CARL WOESE: BIOGRAFIA, TAKSONOMIA, INNE ARTYKUŁY, PRACE - ARTE - 2026

Carl Woese (1928-2012) był znanym amerykańskim mikrobiologiem, którego praca zrewolucjonizowała rozumienie świata drobnoustrojów, a także sposób, w jaki postrzegamy związki wszelkiego życia na Ziemi.

Bardziej niż jakikolwiek inny badacz Carl Woese skupił uwagę świata naukowego na niematerialnym, ale dominującym świecie mikroorganizmów. Ich praca pozwoliła nam poznać i przeanalizować królestwo, które wykracza daleko poza chorobotwórcze bakterie.

Carl Richard Woese był amerykańskim mikrobiologiem, którego praca zrewolucjonizowała rozumienie świata drobnoustrojów. Źródło: Don Hamerman

Poprzez swoje prace Woese rozwinął rozumienie rozwoju życia; Osiągnięto to poprzez sekwencję genów istot żywych, pokazując w ten sposób, że historia ewolucji może sięgać wstecz do wspólnego przodka.

Co więcej, podczas tego badania Woese odkrył trzecią domenę życia, znaną jako archeony.

Biografia

Carl Richard Woese urodził się w 1928 roku w Syracuse w stanie Nowy Jork. Studiował matematykę i fizykę w Amherst College w Massachusetts i uzyskał tytuł doktora. Doktorat z biofizyki na Uniwersytecie Yale w 1953 roku.

Woese odbył szkolenie u czołowych badaczy i laureatów Nagrody Nobla, takich jak jego dyplomowany instruktor, biofizyk Ernest Pollard, który sam był studentem noblisty w dziedzinie fizyki Jamesa Chadwicka.

Zainteresowanie Woese'a pochodzeniem kodu genetycznego i rybosomów rozwinęło się podczas pracy jako biofizyk w General Electric Research Laboratory. Później, w 1964 roku, amerykański biolog molekularny Sol Spiegelman zaprosił go na wydział Uniwersytetu Illinois, gdzie pozostał aż do śmierci (2012).

Ludzka strona Woese

Według jego bliskich kolegów, Woese był głęboko oddany swojej pracy i był bardzo odpowiedzialny za swoje badania. Jednak wielu twierdzi, że mikrobiolog dobrze się bawił podczas wykonywania swojej pracy. Co więcej, jego koledzy z klasy opisywali go jako błyskotliwą, zaradną, uczciwą, hojną i pokorną osobę.

Nagrody i wyróżnienia

Przez lata swoich badań otrzymał wiele nagród i wyróżnień, m.in. MacArthur Fellowship. Był także członkiem Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych i Towarzystwa Królewskiego.

W 1992 roku Woese otrzymał Medal Leeuwenhoek od Królewskiej Holenderskiej Akademii Sztuk i Nauk - uznawany za najwyższą nagrodę w dziedzinie mikrobiologii - aw 2002 roku został odznaczony Narodowym Medalem Nauki Stanów Zjednoczonych.

Podobnie, w 2003 r. Otrzymał nagrodę Crafoord przyznaną przez Królewską Szwedzką Akademię Nauk w dziedzinie nauk biologicznych, będącą równoległą nagrodą Nobla.

Określanie postępów naukowych w wizji Woese

W latach siedemdziesiątych biologia sklasyfikowała żywe istoty do pięciu dużych królestw: roślin, zwierząt, grzybów, prokariotów (lub bakterii), prostych komórek bez struktury wewnętrznej oraz eukariontów, które mają jądro i inne składniki w swoich komórkach. .

Jednak postęp w biologii molekularnej pozwolił Woese spojrzeć na podstawy życia na Ziemi z innej perspektywy. W ten sposób pokazał, że życie w każdym z pięciu królestw ma tę samą podstawę, taką samą biochemię i ten sam kod genetyczny.

