Carl Woese Biografia, Tassonomia, Contributi, Works

Carl Woese (1928-2012) era un famoso microbiologo americano le cui opere rivoluzionarono la comprensione del mondo microbico, nonché la via per percepire le relazioni a vita sulla Terra.

Più di ogni altro ricercatore, Carl Woese ha focalizzato l'attenzione del mondo scientifico in un mondo microbico immateriale ma dominante. Le sue opere hanno permesso di conoscere e analizzare un regno che si estende ben oltre i batteri patogeni.

Carl Richard Woese era un microbiologo americano le cui opere hanno rivoluzionato la comprensione del mondo microbico. Fonte: Don Hamerman [dominio pubblico]

Attraverso il suo lavoro, Woese ha sviluppato una comprensione dello sviluppo della vita; Ciò è stato ottenuto dalla sequenza di geni degli esseri viventi, dimostrando così che la storia evolutiva può essere rintracciata fino a raggiungere un antenato comune.

Inoltre, durante questa indagine, Woese ha scoperto il terzo dominio della vita noto come il Archaeas.

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Biografia

Carl Richard Woese è nato nel 1928 a Syracuse, New York. Ha studiato matematica e fisica all'Amherst College in Massachusetts e ha ottenuto un dottorato. In biofisica alla Yale University nel 1953.

Woese ha ricevuto la sua formazione da importanti ricercatori e premi Nobel, come il suo istruttore post -laurea Biofisica Ernest Pollard, che a sua volta era uno studente del premio Nobel in fisica James Chadwick.

L'interesse di Woese per l'origine del codice genetico e i ribosomi si è sviluppato mentre lavorava come biofisico nel laboratorio di ricerca elettrica generale. Più tardi, nel 1964, il biologo molecolare americano Sol Spiegelman lo invitò a unirsi alla facoltà dell'Università dell'Illinois, dove rimase fino alla sua morte (2012).

Carl Woese (a sinistra), Ralph Wolfe e Otto Kandler (a destra), 1981. Fonte: Maya Kandler [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)]

Il lato umano di Woese

Secondo i suoi colleghi vicini, Woese si dedicò profondamente al suo lavoro ed era molto responsabile con le sue indagini. Tuttavia, molti affermano che il microbiologo si è divertito durante l'esibizione delle sue opere. Inoltre, i suoi compagni lo hanno descritto come una persona brillante, ingegnosa, onesta, generosa e umile.

Premi e distinzioni

Durante i suoi anni di ricerca ha ricevuto molti premi e distinzioni, come la borsa di studio MacArthur. Era anche membro della National Academy of Sciences degli Stati Uniti e della Royal Society.

Nel 1992, Woese ha ricevuto la medaglia Leeuwenhoek della Royal Dutch Academy of Arts and Sciences - il più alto premio in microbiologia - e nel 2002 ha vinto la Medaglia Nazionale della Scienza degli Stati Uniti.

Allo stesso modo, nel 2003 gli è stato assegnato il premio Cóford della Royal Academy of Sciences di Svezia in Biocienencias, un premio parallelo al premio Nobel.

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Determinare i progressi scientifici per la visione di Woese

Negli anni '70, la biologia ha classificato gli esseri viventi in cinque grandi regni: piante, animali, funghi, procarioti (o batteri), cellule semplici senza struttura interna ed eucarioti che hanno core e altri componenti nelle loro cellule.

Tuttavia, i progressi della biologia molecolare hanno permesso a Woese di stabilire un aspetto diverso dalle basi della vita sulla terra.  In questo modo, ha evidenziato che la vita in ciascuno dei cinque regni ha la stessa base, nonché la stessa biochimica e lo stesso codice genetico.

Il codice genetico

Dopo la scoperta di acidi nucleici, acido desossiribonucleico (DNA) e acido ribonucleico (RNA), è stato determinato che il codice genetico è immagazzinato in queste due macromolecole. Una caratteristica essenziale del DNA e dell'RNA è che sono formati da ripetizioni di molecole più piccole note come nucleotidi.

Grazie a ciò, è stato possibile stabilire che la grande diversità della vita è dovuta alle differenze nei componenti dei nucleotidi di queste due molecole.

A questo proposito, i contributi di Woese su come comprendere e determinare la struttura dell'RNA erano essenziali. Dopo aver condotto queste indagini, Woese era particolarmente interessato allo studio dell'evoluzione del codice genetico.

Tassonomia molecolare

Carl Woese ha studiato una particolare serie di informazioni genetiche trovate nella chiamata RNA mitocondriale 16S. La sequenza genetica di questo RNA ha la peculiarità che appare nei genomi di tutti gli esseri viventi ed è altamente conservata, il che significa che si è evoluto lentamente e può essere utilizzato per tracciare i cambiamenti evolutivi per molto tempo.

Per studiare l'RNA, Woese ha usato la tecnologia di sequenziamento dell'acido nucleico, che era ancora molto primitivo negli anni Settanta. Ha confrontato le sequenze di RNA ribosomiale (RNA) di vari organismi, principalmente batteri e altri microrganismi.

Successivamente, nel 1977 ha pubblicato con George Fox il primo albero della vita filogenetica con una base scientifica. Questa è una mappa che rivela l'organizzazione della vita di grande scala e il corso dell'evoluzione.

