CARL WOESE: BIOGRAFIJA, TAKSONOMIJA, DRUGI PRISPEVKI, DELA - ARTE - 2025

Carl Woese (1928–2012) je bil priznani ameriški mikrobiolog, katerega delo je spremenilo razumevanje mikrobnega sveta, pa tudi način dojemanja odnosov vsega življenja na Zemlji.

Carl Woese je bolj kot kateri koli drug raziskovalec pozornost znanstvenega sveta usmeril v nematerialni, vendar prevladujoči mikrobni svet. Njihovo delo nam je omogočilo, da smo poznali in analizirali kraljestvo, ki sega daleč preko patogenih bakterij.

Carl Richard Woese je bil ameriški mikrobiolog, katerega delo je spremenilo razumevanje mikrobnega sveta. Vir: Don Hamerman

Woese je s svojimi deli razvil razumevanje razvoja življenja; To je bilo doseženo z zaporedjem genov živih bitij, s čimer se je pokazalo, da lahko evolucijsko zgodovino zasledimo do skupnega prednika.

Poleg tega je Woese med to preiskavo odkril tretje področje življenja, znano kot arheje.

Življenjepis

Carl Richard Woese se je rodil leta 1928 v Syracuse v New Yorku. Študiral je matematiko in fiziko na Amherst College v Massachusettsu in doktoriral. leta 1953 na biofiziki na univerzi Yale.

Woese se je izobraževal pri vodilnih raziskovalcih in nobelovcih, kot je njegov diplomirani inštruktor, biofizik Ernest Pollard, ki je bil tudi sam študent nobelovega dobitnika fizike Jamesa Chadwicka.

Zanimanje Woesea za izvor genetskega koda in ribosomov se je razvilo med delom kot biofizik v General Electric Laboratory Research. Kasneje, leta 1964, ga je ameriški molekularni biolog Sol Spiegelman povabil, da se pridruži fakulteti univerze v Illinoisu, kjer je ostal do svoje smrti (2012).

Človeška stran Woeseja

Po besedah ​​njegovih tesnih kolegov je bil Woese globoko predan svojemu delu in je bil zelo odgovoren s svojimi raziskavami. Vendar mnogi pravijo, da se je mikrobiolog zabaval, medtem ko je opravljal svoja dela. Nadalje so ga sošolci opisali kot briljantno, iznajdljivo, pošteno, radodarno in ponižno osebo.

Nagrade in odlikovanja

V svojih letih raziskovanja je prejel številne nagrade in odlikovanja, kot je MacArthur Fellowship. Bil je tudi član Nacionalne akademije znanosti ZDA in Kraljeve družbe.

Leta 1992 je Woese od kraljevske nizozemske akademije znanosti in umetnosti - ki velja za najvišje priznanje mikrobiologije - prejel medaljo Leeuwenhoek, leta 2002 pa je prejel ameriško nacionalno medaljo za znanost.

Podobno je leta 2003 prejel Crafoordovo nagrado Kraljevske švedske akademije znanosti o bioznanosti, vzporedno z Nobelovo nagrado.

Določitev znanstvenega napredka za Woeseovo vizijo

V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je biologija živa bitja razvrstila v pet velikih kraljestev: rastline, živali, glive, prokariote (ali bakterije), preproste celice brez notranje strukture in evkariote, ki imajo v svojih celicah jedro in druge sestavine. .

Vendar je napredek v molekularni biologiji Woeseju omogočil, da je drugačen pogled na osnove življenja na Zemlji. Na ta način je pokazal, da ima življenje v vsakem od petih kraljestev isto bazo, enako biokemijo in isto genetsko kodo.

Genska koda

Po odkritju nukleinskih kislin, deoksiribonukleinske kisline (DNK) in ribonukleinske kisline (RNA) je bilo ugotovljeno, da se v teh dveh makromolekulah hrani genska koda. Bistvena značilnost DNK in RNK je, da jih sestavljajo ponovitve manjših molekul, znanih kot nukleotidi.

Zahvaljujoč temu je bilo mogoče ugotoviti, da je velika raznolikost življenja posledica razlik v sestavnih delih nukleotidov teh dveh molekul.

V zvezi s tem so prispevki Woeseja o tem, kako razumeti in določiti strukturo RNA, bistvenega pomena. Po izvedbi teh raziskav se je Woese še posebej zanimal za proučevanje razvoja genskega koda.

Molekularna taksonomija

Carl Woese je preučeval določen nabor genetskih informacij, ki jih najdemo v tako imenovani 16-mitohondrijski RNA. Gensko zaporedje te RNA ima posebnost, da se pojavlja v genomih vseh živih bitij in je zelo ohranjeno, kar pomeni, da se je razvijalo počasi in ga je mogoče dolgo uporabljati za sledenje evolucijskim spremembam.

Woese je za preučevanje RNA uporabil tehnologijo sekvenciranja nukleinskih kislin, ki je bila v sedemdesetih letih še vedno zelo primitivna. Primerjal je sekvence ribosomske RNA (rRNA) različnih organizmov, predvsem bakterij in drugih mikroorganizmov.

Kasneje, leta 1977, je skupaj z Georgeom Foxom objavil prvo znanstveno utemeljeno filogenetsko drevo življenja. To je zemljevid, ki razkriva obsežno organizacijo življenja in potek evolucije.

Tri domene

Model evolucije, ki je bil uporabljen pred Woesejevim delom, je nakazoval, da so živa bitja razvrščena v dve veliki skupini: prokariote in evkariote. Nadalje je opozoril, da so prokarioti povzročili modernejše evkariote.

