CARL WOESE: BIOGRAFIA, TAXONÓMIA, ĎALŠIE PRÍSPEVKY, DIELA - ARTE - 2025

Carl Woese (1928 - 2012) bol renomovaný americký mikrobiológ, ktorého práca priniesla revolúciu v chápaní mikrobiálneho sveta, ako aj v spôsobe, akým vnímame vzťahy všetkého života na Zemi.

Carl Woese viac ako ktorýkoľvek iný vedecký pracovník sústredil pozornosť vedeckého sveta na nehmotný, ale dominantný mikrobiálny svet. Ich práca nám umožnila poznať a analyzovať kráľovstvo, ktoré siaha ďaleko za hranice patogénnych baktérií.

Carl Richard Woese bol americký mikrobiológ, ktorého práca spôsobila revolúciu v chápaní mikrobiálneho sveta. Zdroj: Don Hamerman

Woese prostredníctvom svojich diel pochopil vývoj života; Toto sa dosiahlo prostredníctvom sekvencie génov živých bytostí, čo ukazuje, že evolučná história sa dá vysledovať až po spoločného predka.

Počas tohto vyšetrovania Woese objavil tretiu doménu života, ktorá sa nazýva archaea.

životopis

Carl Richard Woese sa narodil v roku 1928 v Syrakúzach v New Yorku. Študoval matematiku a fyziku na Amherst College v Massachusetts a získal titul PhD. v odbore biofyzika na Yale University v roku 1953.

Woese absolvoval školenie od popredných vedcov a laureátov Nobelovej ceny, napríklad od svojho postgraduálneho inštruktora, biofyzika Ernesta Pollarda, ktorý bol sám študentom Nobelovej ceny za fyziku Jamesa Chadwicka.

Woeseov záujem o pôvod genetického kódu a ribozómov sa vyvinul pri práci ako biofyzik vo Všeobecnom výskumnom laboratóriu elektriny. Neskôr, v roku 1964, ho americký molekulárny biológ Sol Spiegelman pozval do fakulty University of Illinois, kde zostal až do svojej smrti (2012).

Woeseho ľudská stránka

Podľa jeho blízkych kolegov bol Woese hlboko oddaný svojej práci a bol veľmi zodpovedný za svoj výskum. Mnohí však tvrdia, že mikrobiológ sa pri svojej práci bavil. Jeho spolužiaci ho okrem toho označili za geniálneho, vynaliezavého, čestného, ​​veľkorysého a pokorného človeka.

Ocenenia a vyznamenania

Počas svojich rokov výskumu získal mnoho ocenení a vyznamenaní, napríklad MacArthur Fellowship. Bol tiež členom Národnej akadémie vied Spojených štátov a Kráľovskej spoločnosti.

V roku 1992 získal Woese medailu Leeuwenhoek od Kráľovskej holandskej akadémie umení a vied - považovanú za najvyššiu cenu v mikrobiológii - a v roku 2002 mu bola udelená Národná medaila vedy USA.

Podobne v roku 2003 získal Crafoordovu cenu Kráľovskej švédskej akadémie vied v Biosciences, paralelnú cenu pre Nobelovu cenu.

Stanovenie vedeckého pokroku pre Woeseho víziu

V sedemdesiatych rokoch biológia klasifikovala živé bytosti do piatich veľkých kráľovstiev: rastliny, zvieratá, huby, prokaryoty (alebo baktérie), jednoduché bunky bez vnútornej štruktúry a eukaryoty, ktoré majú vo svojich bunkách jadro a ďalšie zložky. ,

Pokroky v molekulárnej biológii však umožnili Woesem pozrieť sa na základy života na Zemi odlišne. Týmto spôsobom ukázal, že život v každom z piatich kráľovstiev má rovnaký základ, rovnako ako rovnakú biochémiu a rovnaký genetický kód.

