CARL WOESE: BIOGRAFIJA, TAKSONOMIJA, DRUGI PRILOZI, DJELA - ARTE - 2025

Carl Woese (1928.-2012.) Bio je poznati američki mikrobiolog čiji je rad revolucionirao razumijevanje mikrobnog svijeta, kao i način na koji percipiramo odnose cijelog života na Zemlji.

Carl Woese je više od bilo kojeg drugog istraživača usredotočio pozornost znanstvenog svijeta na nematerijalni, ali dominantni mikrobni svijet. Njihov rad omogućio nam je poznavanje i analiziranje kraljevstva koje se proteže daleko izvan patogenih bakterija.

Carl Richard Woese bio je američki mikrobiolog čiji je rad revolucionirao razumijevanje mikrobnog svijeta. Izvor: Don Hamerman

Kroz svoja djela Woese je razvio razumijevanje razvoja života; To je postignuto nizom gena živih bića, pokazujući tako da se evolucijska povijest može pratiti do zajedničkog pretka.

Nadalje, tijekom ovog istraživanja, Woese je otkrio treće područje života poznato kao arheje.

Biografija

Carl Richard Woese rođen je 1928. godine u Syracuse u New Yorku. Studirao je matematiku i fiziku na Amherst College u Massachusettsu i stekao doktorat. iz biofizike na Sveučilištu Yale 1953. godine.

Woese je svoje obrazovanje stekao od vodećih istraživača i dobitnika Nobelove nagrade, poput diplomiranog instruktora, biofizičara Ernesta Pollarda, koji je i sam bio student dobitnika Nobelove nagrade za fiziku Jamesa Chadwicka.

Woosovo zanimanje za podrijetlo genetskog koda i ribosoma razvijalo se dok je radio kao biofizičar u General Electric Laboratory Research. Kasnije, 1964. godine, američki molekularni biolog Sol Spiegelman pozvao ga je da se upiše na fakultet Sveučilišta u Illinoisu, gdje je ostao do smrti (2012.).

Woeseova ljudska strana

Prema riječima njegovih bliskih kolega, Woese je bio duboko predan svom poslu i bio je vrlo odgovoran sa svojim istraživanjima. Međutim, mnogi kažu da se mikrobiolog zabavljao radeći svoj posao. Nadalje, njegovi razrednici opisali su ga kao sjajnu, snalažljivu, iskrenu, velikodušnu i skromnu osobu.

Nagrade i odlikovanja

Tijekom godina istraživanja dobio je mnogo nagrada i odlikovanja, poput MacArthur Fellowship. Također je bio član Nacionalne akademije znanosti i Kraljevskog društva Sjedinjenih Država.

1992. godine Woese je dobio Leeuwenhoek medalju od Kraljevske nizozemske akademije umjetnosti i znanosti - koja se smatra najvišim priznanjem u mikrobiologiji - a 2002. godine nagrađena je Nacionalnom medaljom za znanost Sjedinjenih Država.

Slično tome, 2003. godine dobio je Crafoordovu nagradu Kraljevske švedske akademije znanosti o bioznanosti, paralelnu nagradu s Nobelovom nagradom.

Utvrđivanje znanstvenog napretka za Woeseovu viziju

U 1970-im biologija je živa bića razvrstala u pet velikih kraljevstava: biljke, životinje, gljivice, prokariote (ili bakterije), jednostavne stanice bez unutarnje strukture i eukarioti koji u svojim ćelijama imaju jezgro i druge komponente., Međutim, napredak u molekularnoj biologiji omogućio je Woeseu da drugačije gleda na osnove života na Zemlji. Na taj je način pokazao da život u svakom od pet kraljevstava ima istu bazu, kao i istu biokemiju i isti genetski kod.

Genetski kod

Nakon otkrića nukleinskih kiselina, deoksiribonukleinske kiseline (DNK) i ribonukleinske kiseline (RNA), utvrđeno je da se u te dvije makromolekule pohranjuje genetski kod. Bitna karakteristika DNK i RNK je da se sastoje od ponavljanja manjih molekula poznatih kao nukleotidi.

Zahvaljujući tome, bilo je moguće utvrditi da je velika raznolikost života posljedica razlika u komponentama nukleotida ove dvije molekule.

U tom su pogledu Woesejevi doprinosi o tome kako razumjeti i odrediti strukturu RNA-e bili presudni. Nakon provođenja ovih istraživanja, Woese se posebno zainteresirao za proučavanje evolucije genetskog koda.

Molekularna taksonomija

Carl Woese proučavao je određeni skup genetskih informacija koji se nalaze u takozvanoj 16-mitohondrijskoj RNA. Genetski slijed ove RNA ima osobinu da se pojavljuje u genima svih živih bića i da je visoko očuvan, što znači da se razvijala sporo i da se može dugotrajno pratiti evolucijske promjene.

Za proučavanje RNA, Woese je koristio tehnologiju sekvenciranja nukleinskih kiselina, koja je još uvijek bila vrlo primitivna tijekom 1970-ih. Usporedio je sekvence ribosomalne RNA (rRNA) raznih organizama, prvenstveno bakterija i drugih mikroorganizama.

Kasnije, 1977., zajedno s Georgeom Foxom objavio je prvo znanstveno utemeljeno filogenetsko stablo života. Ovo je karta koja otkriva veliku životnu organizaciju i tijek evolucije.

Tri domene

Model evolucije koji je korišten prije Woeseovog rada ukazivao je na to da su živa bića razvrstana u dvije velike grupe: prokariote i eukariote. Nadalje, istaknuo je da su prokarioti urodili modernijim eukariotima.