Vendar je Woese sekvenciral in primerjal gene rRNA različnih živih bitij in ugotovil, da večje kot je variacija v genskem zaporedju dveh organizmov, večja je njihova evolucijska razhajanja.

Te ugotovitve so mu omogočile, da predlaga tri evolucijske linije, imenovane domene: bakterije in arheje (ki predstavljajo prokariontske celice, torej brez jedra), in evkarja (evkariontske celice z jedrom).

Arheje predstavljajo prokariontske celice, torej brez jedra. Vir: Kaden 11a

Na ta način je Woese ugotovil, da pojem prokarioti nima filogenetske utemeljitve in evkarioti ne izvirajo iz bakterij, ampak so sestrska skupina arhej.

Filogenetsko drevo življenja

Tri domene so bile predstavljene v filogenetskem drevesu, kjer so prikazane evolucijske razlike. V tem drevesu je razdalja med dvema vrstama - narisana vzdolž črt, ki ju povezujejo - sorazmerna z razliko v njihovi rRNA.

Tudi tisti, ki so široko ločeni v drevesu, so bolj oddaljeni sorodniki in z združevanjem velike količine podatkov je mogoče oceniti razmerja med vrstami in ugotoviti, kdaj se ena črta oddalji od druge.

Drugi prispevki

Delo in ugotovitve Woeseja so močno vplivali na način razumevanja razvoja mikrobne ekologije zemlje in človeškega telesa; tudi zunaj prizemnih gospostve.

Prispevki k ekologiji Zemlje

Mikrobni ekosistemi so temelj biosfere Zemlje, in preden je bil razvit filogenetski okvir, ki temelji na Woeseu, ni bilo smiselnega načina ocenjevanja odnosov mikrobov, ki sestavljajo naravni svet.

Odkritje Woese je pokazalo, da vse življenje na Zemlji izvira iz stanja prednikov, ki je obstajalo pred 3,8 milijarde let, pri čemer so bili ključni elementi sodobne celice že vzpostavljeni.

Na ta način se je disciplina mikrobne ekologije poganjala iz umirajočega stanja na eno najbolj živahnih področij biologije s pomembnimi posledicami za medicino, kot je dokazal projekt Human Microbiome.

Projekt človeški mikrobiom

Projekt Človeški mikrobiom je leta 2008 predlagal Nacionalni inštitut za zdravje ZDA (NIH), temeljne osnove tega projekta pa so bile ugotovitve Woeseja.

Glavni cilj te velike pobude je prepoznati in opredeliti mikrobne skupnosti, ki so prisotne v človeškem telesu, in iskati korelacije med dinamiko mikrobne populacije, zdravjem ljudi in boleznimi.

Ekzobiologija

Ekzobiologija poskuša rekonstruirati zgodovino procesov in dogodkov, ki so vključeni v transformacije biogenih elementov, od njihovega nastanka v nukleosintezi do njihove udeležbe v darvinski evoluciji v osončju.

Posledično se v študiji življenja zunaj Zemlje exobiologija loteva temeljnih vidikov biologije. Nato nastane splošna teorija za razvoj živih sistemov iz nežive materije.

Koncept Woese je NASA vključila v svoj program eksobiologije in v filozofije svojih programov za misije, ki so jih leta 1975 sprožili na Mars, da bi iskali znake življenja.

Glavna dela

Spodaj so navedena njegova najpomembnejša dela:

- evolucija makromolekularne zapletenosti (1971), kjer je predstavljen poenoten model evolucije makromolekularne zapletenosti.

- Bakterijska evolucija (1987). To delo je zgodovinski opis, kako začne odnos med mikrobiologijo in evolucijo spreminjati predstave o izvoru vrst na Zemlji.

- Univerzalni prednik (1998). Univerzalnega prednika opisuje kot raznoliko skupnost celic, ki preživi in ​​se razvija kot biološka enota.

- Interpretacija univerzalnega filogenetskega drevesa (2000). To delo se nanaša na to, kako univerzalno filogenetsko drevo ne zajema samo vsega obstoječega življenja, temveč njegov koren predstavlja evolucijski proces pred nastankom trenutnih vrst celic.

- O evoluciji celic (2002). V tem delu Woese predstavlja teorijo za razvoj celične organizacije.

- Nova biologija novega stoletja (2004). Gre za izjavo o potrebi po spremembi pristopov k biologiji glede na nove ugotovitve živega sveta.

- Kolektivna evolucija in genetski zapis (2006). Predstavlja dinamično teorijo razvoja genetskega koda.

Reference

1. Woese C, Fox GE. (1977). Filogenetska zgradba prokariotske domene: primarna kraljestva. Pridobljeno 11. novembra iz: ncbi.nlm.nih.gov
2. Woese C. (2004). Nova biologija za novo stoletje. Pregled mikrobiologije in molekularne biologije. Pridobljeno 12. novembra iz: ncbi.nlm.nih.gov
3. Rummel J. (2014). Carl Woese, Dick Young in korenine astrobiologije. Pridobljeno 13. novembra iz: ncbi.nlm.nih.gov
4. Goldenfeld, N., Pace, N. (2013). Carl R. Woese (1928–2012). Pridobljeno 13. novembra z: science.sciencemag.org
5. Human Microbiome Project, HMP. Pridobljeno 13. novembra iz: hmpdacc.org.
6. Dick S, Strick J. (2004). Živo vesolje: NASA in razvoj astrobiologije. Pridobljeno 12. novembra iz: Google Učenjak
7. Klein H. (1974). Samodejni poskusi odkrivanja življenja za misijo Viking na Mars. Pridobljeno 12. novembra iz: nlm.nih.gov