CARL WOESE: BIOGRAFI, TAKSONOMI, SUMBANGAN LAIN, KARYA - ARTE - 2025

Carl Woese (1928-2012) adalah seorang ahli mikrobiologi Amerika yang terkenal yang karyanya merevolusikan pemahaman tentang dunia mikroba, serta cara kita melihat hubungan semua kehidupan di Bumi.

Lebih daripada penyelidik lain, Carl Woese memusatkan perhatian dunia ilmiah pada dunia mikroba yang tidak ketara tetapi dominan. Karya mereka memungkinkan kita untuk mengetahui dan menganalisis sebuah kerajaan yang melampaui bakteria patogen.

Carl Richard Woese adalah ahli mikrobiologi Amerika yang karyanya merevolusikan pemahaman mengenai dunia mikrob. Sumber: Don Hamerman

Melalui karya-karyanya, Woese mengembangkan pemahaman tentang perkembangan kehidupan; Ini dicapai melalui urutan gen makhluk hidup, sehingga menunjukkan bahawa sejarah evolusi dapat ditelusuri kembali ke nenek moyang bersama.

Selanjutnya, semasa penyelidikan ini, Woese menemui domain kehidupan ketiga yang dikenali sebagai archaea.

Biografi

Carl Richard Woese dilahirkan pada tahun 1928 di Syracuse, New York. Dia belajar matematik dan fizik di Amherst College di Massachusetts dan memperoleh PhD. dalam bidang biofizik di Universiti Yale pada tahun 1953.

Woese mendapat latihannya dari penyelidik terkemuka dan pemenang Nobel, seperti pengajar siswazahnya, ahli biofizik Ernest Pollard, yang dirinya seorang pelajar pemenang Hadiah Nobel dalam bidang fizik James Chadwick.

Minat Woese terhadap asal kod genetik dan ribosom berkembang ketika bekerja sebagai ahli biofisik di Makmal Penyelidikan Elektrik Umum. Kemudian, pada tahun 1964, ahli biologi molekul Amerika Sol Spiegelman mengundangnya untuk bergabung dengan fakulti University of Illinois, di mana dia kekal sehingga kematiannya (2012).

Bahagian Manusia Woese

Menurut rakan sekerja rapatnya, Woese sangat berdedikasi terhadap pekerjaannya dan sangat bertanggungjawab dengan penyelidikannya. Walau bagaimanapun, banyak yang mengatakan bahawa ahli mikrobiologi bersenang-senang semasa menjalankan tugasnya. Tambahan pula, rakan sekelasnya menggambarkannya sebagai seorang yang cemerlang, pandai, jujur, pemurah dan rendah hati.

Anugerah dan penghargaan

Sepanjang bertahun-tahun penyelidikannya, dia mendapat banyak penghargaan dan penghargaan, seperti MacArthur Fellowship. Dia juga merupakan ahli Akademi Sains Kebangsaan Amerika Syarikat dan Royal Society.

Pada tahun 1992, Woese menerima Pingat Leeuwenhoek dari Royal Dutch Academy of Arts and Sciences - dianggap sebagai anugerah tertinggi dalam mikrobiologi - dan pada tahun 2002 dia dianugerahkan Pingat Sains Nasional Amerika Syarikat.

Begitu juga, pada tahun 2003 dia dianugerahkan Hadiah Crafoord dari Royal Swedish Academy of Sciences in Biosciences, hadiah yang setara dengan Hadiah Nobel.

Menentukan kemajuan saintifik untuk visi Woese

Pada tahun 1970-an, biologi mengklasifikasikan makhluk hidup menjadi lima kerajaan besar: tumbuhan, haiwan, kulat, prokariota (atau bakteria), sel sederhana tanpa struktur dalaman, dan eukariota yang mempunyai inti dan komponen lain dalam sel mereka. .

Walau bagaimanapun, kemajuan dalam biologi molekul membolehkan Woese melihat pandangan asas kehidupan yang berbeza. Dengan cara ini, dia menunjukkan bahwa kehidupan di masing-masing dari lima kerajaan memiliki dasar yang sama, serta biokimia yang sama dan kod genetik yang sama.