Genetický kód

Po objavení nukleových kyselín, deoxyribonukleovej kyseliny (DNA) a ribonukleovej kyseliny (RNA) sa zistilo, že genetický kód je uložený v týchto dvoch makromolekulách. Základnou charakteristikou DNA a RNA je to, že sú tvorené opakovaniami menších molekúl známych ako nukleotidy.

Vďaka tomu bolo možné dokázať, že veľká rozmanitosť života je spôsobená rozdielmi v zložkách nukleotidov týchto dvoch molekúl.

V tomto ohľade boli podstatné príspevky Woese o tom, ako porozumieť a určiť štruktúru RNA. Po vykonaní týchto výskumov sa Woese obzvlášť zaujímal o štúdium vývoja genetického kódu.

Molekulárna taxonómia

Carl Woese študoval konkrétny súbor genetických informácií nájdených v takzvanej mitochondriálnej RNA z 16. rokov. Genetická sekvencia tejto RNA má zvláštnosť, že sa vyskytuje v genómoch všetkých živých vecí a je vysoko konzervovaná, čo znamená, že sa vyvíjala pomaly a môže byť použitá na sledovanie evolučných zmien po dlhú dobu.

Na štúdium RNA použili Woese technológiu nukleových kyselín, ktorá bola v 70. rokoch stále veľmi primitívna. Porovnával ribozomálne RNA (rRNA) sekvencie rôznych organizmov, predovšetkým baktérií a iných mikroorganizmov.

Neskôr, v roku 1977, spolu s Georgeom Foxom vydal prvý vedecky založený fylogenetický strom života. Toto je mapa, ktorá odhaľuje rozsiahlu organizáciu života a priebeh vývoja.

Tieto tri domény

Evolučný model použitý pred Woeseho prácou naznačoval, že živé veci boli rozdelené do dvoch veľkých skupín: prokaryoty a eukaryoty. Ďalej zdôraznil, že prokaryoty viedli k vzniku modernejších eukaryotov.

Woese však sekvenoval a porovnával rRNA gény rôznych živých vecí a zistil, že čím väčšia je variabilita v génovej sekvencii dvoch organizmov, tým väčšia je ich evolučná divergencia.

Tieto nálezy mu umožnili navrhnúť tri vývojové línie, nazývané domény: Baktérie a Archaea (predstavujúce prokaryotické bunky, to znamená bez jadra) a Eukarya (eukaryotické bunky s jadrom).

Archaeas predstavujú prokaryotické bunky, to znamená bez jadra. Zdroj: Kaden 11a

Týmto spôsobom Woese preukázal, že koncepcia prokaryotov nemá fylogenetické odôvodnenie a eukaryoty nepochádzajú z baktérií, ale sú sesterskou skupinou pre archaea.

Fylogenetický strom života

Tieto tri domény boli zastúpené vo fylogenetickom strome, kde sú uvedené vývojové rozdiely. V tomto strome je vzdialenosť medzi dvoma druhmi - nakreslená pozdĺž čiar, ktoré ich spájajú - úmerná rozdielu v ich rRNA.

Podobne aj tie, ktoré sú vo stromu výrazne oddelené, sú vzdialenejší príbuzní a kombináciou veľkého množstva údajov je možné odhadnúť vzťahy medzi druhmi a určiť, kedy sa jedna línia odchyľuje od druhej.

Iné príspevky

Woeseho práca a zistenia mali zásadný vplyv na spôsob pochopenia rozvoja mikrobiálnej ekológie Zeme a ľudského tela; dokonca aj mimo pozemských panstiev.

Príspevky do ekológie Zeme

Mikrobiálne ekosystémy sú základom biosféry Zeme a predtým, ako sa vyvinul Woeseov fylogenetický rámec založený na sekvenciách, neexistoval žiadny zmysluplný spôsob, ako vyhodnotiť vzťahy mikróbov, ktoré tvoria prírodný svet.

