evolúciós vonal javaslatát: baktériumok és Archaea (prokarióta sejteket képviselnek, vagyis mag nélkül) és Eukarya (eukarióta sejtek, maggal).

Az archaeák prokarióta sejteket képviselnek, vagyis mag nélkül. Forrás: Kaden 11a

Így Woese megállapította, hogy a prokarióták fogalmának nincs filogenetikai indoklása, és az eukarióták nem baktériumokból származnak, hanem az archaea testvére.

Az élet filogenetikai fája

A három domént filogenetikai fában ábrázoltuk, ahol az evolúciós különbségeket mutatjuk be. Ebben a fában a két faj közötti távolság - az őket összekötő vonalak mentén húzva - arányos az rRNS különbségével.

Hasonlóképpen, a fában széles körben elkülönültek távoli rokonok, és nagy mennyiségű adat kombinálásával meg lehet becsülni a fajok közötti kapcsolatokat és meghatározni, hogy az egyik vonal eltér-e a másiktól.

Egyéb hozzájárulások

Woese munkája és megállapításai nagymértékben befolyásolták a föld és az emberi test mikrobiológiai ökológiájának fejlődésének megértését; még a földi dominanciákon kívül is.

Hozzájárulások a Föld ökológiájához

A mikrobiális ökoszisztémák képezik a Föld bioszféra alapját, és még mielőtt Woese szekvencia-alapú filogenetikai keretét kifejlesztették, nem volt értelmes módszer a természetes világot alkotó mikrobák kapcsolatának felmérésére.

Woese felfedezése bebizonyította, hogy a Föld egész élete egy ősi állapotból származik, amely 3,8 milliárd évvel ezelőtt létezett, a modern sejt legfontosabb elemeivel már felállítva.

Ily módon a mikrobiális ökológia tudományágát haldokló állapotból a biológia egyik legélénkebb területére hajtották, amely az orvostudomány szempontjából jelentős következményekkel jár, ahogyan azt a Humán Mikrobióm Projekt bemutatta.

Humán mikrobióm-projekt

Az emberi mikrobióm projektet 2008-ban az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézete (NIH) javasolta, Woese megállapításai pedig a projekt alapját képezik.

Ennek a nagy kezdeményezésnek a fő célja az emberi testben található mikrobiális közösségek azonosítása és jellemzése, valamint a mikrobiális populációk dinamikája, az emberi egészség és a betegségek közötti összefüggések keresése.

Exobiology

Az exobiológia megkísérli rekonstruálni a biogén elemek átalakulásában részt vevő folyamatok és események történetét, a nukleoszintézis kezdetétől kezdve a naprendszer darwini evolúcióban való részvételéig.

Következésképpen az exobiológia a biológia alapvető szempontjaival foglalkozik a Földön kívüli élet tanulmányozásával. Ezután felmerül egy általános elmélet az élő rendszereknek az élettelen anyagból történő fejlődéséhez.

Woese fogalmait a NASA beépítette exobiológiai programjába és az 1975-ben az élet jeleinek kutatására Marsba indított missziók programjainak filozófiájába.

Fő művek

Legfontosabb művei az alábbiakban vannak felsorolva:

- A makromolekuláris komplexitás evolúciója (1971), ahol bemutatják a makromolekuláris komplexitás evolúciójának egységes modelljét.

- Bakteriális fejlődés (1987). Ez a munka egy történelmi leírás arról, hogy a mikrobiológia és az evolúció közötti kapcsolat miként kezdi megváltoztatni a fajok földi eredetével kapcsolatos fogalmakat.

- Az egyetemes őse (1998). Leírja az egyetemes ősöket, mint a sejtek sokrétű közösségét, amely túlél és biológiai egységként fejlődik ki.

- Az univerzális filogenetikai fa értelmezése (2000). Ez a munka arra utal, hogy az univerzális filogenetikai fa nemcsak az összes létező életet lefedi, hanem gyökere az evolúciós folyamatot reprezentálja a jelenlegi sejttípusok megjelenése előtt.

- A sejtek fejlődéséről (2002). Ebben a munkában Woese elméletet mutat be a sejtszervezet fejlődéséről.

- Új biológia az új évszázad számára (2004). Ez egy nyilatkozat arról, hogy meg kell változtatni a biológiai megközelítést az élő világ új felfedezéseinek fényében.

- Kollektív evolúció és a genetikai kód (2006). Dinamikus elméletet mutat be a genetikai kód fejlődéséhez.

Irodalom

1. Woese C, Fox GE. (1977). A prokarióta domén filogenetikus szerkezete: az elsődleges királyságok. A lap eredeti címe: ncbi.nlm.nih.gov
2. Woese C. (2004). Új biológia az új évszázad számára. Mikrobiológiai és molekuláris biológiai áttekintések. A lap eredeti címe: ncbi.nlm.nih.gov
3. Rummel J. (2014). Carl Woese, Dick Young és az asztrobiológia gyökerei. A lap eredeti címe: ncbi.nlm.nih.gov
4. Goldenfeld, N., Pace, N. (2013). Carl R. Woese (1928-2012). A lap eredeti címe: Science.sciencemag.org
5. Humán Mikrobióm Projekt, HMP. A lap eredeti címe: hmpdacc.org.
6. Dick S, Strick J. (2004). Az élő világegyetem: a NASA és az asztrobiológia fejlődése. Visszakeresve: november 12-én: Google Scholar
7. Klein H. (1974). Automatizált életérzékelési kísérletek a Viking Mars-missziójához. A lap eredeti címe: nlm.nih.gov