КАРЛ УАЙЗ: БИОГРАФИЯ, ТАКСОНОМИЯ, ДРУГИ ПРИНОСИ, ТРУДОВЕ - ARTE - 2025

Карл Уиз (1928-2012) беше известен американски микробиолог, чиято работа революционизира разбирането на микробния свят, както и начина, по който възприемаме връзките на целия живот на Земята.

Карл Уиз повече от всеки друг изследовател фокусира вниманието на научния свят върху нематериален, но доминиращ микробен свят. Тяхната работа ни позволи да познаем и анализираме царство, което се простира далеч отвъд патогенните бактерии.

Карл Ричард Уийз е американски микробиолог, чиято работа революционизира разбирането на микробния свят. Източник: Дон Хамерман

Чрез своите творби Уойз развива разбиране за развитието на живота; Това е постигнато чрез последователността на гените на живите същества, като по този начин се показва, че еволюционната история може да бъде проследена до общ прародител.

Освен това, по време на това разследване, Уийз откри третия домейн на живота, известен като археята.

биография

Карл Ричард Уиз е роден през 1928 г. в Сиракуза, Ню Йорк. Учи математика и физика в колежа Amherst в Масачузетс и спечели докторска степен. по биофизика в Йейлския университет през 1953г.

Ууиз получи обучението си от водещи изследователи и нобелови лауреати, като неговия дипломиран инструктор, биофизикът Ърнест Полард, който самият беше студент на носителя на Нобелова награда по физика Джеймс Чадуик.

Интересът на Уийз към произхода на генетичния код и рибозомите се разви по време на работа като биофизик в Общата лаборатория за електрически изследвания. По-късно, през 1964 г., американският молекулен биолог Сол Шпигелман го покани да се присъедини към факултета на Университета в Илинойс, където остава до смъртта си (2012 г.).

Човешката страна на Уойз

Според негови близки колеги, Уайз бил дълбоко отдаден на работата си и бил много отговорен с изследванията си. Мнозина обаче казват, че микробиологът се забавлявал, докато вършел работата си. Освен това съучениците му го описаха като блестящ, находчив, честен, щедър и смирен човек.

Награди и отличия

През годините на своите изследвания той получава много награди и отличия, като например стипендията на Макартур. Той също беше член на Националната академия на науките на САЩ и Кралското общество.

През 1992 г. Ууиз получава медала "Левенгук" от Кралската нидерландска академия на изкуствата и науките - считан за най-високото отличие в микробиологията - и през 2002 г. е награден с Националния медал за наука на САЩ.

По същия начин през 2003 г. той е награден с наградата Crafoord на Кралската шведска академия на науките за биологични науки, паралелна награда на Нобеловата награда.

Определяне на научния напредък за визията на Уойз

През 70-те години биологията класифицира живите същества в пет големи царства: растения, животни, гъби, прокариоти (или бактерии), обикновени клетки без вътрешна структура и еукариоти, които имат ядро ​​и други компоненти в клетките си., Въпреки това, напредъкът в молекулярната биология позволи на Уийз да погледне по-различно на основите на живота на Земята. По този начин той показа, че животът във всяко от петте царства има една и съща база, както и същата биохимия и един и същ генетичен код.

Генетичният код

След откриването на нуклеинови киселини, дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) и рибонуклеинова киселина (РНК) беше установено, че генетичният код се съхранява в тези две макромолекули. Основна характеристика на ДНК и РНК е, че те са съставени от повторения на по-малки молекули, известни като нуклеотиди.

Благодарение на това беше възможно да се установи, че голямото разнообразие на живота се дължи на разликите в компонентите на нуклеотидите на тези две молекули.

В тази връзка приносът на Уийз за това как да се разбере и определи структурата на РНК беше от съществено значение. След провеждането на тези проучвания, Ууйз се интересува особено от изучаването на еволюцията на генетичния код.

Молекулярна таксономия

Карл Уиз проучва определен набор от генетична информация, открита в така наречената 16-митохондриална РНК. Генетичната последователност на тази РНК има особеността, че тя се появява в геномите на всички живи същества и е силно запазена, което означава, че тя се е развила бавно и може да се използва за проследяване на еволюционните промени за дълго време.

За да изучи РНК, Ууиз използва технологията за секвениране на нуклеинови киселини, която все още беше много примитивна през 70-те години. Той сравнява рибозомните РНК (rRNA) последователности на различни организми, предимно бактерии и други микроорганизми.

По-късно, през 1977 г., заедно с Джордж Фокс, той публикува първото научно обосновано филогенетично дърво на живота. Това е карта, която разкрива мащабната организация на живота и хода на еволюцията.

Трите домена

Моделът на еволюцията, използван преди работата на Уийс, показва, че живите същества са класифицирани в две големи групи: прокариоти и еукариоти. Освен това той посочи, че прокариотите са породили по-съвременни еукариоти.