Woese objav ukázal, že všetok život na Zemi pochádza z predkov, ktorý existoval pred 3,8 miliardami rokov, s kľúčovými prvkami modernej bunky už ustanovenými.

Týmto spôsobom bola disciplína mikrobiálnej ekológie poháňaná z umierajúceho stavu do jednej z najživších oblastí biológie s dôležitými dôsledkami pre medicínu, ako to dokazuje projekt Human Microbiome Project.

Projekt ľudského mikrobiómu

Projekt ľudského mikrobiómu navrhol v roku 2008 Národný inštitút zdravia Spojených štátov (NIH), pričom základným základom tohto projektu boli zistenia Woese.

Hlavným cieľom tejto veľkej iniciatívy je identifikovať a charakterizovať mikrobiálne spoločenstvá prítomné v ľudskom tele a hľadať korelácie medzi dynamikou mikrobiálnych populácií, ľudským zdravím a chorobami.

Exobiology

Exobiológia sa pokúša zrekonštruovať históriu procesov a udalostí zapojených do transformácie biogénnych prvkov, od ich vzniku v nukleosyntéze až po ich účasť na darwinovskom vývoji v slnečnej sústave.

Exobiológia sa preto zameriava na základné aspekty biológie prostredníctvom štúdia života mimo Zeme. Potom vznikne všeobecná teória vývoja živých systémov z neživej hmoty.

Woeseho koncepcie boli začlenené NASA do svojho exobiologického programu a do filozofie svojich programov pre misie, ktoré boli spustené na Mars, aby hľadali známky života v roku 1975.

Hlavné diela

Jeho najdôležitejšie diela sú uvedené nižšie:

- vývoj makromolekulárnej komplexnosti (1971), kde sa uvádza jednotný model vývoja makromolekulárnej komplexnosti.

- Bakteriálny vývoj (1987). Táto práca je historickým opisom toho, ako vzťah mikrobiológie a evolúcie začína meniť predstavy o pôvode druhov na Zemi.

- Univerzálny predok (1998). Opisuje univerzálneho predka ako rozmanité spoločenstvo buniek, ktoré prežívajú a vyvíjajú sa ako biologická jednotka.

- Interpretácia univerzálneho fylogenetického stromu (2000). Táto práca sa týka toho, ako univerzálny fylogenetický strom nezahŕňa iba celý existujúci život, ale jeho koreň predstavuje vývojový proces pred vznikom súčasných typov buniek.

- O vývoji buniek (2002). V tejto práci Woese predstavuje teóriu pre vývoj bunkovej organizácie.

- Nová biológia pre nové storočie (2004). Je to vyhlásenie o potrebe zmeny v prístupoch k biológii vzhľadom na nové zistenia živého sveta.

- Kolektívna evolúcia a genetický kód (2006). Predstavuje dynamickú teóriu pre vývoj genetického kódu.

Referencie

1. Woese C, Fox GE. (1977). Fylogenetická štruktúra prokaryotickej domény: primárne kráľovstvo. Získané 11. novembra z: ncbi.nlm.nih.gov
2. Woese C. (2004). Nová biológia pre nové storočie. Prehľady mikrobiológie a molekulárnej biológie. Získané 12. novembra z: ncbi.nlm.nih.gov
3. Rummel J. (2014). Carl Woese, Dick Young a korene astrobiológie. Citované 13. novembra z: ncbi.nlm.nih.gov
4. Goldenfeld, N., Pace, N. (2013). Carl R. Woese (1928 - 2012). Citované 13. novembra z: science.sciencemag.org
5. Projekt ľudského mikrobiómu, HMP. Citované 13. novembra z: hmpdacc.org.
6. Dick S, Strick J. (2004). Živý vesmír: NASA a vývoj astrobiológie. Získané 12. novembra z: Google Scholar
7. Klein H. (1974). Automatické experimenty na detekciu života pre misiu Viking na Mars. Získané 12. novembra z: nlm.nih.gov