I tre domini

Il modello di evoluzione che veniva utilizzato prima delle opere di Woese indicava che gli esseri viventi erano classificati in due grandi gruppi di procarioti ed eucarioti. Inoltre, ha sottolineato che i Prokaryotes hanno dato origine a eucarioti più moderni.

Tuttavia, Woese sequenziava e confrontava i geni RNR di diversi esseri viventi e scopriva che maggiore è la variazione nella sequenza di geni di due organismi, maggiore è la sua divergenza evolutiva.

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Questi risultati gli hanno permesso di proporre le tre linee evolutive, chiamate domini: Batteri e Archaea (che rappresentano cellule procariotiche, cioè senza nucleo) e Eukarya (cellule eucariotiche, con nucleo).

Gli archaeas sono cellule procariotiche, cioè senza nucleo

In questo modo, Woese ha stabilito che il concetto di procarioti non aveva giustificazione filogenetica e gli eucarioti non provenivano dai batteri, ma che sono un gruppo di fratelli degli archi.

L'albero filogenetico della vita

I tre domini erano rappresentati in un albero filogenetico, in cui sono mostrate differenze evolutive. In questo albero, la distanza tra due specie - addestrata lungo le linee che le collegano - è proporzionale alla differenza nel loro RNA.

Allo stesso modo, coloro che sono ampiamente separati nell'albero sono parenti più distanti e, combinando una grande quantità di dati, è possibile stimare le relazioni tra specie e determinare quando una linea diverga.

Altri contributi di Woese

Le opere e le scoperte di Woese hanno profondamente il modo di conoscere lo sviluppo dell'ecologia microbica della terra e del corpo umano; Anche al di fuori dei domini terrestri.

Contributi all'ecologia della Terra

Gli ecosistemi microbici sono la base della biosfera terrestre e prima della struttura filogenetica basata su sequenze Woese, non vi era alcun modo significativo per valutare le relazioni dei microbi che compongono il mondo naturale.

La scoperta di Woese ha mostrato che tutta la vita sulla terra discende da uno stato ancestrale che esisteva 3 3.8 miliardi di anni, con gli elementi chiave già stabiliti dalla cella moderna.

In questo modo, la disciplina dell'ecologia microbica è stata guidata da uno stato morente a uno dei campi di biologia più vibranti con importanti ramificazioni per la medicina, come evidenziato dal progetto di microbioma umano.

Progetto di microbioma umano

Il progetto di microbioma umano è stato proposto nel 2008 dal National Institute of Health degli Stati Uniti (NIH), essendo la base fondamentale di questo progetto i risultati di Woese.

L'obiettivo principale di questa grande iniziativa è identificare e caratterizzare le comunità microbiche presenti nel corpo umano e cercare correlazioni tra le dinamiche delle popolazioni microbiche, la salute e le malattie umane.

Esobiologia

L'esobiologia cerca di ricostruire la storia dei processi ed eventi coinvolti nelle trasformazioni di elementi biogenici, dalle sue origini nella nucleosintesi alla loro partecipazione all'evoluzione darwiniana nel sistema solare.

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Pertanto, l'esobiologia affronta gli aspetti fondamentali della biologia attraverso uno studio della vita al di fuori della Terra. Quindi sorge una teoria generale per l'evoluzione dei sistemi viventi dalla materia inanimato.

I concetti di Woese sono stati incorporati dalla NASA nel loro ex -obustur e nelle filosofie dei loro programmi di missione che hanno lanciato Marte per cercare segni di vita nel 1975.

Opere principali

Quindi sono elencate le loro opere più importanti:

- Evoluzione della complessità macromolecolare (1971), dove viene presentato un modello unificato per l'evoluzione della complessità macromolecolare.

- Evoluzione batterica (1987). Questo lavoro è una descrizione storica di come la relazione tra microbiologia ed evoluzione inizia a cambiare i concetti sull'origine delle specie sulla terra.

- The Universal Ancestor (1998). Descrive l'antenato universale come una diversa comunità di cellule che sopravvive ed evolve come un'unità biologica.

- Interpretazione dell'albero filogenetico universale (2000). Questo lavoro si riferisce a come l'albero filogenetico universale non solo copre tutta la vita esistente, ma la sua radice rappresenta il processo evolutivo prima dell'emergere di tipi di cellule attuali.

- On the Evolution of Cells (2002). In questo lavoro, Woese presenta una teoria per l'evoluzione dell'organizzazione cellulare.

- Una nuova biologia per un nuovo secolo (2004). È un approccio alla necessità di un cambiamento negli approcci della biologia alla luce dei nuovi risultati del mondo vivente.

- Evoluzione collettiva e codice genetico (2006). Presenta una teoria dinamica per l'evoluzione del codice genetico.

Riferimenti

1. Woese C, Fox GE. (1977). Struttura filogenetica del dominio procariototico: i regni primari. Estratto l'11 novembre, NCBI.Nlm.NIH.Gov
2. Woese c. (2004). Una nuova biologia per un nuovo secolo. Recensioni di microbiologia e biologia molecolare. Estratto il 12 novembre NCBI.Nlm.NIH.Gov
3. Rummel J. (2014). Carl Woese, Dick Young e le radici dell'astrobiologia. Estratto il 13 novembre NCBI.Nlm.NIH.Gov
4. Goldenfeld, n., Pace, n. (2013). Carl r. Woese (1928-2012). Estratto il 13 novembre: scienza.Sciencemag.org
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