Međutim, Woese je sekvencionirao i usporedio rRNA gene različitih živih bića i otkrio da što je veća varijacija u genskom nizu dva organizma, to je veća i njihova evolucijska divergencija.

Ovi nalazi omogućili su mu da predloži tri evolucijske linije, nazvane domene: bakterije i arheje (koje predstavljaju prokariotske stanice, tj. Bez jezgra) i eukarije (eukariotske stanice, s jezgrom).

Arheje predstavljaju prokariotske stanice, to jest bez jezgre. Izvor: Kaden 11a

Woese je na taj način utvrdio da pojam prokariota nema filogenetsko opravdanje i da eukarioti ne potječu od bakterija, već su sestrinska skupina arheja.

Filogenetsko stablo života

Tri su domene predstavljene u filogenetskom stablu, gdje su prikazane evolucijske razlike. U ovom stablu udaljenost dviju vrsta - nacrtanih duž linija koje ih povezuju - proporcionalna je razlici u njihovoj rRNA.

Isto tako, one široko odvojene u drvetu su udaljenije rodbine i, kombiniranjem velike količine podataka, moguće je procijeniti odnose između vrsta i odrediti kada se jedna linija odvaja od druge.

Ostali prilozi

Woeseov rad i nalazi duboko su utjecali na način razumijevanja razvoja mikrobne ekologije zemlje i ljudskog tijela; čak i izvan zemaljskih vladavina.

Doprinosi ekologiji Zemlje

Mikrobni ekosustavi temelj su Zemljine biosfere, a prije nego što je razvijen filogenetski okvir temeljen na Woeseu, nije postojao smisleni način za procjenu odnosa mikroba koji čine prirodni svijet.

Otkriće Woese-a pokazalo je da sav život na Zemlji potječe iz stanja predaka koje je postojalo prije 3,8 milijardi godina, a ključni elementi moderne ćelije već su uspostavljeni.

Na taj je način disciplina mikrobne ekologije premještena iz stanja umiranja u jedno od najživljih područja biologije s važnim posljedicama za medicinu, što je pokazao projekt Human Microbiome.

Projekt humani mikrobiom

Projekt Human Microbiome predložio je 2008. godine Nacionalni institut za zdravstvo Sjedinjenih Država (NIH), a Woeseovi nalazi su temeljna osnova ovog projekta.

Glavni je cilj ove velike inicijative identificirati i karakterizirati mikrobne zajednice prisutne u ljudskom tijelu i tražiti povezanost između dinamike mikrobne populacije, zdravlja ljudi i bolesti.

Exobiology

Egzobiologija pokušava rekonstruirati povijest procesa i događaja koji su uključeni u transformacije biogenih elemenata, od njihovog nastanka u nukleosintezi do sudjelovanja u Darwinovoj evoluciji u Sunčevom sustavu.

Slijedom toga, egzobiologija se bavi temeljnim aspektima biologije kroz proučavanje života izvan Zemlje. Tada nastaje opća teorija za evoluciju živih sustava iz nežive materije.

Woeseove koncepte NASA je uključila u svoj program egzobiologije i u filozofije svojih programa za misije koje su 1975. godine lansirane na Mars u potrazi za znakovima života.

Glavni radovi

Niže su navedena njegova najvažnija djela:

- Evolucija makromolekularne složenosti (1971), gdje je predstavljen jedinstveni model evolucije makromolekularne složenosti.

- Bakterijska evolucija (1987). Ovaj rad je povijesni opis kako odnos mikrobiologije i evolucije počinje mijenjati koncepte o podrijetlu vrsta na Zemlji.

- Univerzalni predak (1998). Opisuje univerzalnog pretka kao raznoliku zajednicu stanica koja opstaje i razvija se kao biološka cjelina.

- Tumačenje univerzalnog filogenetskog stabla (2000). Ovaj se rad odnosi na to kako univerzalno filogenetsko stablo ne samo da obuhvaća sav postojeći život, već i njegov korijen predstavlja evolucijski proces prije pojave trenutnih tipova stanica.

- O evoluciji stanica (2002). U ovom radu Woese iznosi teoriju evolucije organizacije stanica.

- Nova biologija za novo stoljeće (2004). To je izjava o potrebi promjene u pristupima biologiji s obzirom na nova otkrića živog svijeta.

- Kolektivna evolucija i genetski kod (2006). Predstavlja dinamičnu teoriju evolucije genetskog koda.

Reference

1. Woese C, Fox GE. (1977). Filogenetska struktura prokariotske domene: primarna kraljevstva. Preuzeto 11. studenog s: ncbi.nlm.nih.gov
2. Woese C. (2004). Nova biologija za novo stoljeće. Pregled mikrobiologije i molekularne biologije. Preuzeto 12. studenog s: ncbi.nlm.nih.gov
3. Rummel J. (2014). Carl Woese, Dick Young i korijeni astrobiologije. Preuzeto 13. studenog s: ncbi.nlm.nih.gov
4. Goldenfeld, N., Pace, N. (2013). Carl R. Woese (1928-2012). Preuzeto 13. studenog s: science.sciencemag.org
5. Human Microbiome Project, HMP. Preuzeto 13. studenog iz: hmpdacc.org.
6. Dick S, Strick J. (2004). Živi svemir: NASA i razvoj astrobiologije. Preuzeto 12. studenog iz: Google Scholar
7. Klein H. (1974). Automatizirani pokusi za otkrivanje života misije Viking na Mars. Preuzeto 12. studenog iz: nlm.nih.gov