CARL WOESE: BIOGRAFIE, TAXONOMIE, DALŠÍ PŘÍSPĚVKY, PRÁCE - ARTE - 2025

Carl Woese (1928–2012) byl renomovaný americký mikrobiolog, jehož práce revolucionizovala chápání mikrobiálního světa a způsob, jakým vnímáme vztahy veškerého života na Zemi.

Carl Woese více než kterýkoli jiný vědec zaměřil pozornost vědeckého světa na nehmotný, ale dominantní mikrobiální svět. Jejich práce nám umožnila poznat a analyzovat království, které daleko přesahuje patogenní bakterie.

Carl Richard Woese byl americký mikrobiolog, jehož práce způsobila revoluci v chápání mikrobiálního světa. Zdroj: Don Hamerman

Prostřednictvím svých prací si Woese vybudoval porozumění vývoji života; Toho bylo dosaženo prostřednictvím sekvence genů živých bytostí, což ukazuje, že evoluční historii lze vysledovat až ke společnému předku.

Během tohoto vyšetřování objevil Woese třetí doménu života známou jako archaea.

Životopis

Carl Richard Woese se narodil v roce 1928 v Syrakusách v New Yorku. Vystudoval matematiku a fyziku na Amherst College v Massachusetts a získal titul PhD. v oboru biofyziky na Yale University v roce 1953.

Woese získal školení od předních vědců a laureátů Nobelovy ceny, jako je jeho absolventský instruktor, biofyzik Ernest Pollard, který byl sám studentem Nobelovy ceny za fyziku Jamesem Chadwickem.

Woese zájem o původ genetického kódu a ribozomů se vyvíjel při práci jako biofyzik v General Electric Research Laboratory. Později, v roce 1964, ho americký molekulární biolog Sol Spiegelman pozval k účasti na fakultě University of Illinois, kde zůstal až do své smrti (2012).

Woese je lidská stránka

Podle jeho blízkých kolegů byl Woese hluboce oddaný své práci a byl svým výzkumem velmi zodpovědný. Mnozí však tvrdí, že mikrobiolog se při své práci bavil. Navíc ho jeho spolužáci popsali jako geniálního, vynalézavého, čestného, ​​štědrého a pokorného člověka.

Ocenění a vyznamenání

Během svých let výzkumu získal řadu ocenění a vyznamenání, jako je například MacArthur Fellowship. Byl také členem Národní akademie věd Spojených států a Královské společnosti.

V roce 1992 získal Woese medaili Leeuwenhoek z Královské nizozemské akademie umění a věd - považovanou za nejvyšší cenu v mikrobiologii - a v roce 2002 mu byla udělena Národní medaile vědy Spojených států.

Podobně v roce 2003 získal Crafoordovu cenu Královské švédské akademie věd v Biosciences, paralelní cenu za Nobelovu cenu.

Stanovení vědeckého pokroku pro Woeseho vizi

V 70. letech biologie klasifikovala živé bytosti do pěti velkých království: rostliny, zvířata, houby, prokaryoty (nebo bakterie), jednoduché buňky bez vnitřní struktury a eukaryoty, které mají v buňkách jádro a další složky..

Pokroky v molekulární biologii však umožnily Woese odlišně se podívat na základy života na Zemi. Tímto způsobem ukázal, že život v každém z pěti království má stejný základ, stejně jako stejnou biochemii a stejný genetický kód.

Genetický kód

Po objevení nukleových kyselin, deoxyribonukleové kyseliny (DNA) a ribonukleové kyseliny (RNA) bylo stanoveno, že genetický kód je uložen v těchto dvou makromolekulách. Základní charakteristikou DNA a RNA je to, že jsou tvořeny repetice menších molekul známých jako nukleotidy.

Díky tomu bylo možné prokázat, že velká rozmanitost života je způsobena rozdíly ve složkách nukleotidů těchto dvou molekul.

V tomto ohledu byly zásadní příspěvky Woese o tom, jak porozumět a určit strukturu RNA. Po provedení těchto zkoušek se Woese obzvláště zajímal o studium vývoje genetického kódu.

Molekulární taxonomie

Carl Woese studoval konkrétní soubor genetických informací nalezených v tzv. Mitochondriální RNA z 16. let. Genetická sekvence této RNA má tu zvláštnost, že se objevuje v genomech všech živých věcí a je vysoce konzervovaná, což znamená, že se vyvinula pomalu a může být použita ke sledování evolučních změn po dlouhou dobu.

Ke studiu RNA použili Woese technologii sekvenování nukleových kyselin, která byla během 70. let stále velmi primitivní. Porovnal ribozomální RNA (rRNA) sekvence různých organismů, především bakterií a jiných mikroorganismů.

Později, v roce 1977, spolu s George Foxem vydal první vědecky založený fylogenetický strom života. Toto je mapa, která odhaluje rozsáhlou organizaci života a průběh evoluce.

Tři domény

Model evoluce, který byl použit před Woeseho prací, naznačoval, že živé bytosti byly rozděleny do dvou velkých skupin: prokaryoty a eukaryoty. Dále poukázal na to, že prokaryoty daly vznik modernějším eukaryotům.

Woese však sekvenoval a porovnával rRNA geny různých živých věcí a zjistil, že čím větší je variace v genové sekvenci dvou organismů, tím větší je jejich evoluční divergence.