Kod genetik

Setelah penemuan asid nukleik, Asid Deoksiribonukleik (DNA) dan Asid Ribonukleik (RNA), ditentukan bahawa kod genetik disimpan dalam kedua makromolekul ini. Ciri penting DNA dan RNA adalah mereka terdiri daripada pengulangan molekul yang lebih kecil yang dikenali sebagai nukleotida.

Berkat ini, dapat dipastikan bahawa kepelbagaian hidup yang besar disebabkan oleh perbezaan komponen nukleotida kedua molekul ini.

Dalam hal ini, sumbangan Woese mengenai cara memahami dan menentukan struktur RNA sangat penting. Setelah menjalankan penyiasatan ini, Woese sangat tertarik dengan kajian evolusi kod genetik.

Taksonomi molekul

Carl Woese mengkaji sekumpulan maklumat genetik yang terdapat dalam apa yang disebut RNA mitokondria 16-an. Urutan genetik RNA ini mempunyai keanehan bahawa ia muncul di genom semua makhluk hidup dan sangat terpelihara, yang bermaksud bahawa ia berkembang dengan perlahan dan dapat digunakan untuk mengesan perubahan evolusi untuk waktu yang lama.

Untuk mengkaji RNA, Woese menggunakan teknologi penjujukan asid nukleik, yang masih sangat primitif pada tahun 1970-an. Dia membandingkan urutan ribosom RNA (rRNA) pelbagai organisma, terutamanya bakteria dan mikroorganisma lain.

Kemudian, pada tahun 1977, bersama dengan George Fox, dia menerbitkan pohon filogenetik kehidupan pertama yang berasaskan ilmiah. Ini adalah peta yang memperlihatkan organisasi kehidupan berskala besar dan perjalanan evolusi.

Ketiga-tiga domain tersebut

Model evolusi yang digunakan sebelum karya Woese menunjukkan bahawa makhluk hidup diklasifikasikan menjadi dua kumpulan besar: prokariota dan eukariota. Selanjutnya, dia menunjukkan bahawa prokariota menimbulkan eukariota yang lebih moden.

Walau bagaimanapun, Woese menyusun dan membandingkan gen rRNA dari pelbagai makhluk hidup dan mendapati bahawa semakin besar variasi dalam urutan gen dua organisma, semakin besar perbezaan evolusi mereka.

Penemuan ini memungkinkannya untuk mengusulkan tiga garis evolusi, yang disebut domain: Bakteria dan Archaea (mewakili sel prokariotik, iaitu, tanpa inti), dan Eukarya (sel eukariotik, dengan inti).

Archaeas mewakili sel prokariotik, iaitu, tanpa inti. Sumber: Kaden 11a

Dengan cara ini, Woese menetapkan bahawa konsep prokariota tidak mempunyai justifikasi filogenetik dan eukariota tidak berasal dari bakteria, tetapi merupakan kumpulan saudara kepada archaea.

Pohon filogenetik kehidupan

Ketiga domain tersebut ditunjukkan dalam pohon filogenetik, di mana perbezaan evolusi ditunjukkan. Di pokok ini, jarak antara dua spesies - dilukis di sepanjang garis yang menghubungkannya - sebanding dengan perbezaan rRNA mereka.

Begitu juga, mereka yang jauh terpisah di dalam pohon adalah saudara yang lebih jauh dan, dengan menggabungkan sejumlah besar data, adalah mungkin untuk menganggarkan hubungan antara spesies dan menentukan kapan satu baris menyimpang dari yang lain.

Sumbangan lain

Hasil kerja dan penemuan Woese memberi kesan yang mendalam terhadap cara memahami perkembangan ekologi mikroba bumi dan tubuh manusia; walaupun di luar wilayah daratan.

Sumbangan kepada ekologi Bumi

Ekosistem mikroba adalah asas biosfer Bumi, dan sebelum kerangka filogenetik berdasarkan urutan Woese dikembangkan, tidak ada cara yang bermakna untuk menilai hubungan mikroba yang membentuk dunia semula jadi.

