CARL WOESE: BIOGRAFI, TAXONOMI, ANDRA BIDRAG, VERK - ARTE - 2025

Carl Woese (1928-2012) var en känd amerikansk mikrobiolog vars arbete revolutionerade förståelsen av den mikrobiella världen, liksom hur vi uppfattar förhållandena mellan allt liv på jorden.

Mer än någon annan forskare fokuserade Carl Woese den vetenskapliga världens uppmärksamhet på en immateriell men dominerande mikrobiell värld. Deras arbete gjorde det möjligt för oss att känna till och analysera ett kungarike som sträcker sig långt bortom patogena bakterier.

Carl Richard Woese var en amerikansk mikrobiolog vars arbete revolutionerade förståelsen av den mikrobiella världen. Källa: Don Hamerman

Genom sina verk utvecklade Woese en förståelse för livets utveckling; Detta uppnåddes genom sekvensen av levande varelser, vilket visar att evolutionär historia kan spåras tillbaka till en gemensam förfader.

Under denna undersökning upptäckte Woese dessutom den tredje livsdomen som kallas archaea.

Biografi

Carl Richard Woese föddes 1928 i Syracuse, New York. Han studerade matematik och fysik vid Amherst College i Massachusetts och fick en doktorsexamen. i biofysik vid Yale University 1953.

Woese fick sin utbildning från ledande forskare och nobelpristagare, till exempel hans forskarinstruktör, biofysikern Ernest Pollard, som själv var student till Nobelprisvinnaren i fysik James Chadwick.

Woeses intresse för ursprunget till den genetiska koden och ribosomer utvecklades när han arbetade som biofysiker vid General Electric Research Laboratory. Senare, 1964, bjöd den amerikanska molekylärbiologen Sol Spiegelman honom att gå med i fakulteten vid University of Illinois, där han stannade kvar till sin död (2012).

Woese's Human sida

Enligt hans nära kollegor var Woese djupt engagerad i sitt arbete och var mycket ansvarig för sin forskning. Många säger dock att mikrobiologen hade kul medan han gjorde sina jobb. Dessutom beskrev hans klasskamrater honom som en lysande, resursfull, ärlig, generös och ödmjuk person.

Utmärkelser och distinktioner

Under hela sina år av forskning fick han många utmärkelser och distinktioner, till exempel MacArthur Fellowship. Han var också medlem av United States National Academy of Sciences och Royal Society.

1992 fick Woese Leeuwenhoek-medaljen från Royal Dutch Academy of Arts and Sciences - anses vara den högsta utmärkelsen inom mikrobiologi - och 2002 tilldelades han USA: s National Medal of Science.

År 2003 tilldelades han Crafoord-priset från Kungliga svenska vetenskapsakademin i biovetenskaper, ett parallellt pris till Nobelpriset.

Fastställande av vetenskapliga framsteg för Woeses vision

På 1970-talet klassificerade biologin levande varelser i fem stora riken: växter, djur, svampar, prokaryoter (eller bakterier), enkla celler utan inre struktur och eukaryoter som har en kärna och andra komponenter i sina celler. .

Men framstegen inom molekylärbiologi gjorde det möjligt för Woese att ta en annan titt på grunderna i livet på jorden. På detta sätt visade han att livet i vart och ett av de fem riken har samma bas, liksom samma biokemi och samma genetiska kod.

Den genetiska koden

Efter upptäckten av nukleinsyror, Deoxyribonucleic Acid (DNA) och Ribonucleic Acid (RNA) fastställdes det att den genetiska koden lagras i dessa två makromolekyler. En väsentlig egenskap hos DNA och RNA är att de består av upprepningar av mindre molekyler som kallas nukleotider.

Tack vare detta var det möjligt att konstatera att den stora mångfalden i livet beror på skillnaderna i komponenterna i nukleotiderna i dessa två molekyler.

I detta avseende var Woeses bidrag till hur man förstår och bestämmer strukturen för RNA väsentliga. Efter att ha genomfört dessa undersökningar blev Woese särskilt intresserad av att studera utvecklingen av den genetiska koden.

Molekylär taxonomi

Carl Woese studerade en viss uppsättning genetisk information som finns i så kallade 16-talets mitokondriella RNA. Den genetiska sekvensen för detta RNA har det speciella att det förekommer i genomerna hos alla levande varelser och är mycket bevarat, vilket innebär att det har utvecklats långsamt och kan användas för att spåra evolutionära förändringar under lång tid.

För att studera RNA använde Woese nukleinsyrasekvenseringsteknologi, som fortfarande var mycket primitiv under 1970-talet. Han jämförde ribosomala RNA-sekvenser (rRNA) av olika organismer, främst bakterier och andra mikroorganismer.

Senare, 1977, publicerade han tillsammans med George Fox det första vetenskapligt baserade fylogenetiska trädet i livet. Detta är en karta som avslöjar den storskaliga organisationen av livet och utvecklingen.

De tre domänerna

Evolutionsmodellen som användes före Woese arbete indikerade att levande saker klassificerades i två stora grupper: prokaryoter och eukaryoter. Vidare påpekade han att prokaryoter gav upphov till modernare eukaryoter.

Woese sekvenserade och jämförde dock rRNA-generna för olika levande saker och fann att ju större variationen i gensekvensen för två organismer är, desto större är deras evolutionära divergens.