Kod genetyczny

Po odkryciu kwasów nukleinowych, kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) i kwasu rybonukleinowego (RNA) ustalono, że kod genetyczny jest przechowywany w tych dwóch makrocząsteczkach. Zasadniczą cechą DNA i RNA jest to, że składają się one z powtórzeń mniejszych cząsteczek zwanych nukleotydami.

Dzięki temu udało się ustalić, że duża różnorodność życia wynika z różnic w składowych nukleotydów tych dwóch cząsteczek.

W związku z tym wkład Woese dotyczący sposobu zrozumienia i określenia struktury RNA był istotny. Po przeprowadzeniu tych badań Woese szczególnie zainteresował się badaniem ewolucji kodu genetycznego.

Taksonomia molekularna

Carl Woese zbadał określony zestaw informacji genetycznych znalezionych w tak zwanym mitochondrialnym RNA 16s. Sekwencja genetyczna tego RNA ma tę szczególną cechę, że pojawia się w genomach wszystkich żywych istot i jest wysoce konserwatywna, co oznacza, że ​​ewoluowała powoli i może być używana do śledzenia zmian ewolucyjnych przez długi czas.

Aby zbadać RNA, Woese wykorzystał technologię sekwencjonowania kwasów nukleinowych, która w latach 70. była wciąż bardzo prymitywna. Porównał sekwencje rybosomalnego RNA (rRNA) różnych organizmów, głównie bakterii i innych mikroorganizmów.

Później, w 1977 roku, wraz z Georgem Foxem opublikował pierwsze filogenetyczne drzewo życia oparte na nauce. Jest to mapa, która ukazuje organizację życia na dużą skalę i przebieg ewolucji.

Trzy domeny

Model ewolucji użyty przed pracą Woese wskazywał, że istoty żywe zostały podzielone na dwie duże grupy: prokariota i eukarionty. Ponadto wskazał, że prokarionty dały początek bardziej nowoczesnym eukariontom.

Jednak Woese zsekwencjonował i porównał geny rRNA różnych żywych istot i odkrył, że im większa jest zmienność sekwencji genów dwóch organizmów, tym większa jest ich ewolucyjna dywergencja.

Te odkrycia pozwoliły mu zaproponować trzy linie ewolucyjne, zwane domenami: Bacteria i Archaea (reprezentujące komórki prokariotyczne, to znaczy bez jądra) oraz Eukarya (komórki eukariotyczne z jądrem).

Archaeas reprezentują komórki prokariotyczne, to znaczy bez jądra. Źródło: Kaden 11a

W ten sposób Woese ustalił, że koncepcja prokariontów nie ma uzasadnienia filogenetycznego, a eukarionty nie pochodzą od bakterii, ale są siostrzaną grupą archeonów.

Filogenetyczne drzewo życia

Trzy domeny zostały przedstawione w drzewie filogenetycznym, na którym pokazane są różnice ewolucyjne. Na tym drzewie odległość między dwoma gatunkami - narysowana wzdłuż linii, które je łączą - jest proporcjonalna do różnicy w ich rRNA.

Podobnie osoby znacznie oddzielone w drzewie są bardziej odleglejszymi krewnymi, a dzięki połączeniu dużej ilości danych można oszacować relacje między gatunkami i określić, kiedy jedna linia oddzieliła się od drugiej.

Inne składki

Prace i odkrycia Woese wywarły głęboki wpływ na sposób rozumienia rozwoju mikrobiologicznej ekologii ziemi i organizmu ludzkiego; nawet poza ziemskimi królestwami.

Wkład w ekologię Ziemi

Ekosystemy drobnoustrojów są podstawą biosfery Ziemi, a przed opracowaniem struktury filogenetycznej opartej na sekwencjach Woese nie było żadnego sensownego sposobu oceny związków mikrobów tworzących świat przyrody.

Odkrycie Woese wykazało, że całe życie na Ziemi wywodzi się ze stanu przodków, który istniał 3,8 miliarda lat temu, a kluczowe elementy współczesnej komórki są już ustalone.