Penemuan Woese menunjukkan bahawa semua kehidupan di Bumi berasal dari keadaan nenek moyang yang wujud 3.8 bilion tahun yang lalu, dengan unsur-unsur utama sel moden sudah terbentuk.

Dengan cara ini, disiplin ekologi mikroba ditingkatkan dari keadaan mati ke salah satu bidang biologi yang paling bersemangat dengan konsekuensi penting untuk perubatan, seperti yang ditunjukkan oleh Projek Mikroba Manusia.

Projek Microbiome Manusia

Projek Microbiome Manusia dicadangkan pada tahun 2008 oleh Institut Kesihatan Nasional Amerika Syarikat (NIH), dengan penemuan Woese menjadi asas asas projek ini.

Objektif utama inisiatif hebat ini adalah untuk mengenal pasti dan mencirikan komuniti mikroba yang terdapat di dalam tubuh manusia dan mencari hubungan antara dinamika populasi mikroba, kesihatan manusia dan penyakit.

Eksobiologi

Eksobiologi cuba menyusun semula sejarah proses dan peristiwa yang terlibat dalam transformasi unsur-unsur biogenik, dari asal-usulnya dalam nukleosintesis hingga penyertaan mereka dalam evolusi Darwin dalam sistem suria.

Oleh itu, eksobiologi membahas aspek asas biologi melalui kajian kehidupan di luar Bumi. Teori umum kemudian muncul untuk evolusi sistem hidup dari benda mati.

Konsep Woese dimasukkan oleh NASA ke dalam program eksobiologi dan ke dalam falsafah programnya untuk misi yang dilancarkan ke Mars untuk mencari tanda-tanda kehidupan pada tahun 1975.

Karya utama

Karya terpentingnya disenaraikan di bawah:

- Evolusi kerumitan makromolekul (1971), di mana model bersatu untuk evolusi kerumitan makromolekul disajikan.

- Evolusi bakteria (1987). Karya ini adalah gambaran sejarah bagaimana hubungan antara mikrobiologi dan evolusi mula mengubah konsep mengenai asal usul spesies di Bumi.

- Nenek moyang sejagat (1998). Ia menggambarkan nenek moyang sejagat sebagai komuniti sel yang pelbagai yang bertahan dan berkembang sebagai unit biologi.

- Mentafsir pokok filogenetik sejagat (2000). Karya ini merujuk kepada bagaimana pohon filogenetik sejagat tidak hanya merangkumi semua kehidupan yang ada, tetapi akarnya mewakili proses evolusi sebelum kemunculan jenis sel semasa.

- Mengenai evolusi sel (2002). Dalam karya ini, Woese mengemukakan teori untuk evolusi organisasi sel.

- Biologi baru untuk abad baru (2004). Ini adalah eksposisi mengenai perlunya perubahan dalam pendekatan biologi berdasarkan penemuan baru dunia hidup.

- Evolusi kolektif dan kod genetik (2006). Mengemukakan teori dinamik untuk evolusi kod genetik.

Rujukan

1. Woese C, Fox GE. (1977). Struktur filogenetik domain prokariotik: kerajaan utama. Diakses pada 11 November dari: ncbi.nlm.nih.gov
2. Woese C. (2004). Biologi baru untuk abad baru. Ulasan mikrobiologi dan biologi molekul. Diakses pada 12 November dari: ncbi.nlm.nih.gov
3. Rummel J. (2014). Carl Woese, Dick Young, dan akar astrobiologi. Diakses pada 13 November dari: ncbi.nlm.nih.gov
4. Goldenfeld, N., Pace, N. (2013). Carl R. Woese (1928-2012). Diakses pada 13 November dari: science.sciencemag.org
5. Projek Microbiome Manusia, HMP. Diakses pada 13 November dari: hmpdacc.org.
6. Dick S, Strick J. (2004). Alam semesta hidup: NASA dan perkembangan astrobiologi. Diakses pada 12 November dari: Google Scholar
7. Klein H. (1974). Eksperimen pengesanan hidup automatik untuk misi Viking ke Marikh. Diakses pada 12 November dari: nlm.nih.gov