Обаче Уойс секвенсира и сравнява гените на рРНК на различни живи същества и открива, че колкото по-голяма е вариацията в генната последователност на два организма, толкова по-голямо е еволюционното им разминаване.

Тези открития му позволиха да предложи трите еволюционни линии, наречени домейни: бактерии и археи (представляващи прокариотни клетки, тоест без ядро), и еукария (еукариотни клетки, с ядро).

Археите представляват прокариотни клетки, тоест без ядро. Източник: Каден 11а

По този начин Ууис установи, че понятието прокариоти няма филогенетично обосноване и еукариотите не произхождат от бактерии, а са сестра група на археите.

Филогенетичното дърво на живота

Трите домена бяха представени във филогенетично дърво, където са показани еволюционните различия. В това дърво разстоянието между два вида - изтеглено по линиите, които ги свързват - е пропорционално на разликата в тяхната рРНК.

По същия начин, тези, които са широко разделени в дървото, са по-далечни роднини и чрез комбиниране на голямо количество данни е възможно да се оцени връзките между видовете и да се определи кога една линия се отклонява от друга.

Други вноски

Работата и откритията на Уийз оказаха дълбоко влияние върху начина на разбиране на развитието на микробната екология на земята и човешкото тяло; дори извън земните господства.

Принос към екологията на Земята

Микробните екосистеми са основата на биосферата на Земята и преди да бъде разработена филогенетичната рамка, основана на последователността на Уийз, нямаше смислен начин за оценка на връзките на микробите, които съставят природния свят.

Откритието на Уийз демонстрира, че целият живот на Земята произхожда от състояние на предците, съществувало преди 3,8 милиарда години, като ключовите елементи на съвременната клетка вече са създадени.

По този начин дисциплината на микробната екология е изведена от умиращо състояние към едно от най-жизнените области на биологията с важни последствия за медицината, както демонстрира проектът Human Microbiome Human.

Проект за човешки микробиоми

Проектът за човешки микробиоми е предложен през 2008 г. от Националния здравен институт на САЩ (NIH), като констатациите на Уийз са основна основа на този проект.

Основната цел на тази голяма инициатива е да се идентифицират и характеризират микробните общности, присъстващи в човешкото тяло, и да се търсят корелациите между динамиката на микробните популации, здравето на хората и болестите.

Exobiology

Екзобиологията се опитва да реконструира историята на процесите и събитията, участващи в трансформациите на биогенните елементи, от техния произход в нуклеосинтезата до участието им в еволюцията на Дарвин в Слънчевата система.

Следователно, екзобиологията се занимава с основните аспекти на биологията чрез изследване на живота извън Земята. Тогава възниква обща теория за еволюцията на живите системи от неживата материя.

Концепциите на Уийз бяха включени от НАСА в неговата програма за екзобиология и във философиите на нейните програми за мисиите, които бяха изстреляни на Марс, за да търсят признаци на живот през 1975 г.

Основни работи

По-долу са изброени най-важните му творби:

- Еволюция на макромолекулярната сложност (1971), където е представен унифициран модел за еволюция на макромолекулярната сложност.

- Бактериална еволюция (1987). Тази работа е историческо описание на това как връзката между микробиологията и еволюцията започва да променя представите за произхода на видовете на Земята.

- Универсалният прародител (1998). Той описва универсалния прародител като разнообразна общност от клетки, която оцелява и се развива като биологична единица.

- Тълкуване на универсалното филогенетично дърво (2000). Тази работа се отнася до това как универсалното филогенетично дърво обхваща не само целия съществуващ живот, но и неговият корен представлява еволюционния процес преди появата на настоящите типове клетки.

- относно еволюцията на клетките (2002). В тази работа Woese представя теория за еволюцията на клетъчната организация.

- Нова биология за нов век (2004). Това е изявление за необходимостта от промяна в подходите към биологията в светлината на новите открития на живия свят.

- Колективна еволюция и генетичен код (2006). Представя динамична теория за еволюцията на генетичния код.

Препратки

1. Woese C, Fox GE. (1977). Филогенетична структура на прокариотичния домейн: първичните царства. Получено на 11 ноември от: ncbi.nlm.nih.gov
2. Уайз С. (2004). Нова биология за нов век. Прегледи за микробиология и молекулярна биология. Получено на 12 ноември от: ncbi.nlm.nih.gov
3. Румел Дж. (2014). Карл Уайз, Дик Йънг и корените на астробиологията. Получено на 13 ноември от: ncbi.nlm.nih.gov
4. Goldenfeld, N., Pace, N. (2013). Карл Р. Уайз (1928-2012). Получено на 13 ноември от: science.sciencemag.org
5. Проект за човешки микробиоми, HMP. Получено на 13 ноември от: hmpdacc.org.
6. Дик S, Стрик Дж. (2004). Живата вселена: НАСА и развитието на астробиологията. Получено на 12 ноември от: Google Учен
7. Клайн Х. (1974). Автоматизирани експерименти за откриване на живота за мисията на Викинг до Марс. Получено на 12 ноември от: nlm.nih.gov