W ten sposób dyscyplina ekologii drobnoustrojów została przeniesiona ze stanu umierającego do jednej z najbardziej tętniących życiem dziedzin biologii o ważnych konsekwencjach dla medycyny, jak wykazał projekt Human Microbiome Project.

Projekt ludzkiego mikrobiomu

Projekt Ludzkiego Mikrobiomu został zaproponowany w 2008 roku przez Narodowy Instytut Zdrowia Stanów Zjednoczonych (NIH), a odkrycia Woese są fundamentalną podstawą tego projektu.

Głównym celem tej wielkiej inicjatywy jest zidentyfikowanie i scharakteryzowanie zbiorowisk drobnoustrojów obecnych w ludzkim ciele oraz poszukiwanie korelacji między dynamiką populacji drobnoustrojów, zdrowiem człowieka i chorobami.

Egzobiologia

Egzobiologia podejmuje próbę odtworzenia historii procesów i wydarzeń związanych z przemianami pierwiastków biogennych, od ich powstania w nukleosyntezie po udział w darwinowskiej ewolucji w Układzie Słonecznym.

W rezultacie egzobiologia zajmuje się podstawowymi aspektami biologii poprzez badanie życia poza Ziemią. Powstaje więc ogólna teoria dotycząca ewolucji żywych systemów z materii nieożywionej.

Koncepcje Woese zostały włączone przez NASA do jej programu egzobiologii i do filozofii jej programów dotyczących misji, które zostały wysłane na Marsa w celu poszukiwania oznak życia w 1975 roku.

Główne prace

Jego najważniejsze prace wymieniono poniżej:

- Ewolucja złożoności makrocząsteczkowej (1971), w której przedstawiono ujednolicony model ewolucji złożoności makromolekularnej.

- Ewolucja bakterii (1987). Ta praca jest historycznym opisem tego, jak związek między mikrobiologią a ewolucją zaczyna zmieniać koncepcje dotyczące pochodzenia gatunków na Ziemi.

- Przodek uniwersalny (1998). Opisuje uniwersalnego przodka jako zróżnicowaną społeczność komórek, która przetrwa i ewoluuje jako jednostka biologiczna.

- Interpretacja uniwersalnego drzewa filogenetycznego (2000). Ta praca odnosi się do tego, że uniwersalne drzewo filogenetyczne nie tylko obejmuje całe istniejące życie, ale jego korzeń reprezentuje proces ewolucyjny przed pojawieniem się obecnych typów komórek.

- O ewolucji komórek (2002). W tej pracy Woese przedstawia teorię ewolucji organizacji komórkowej.

- Nowa biologia na nowy wiek (2004). To stwierdzenie o potrzebie zmiany podejścia do biologii w świetle nowych odkryć świata żywego.

- Ewolucja zbiorowa i kod genetyczny (2006). Przedstawia dynamiczną teorię ewolucji kodu genetycznego.

Bibliografia

1. Woese C, Fox GE. (1977). Struktura filogenetyczna domeny prokariotycznej: królestwa pierwotne. Pobrane 11 listopada z: ncbi.nlm.nih.gov
2. Woese C. (2004). Nowa biologia na nowy wiek. Przeglądy mikrobiologii i biologii molekularnej. Pobrane 12 listopada z: ncbi.nlm.nih.gov
3. Rummel J. (2014). Carl Woese, Dick Young i korzenie astrobiologii. Pobrane 13 listopada z: ncbi.nlm.nih.gov
4. Goldenfeld, N., Pace, N. (2013). Carl R. Woese (1928-2012). Pobrane 13 listopada z: science.sciencemag.org
5. Projekt mikrobiomu ludzkiego, HMP. Pobrane 13 listopada z: hmpdacc.org.
6. Dick S, Strick J. (2004). Żywy wszechświat: NASA i rozwój astrobiologii. Pobrane 12 listopada z: Google Scholar
7. Klein H. (1974). Zautomatyzowane eksperymenty wykrywania życia podczas misji Wikingów na Marsa. Pobrane 12 listopada z: nlm.nih.gov