Tato zjištění mu umožnila navrhnout tři evoluční linie, nazývané domény: Bakterie a Archaea (představující prokaryotické buňky, tj. Bez jádra) a Eukarya (eukaryotické buňky s jádrem).

Archaeas představují prokaryotické buňky, tj. Bez jádra. Zdroj: Kaden 11a

Tímto způsobem Woese zjistil, že pojem prokaryota neměl fylogenetické zdůvodnění a eukaryoty nepocházely z bakterií, ale jsou sesterskou skupinou pro archaea.

Fylogenetický strom života

Tyto tři domény byly zastoupeny ve fylogenetickém stromu, kde jsou uvedeny vývojové rozdíly. V tomto stromu je vzdálenost mezi dvěma druhy - nakreslena podél linií, které je spojují - úměrná rozdílu v jejich rRNA.

Stejně tak ti, kteří jsou ve stromu značně odděleni, jsou vzdálenějšími příbuznými a kombinací velkého množství dat je možné odhadnout vztahy mezi druhy a určit, kdy se jedna linie liší od druhé.

Ostatní příspěvky

Woeseova práce a nálezy měly hluboký dopad na způsob pochopení vývoje mikrobiální ekologie Země a lidského těla; i mimo pozemské panství.

Příspěvky k ekologii Země

Mikrobiální ekosystémy jsou základem biosféry Země, a než byl vyvinut Woeseův sekvenční fylogenetický rámec, neexistoval žádný smysluplný způsob, jak posoudit vztahy mikrobů, které tvoří přírodní svět.

Woese objev ukázal, že veškerý život na Zemi pochází z rodového státu, který existoval před 3,8 miliardami let, s klíčovými prvky moderní buňky již zavedenými.

Tímto způsobem byla disciplína mikrobiální ekologie poháněna z umírajícího stavu do jednoho z nejživějších oborů biologie s důležitými důsledky pro medicínu, jak dokazuje projekt Human Microbiome Project.

Projekt lidského mikrobiomu

Projekt Human Microbiome Project byl navržen v roce 2008 Národním zdravotním institutem USA (NIH), přičemž Woeseova zjištění jsou základním základem tohoto projektu.

Hlavním cílem této velké iniciativy je identifikovat a charakterizovat mikrobiální společenství přítomná v lidském těle a hledat korelace mezi dynamikou mikrobiálních populací, lidským zdravím a nemocemi.

Exobiologie

Exobiologie se pokouší rekonstruovat historii procesů a událostí zapojených do transformace biogenních prvků, od jejich vzniku v nukleosyntéze až po jejich účast na darwinovském vývoji ve sluneční soustavě.

V důsledku toho exobiologie řeší základní aspekty biologie prostřednictvím studia života mimo Zemi. Obecná teorie pak vyvstává pro vývoj živých systémů z neživé hmoty.

Woeseovy koncepty byly začleněny NASA do jejího exobiologického programu a do filosofie svých programů pro mise, které byly zahájeny na Mars, aby hledaly známky života v roce 1975.

Hlavní práce

Jeho nejdůležitější práce jsou uvedeny níže:

- Vývoj makromolekulární složitosti (1971), kde je představen jednotný model pro vývoj makromolekulární složitosti.

- Bakteriální vývoj (1987). Tato práce je historickým popisem toho, jak vztah mikrobiologie a evoluce začíná měnit představy o původu druhů na Zemi.

- Univerzální předek (1998). Popisuje univerzálního předka jako rozmanitou komunitu buněk, které přežívají a vyvíjejí se jako biologická jednotka.

- Interpretace univerzálního fylogenetického stromu (2000). Tato práce se týká toho, jak univerzální fylogenetický strom zahrnuje nejen veškerý existující život, ale jeho kořen představuje vývojový proces před vznikem současných typů buněk.

- K vývoji buněk (2002). V této práci Woese představuje teorii vývoje buněčné organizace.

- Nová biologie pro nové století (2004). Je to přístup k potřebě změny v přístupu k biologii ve světle nových poznatků živého světa.

- Kolektivní evoluce a genetický kód (2006). Představuje dynamickou teorii pro vývoj genetického kódu.

Reference

1. Woese C, Fox GE. (1977). Fylogenetická struktura prokaryotické domény: primární království. Citováno z 11. listopadu z: ncbi.nlm.nih.gov
2. Woese C. (2004). Nová biologie pro nové století. Recenze mikrobiologie a molekulární biologie. Citováno z 12. listopadu z: ncbi.nlm.nih.gov
3. Rummel J. (2014). Carl Woese, Dick Young a kořeny astrobiologie. Citováno z 13. listopadu z: ncbi.nlm.nih.gov
4. Goldenfeld, N., Pace, N. (2013). Carl R. Woese (1928-2012). Citováno z 13. listopadu z: science.sciencemag.org
5. Projekt lidských mikrobiomů, HMP. Citováno z 13. listopadu z: hmpdacc.org.
6. Dick S, Strick J. (2004). Živý vesmír: NASA a vývoj astrobiologie. Citováno 12. listopadu z: Google Scholar
7. Klein H. (1974). Automatické experimenty detekce života pro misi Viking na Mars. Citováno z 12. listopadu z: nlm.nih.gov