Dessa fynd tillät honom att föreslå de tre evolutionära linjerna, kallade domäner: Bakterier och Archaea (som representerar prokaryota celler, det vill säga utan en kärna), och Eukarya (eukaryota celler, med en kärna).

Archaeas representerar prokaryota celler, det vill säga utan en kärna. Källa: Kaden 11a

På detta sätt konstaterade Woese att begreppet prokaryoter inte hade någon fylogenetisk motivering och eukaryoter inte härstammar från bakterier, utan är en systergrupp till archaea.

Livets fylogenetiska träd

De tre domänerna representerades i ett fylogenetiskt träd, där evolutionära skillnader visas. I detta träd är avståndet mellan två arter - ritade längs linjerna som förbinder dem - proportionellt mot skillnaden i deras rRNA.

På samma sätt är de som är vitt separerade i trädet mer avlägsna släktingar och genom att kombinera en stor mängd data är det möjligt att uppskatta förhållandena mellan arter och bestämma när en linje avviker från en annan.

Andra bidrag

Woese arbete och fynd hade en djup inverkan på sättet att förstå utvecklingen av jordens och människokroppens mikrobiella ekologi; även utanför de landliga dominanserna.

Bidrag till jordens ekologi

Mikrobiella ekosystem är grunden för jordens biosfär, och innan Woeses sekvensbaserade fylogenetiska ramverk utvecklades fanns det inget meningsfullt sätt att bedöma förhållandena mellan mikrober som utgör den naturliga världen.

Woese upptäckt visade att allt liv på jorden härstammar från ett förfäder tillstånd som fanns 3,8 miljarder år sedan, med de nyckelelement i den moderna cellen redan etablerad.

På detta sätt drevs disciplinen för mikrobiell ekologi från ett döende tillstånd till ett av de mest livliga biologiska områdena med viktiga förgreningar för medicin, vilket demonstreras av Human Microbiome Project.

Human Microbiome Project

Human Microbiome-projektet föreslogs 2008 av United States National Institute of Health (NIH), med Woeses fynd som den grundläggande grunden för detta projekt.

Huvudsyftet med detta stora initiativ är att identifiera och karakterisera de mikrobiella samhällen som finns i människokroppen och att leta efter korrelationerna mellan dynamiken i mikrobiella populationer, människors hälsa och sjukdomar.

Exobiologi

Exobiologi försöker rekonstruera historien om de processer och händelser som är involverade i omvandlingen av biogeniska element, från deras ursprung i nukleosyntes till deras deltagande i Darwinian evolution i solsystemet.

Följaktligen behandlar exobiologi de grundläggande aspekterna av biologi genom en studie av livet utanför jorden. En allmän teori uppstår sedan för utvecklingen av levande system från livlösa ämnen.

Woese koncept införlivades av NASA i dess exobiologiprogram och i filosofierna för dess program för uppdragen som lanserades till Mars för att söka efter livstecken 1975.

Huvudverk

Hans viktigaste verk listas nedan:

- Utveckling av makromolekylär komplexitet (1971), där en enhetlig modell för utvecklingen av makromolekylär komplexitet presenteras.

- Bakteriell evolution (1987). Detta arbete är en historisk beskrivning av hur förhållandet mellan mikrobiologi och evolution börjar förändra begreppen om arten på arten.

- Den universella förfäder (1998). Den beskriver den universella förfäderen som en mångfald av celler som överlever och utvecklas som en biologisk enhet.

- Tolkning av det universella fylogenetiska trädet (2000). Detta arbete hänvisar till hur det universella fylogenetiska trädet inte bara omfattar allt befintligt liv, utan dess rot representerar den evolutionära processen före uppkomsten av nuvarande celltyper.

- Om utvecklingen av celler (2002). I detta arbete presenterar Woese en teori för cellorganisationens utveckling.

- En ny biologi för ett nytt sekel (2004). Det är ett uttalande om behovet av en förändring i strategierna för biologi mot bakgrund av de nya resultaten från den levande världen.

- Kollektiv evolution och den genetiska koden (2006). Presenterar en dynamisk teori för utvecklingen av den genetiska koden.

referenser

1. Woese C, Fox GE. (1977). Den prokaryota domänens fylogenetiska struktur: de primära riken. Hämtad den 11 november från: ncbi.nlm.nih.gov
2. Woese C. (2004). En ny biologi för ett nytt sekel. Översikt av mikrobiologi och molekylärbiologi. Hämtad den 12 november från: ncbi.nlm.nih.gov
3. Rummel J. (2014). Carl Woese, Dick Young och astrobiologiens rötter. Hämtad den 13 november från: ncbi.nlm.nih.gov
4. Goldenfeld, N., Pace, N. (2013). Carl R. Woese (1928-2012). Hämtad den 13 november från: science.sciencemag.org
5. Human Microbiome Project, HMP. Hämtad den 13 november från: hmpdacc.org.
6. Dick S, Strick J. (2004). Det levande universum: NASA och utvecklingen av astrobiologi. Hämtad den 12 november från: Google Scholar
7. Klein H. (1974). Automatiserade livdetekteringsexperiment för Viking-uppdraget till Mars. Hämtad den 12 november från: nlm.nih.gov