CARL WOESE: TIỂU SỬ, PHÂN LOẠI HỌC, NHỮNG ĐÓNG GÓP KHÁC, CÔNG TRÌNH - ARTE - 2025

Carl Woese (1928-2012) là một nhà vi sinh vật học nổi tiếng người Mỹ, người có công trình cách mạng hóa sự hiểu biết về thế giới vi sinh vật, cũng như cách chúng ta nhận thức mối quan hệ của tất cả sự sống trên Trái đất.

Hơn bất kỳ nhà nghiên cứu nào khác, Carl Woese tập trung sự chú ý của giới khoa học vào một thế giới vi sinh vật vô hình nhưng thống trị. Công việc của họ cho phép chúng ta biết và phân tích một vương quốc vượt xa vi khuẩn gây bệnh.

Carl Richard Woese là một nhà vi sinh vật học người Mỹ, người đã tạo ra một cuộc cách mạng trong sự hiểu biết về thế giới vi sinh vật. Nguồn: Don Hamerman

Thông qua các tác phẩm của mình, Woese đã phát triển sự hiểu biết về sự phát triển của cuộc sống; Điều này đạt được thông qua trình tự gen của các sinh vật sống, do đó cho thấy rằng lịch sử tiến hóa có thể bắt nguồn từ một tổ tiên chung.

Hơn nữa, trong cuộc điều tra này, Woese đã phát hiện ra miền thứ ba của sự sống được gọi là vi khuẩn cổ.

Tiểu sử

Carl Richard Woese sinh năm 1928 tại Syracuse, New York. Ông học toán học và vật lý tại Cao đẳng Amherst ở Massachusetts và lấy bằng Tiến sĩ. về lý sinh tại Đại học Yale năm 1953.

Woese được đào tạo từ các nhà nghiên cứu hàng đầu và những người đoạt giải Nobel, chẳng hạn như người hướng dẫn sau đại học của ông, nhà vật lý sinh học Ernest Pollard, người từng là học trò của người đoạt giải Nobel vật lý James Chadwick.

Woese quan tâm đến nguồn gốc của mã di truyền và ribosome khi đang làm việc với tư cách là nhà lý sinh tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Điện chung. Sau đó, vào năm 1964, nhà sinh học phân tử người Mỹ Sol Spiegelman đã mời ông gia nhập khoa của Đại học Illinois, nơi ông ở lại cho đến khi qua đời (2012).

Woese's Human side

Theo những người đồng nghiệp thân thiết của mình, Woese rất tận tâm với công việc và rất có trách nhiệm với nghiên cứu của mình. Tuy nhiên, nhiều ý kiến ​​cho rằng nhà vi trùng học đã rất vui khi làm công việc của mình. Hơn nữa, các bạn cùng lớp mô tả anh ấy là một người thông minh, tháo vát, trung thực, hào phóng và khiêm tốn.

Giải thưởng và sự khác biệt

Trong suốt những năm nghiên cứu của mình, ông đã nhận được nhiều giải thưởng và danh hiệu, chẳng hạn như Học bổng MacArthur. Ông cũng là thành viên của Học viện Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ và Hiệp hội Hoàng gia.

Năm 1992, Woese nhận Huân chương Leeuwenhoek từ Viện Hàn lâm Khoa học và Nghệ thuật Hoàng gia Hà Lan - được coi là giải thưởng cao nhất trong lĩnh vực vi sinh - và năm 2002, anh được trao tặng Huân chương Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.

Tương tự, vào năm 2003, ông đã được trao Giải thưởng Crafoord của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển về Khoa học Sinh học, một giải thưởng song song với Giải Nobel.

Xác định những tiến bộ khoa học cho tầm nhìn của Woese

Vào những năm 1970, sinh học đã phân loại sinh vật sống thành 5 giới lớn: thực vật, động vật, nấm, sinh vật nhân sơ (hoặc vi khuẩn), tế bào đơn giản không có cấu trúc bên trong và sinh vật nhân chuẩn có nhân và các thành phần khác trong tế bào của chúng. .

Tuy nhiên, những tiến bộ trong sinh học phân tử đã cho phép Woese có cái nhìn khác về các nguyên tắc cơ bản của sự sống trên Trái đất. Bằng cách này, ông đã chỉ ra rằng sự sống ở mỗi vương quốc trong số năm vương quốc đều có cơ sở giống nhau, cũng như hóa sinh giống nhau và mã di truyền giống nhau.

Mã di truyền

Sau khi phát hiện ra các axit nucleic, Axit Deoxyribonucleic (DNA) và Axit Ribonucleic (RNA), người ta xác định rằng mã di truyền được lưu trữ trong hai đại phân tử này. Một đặc điểm thiết yếu của DNA và RNA là chúng được tạo thành từ sự lặp lại của các phân tử nhỏ hơn được gọi là nucleotide.

Nhờ đó, người ta đã xác định được sự đa dạng tuyệt vời của sự sống là do sự khác biệt về thành phần của các nucleotide của hai phân tử này.

Về vấn đề này, những đóng góp của Woese về cách hiểu và xác định cấu trúc của RNA là rất cần thiết. Sau khi tiến hành những cuộc điều tra này, Woese đặc biệt quan tâm đến việc nghiên cứu sự tiến hóa của mã di truyền.

Phân loại phân tử

Carl Woese đã nghiên cứu một tập hợp thông tin di truyền cụ thể được tìm thấy trong cái gọi là RNA ti thể 16s. Trình tự di truyền của RNA này có một điểm đặc biệt là nó xuất hiện trong bộ gen của tất cả các sinh vật và được bảo tồn cao, có nghĩa là nó tiến hóa chậm và có thể được sử dụng để theo dõi những thay đổi tiến hóa trong một thời gian dài.

Để nghiên cứu RNA, Woese đã sử dụng công nghệ giải trình tự axit nucleic, công nghệ vẫn còn rất sơ khai trong suốt những năm 1970. Ông đã so sánh trình tự RNA ribosome (rRNA) của các sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn và các vi sinh vật khác.

Sau đó, vào năm 1977, cùng với George Fox, ông đã công bố cây phát sinh loài đầu tiên dựa trên cơ sở khoa học về sự sống. Đây là một bản đồ cho thấy sự tổ chức quy mô lớn của sự sống và quá trình tiến hóa.

Ba miền

Mô hình tiến hóa được sử dụng trước công trình của Woese chỉ ra rằng sinh vật sống được phân thành hai nhóm lớn: sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn. Hơn nữa, ông chỉ ra rằng sinh vật nhân sơ đã tạo ra nhiều sinh vật nhân chuẩn hiện đại hơn.

Tuy nhiên, Woese đã giải trình tự và so sánh các gen rRNA của các sinh vật khác nhau và nhận thấy rằng sự biến đổi trong trình tự gen của hai sinh vật càng lớn thì sự khác biệt về mặt tiến hóa của chúng càng lớn.

Những phát hiện này cho phép ông đề xuất ba dòng tiến hóa, được gọi là lĩnh vực: Vi khuẩn và Archaea (đại diện cho tế bào nhân sơ, tức là không có nhân), và Eukarya (tế bào nhân thực, có nhân).

Archaeas đại diện cho các tế bào nhân sơ, tức là không có nhân. Nguồn: Kaden 11a

Bằng cách này, Woese đã thiết lập rằng khái niệm sinh vật nhân sơ không có sự biện minh về phát sinh loài và sinh vật nhân thực không bắt nguồn từ vi khuẩn, nhưng là một nhóm chị em với vi khuẩn cổ.

Cây phát sinh loài của sự sống

Ba miền được biểu diễn trong một cây phát sinh loài, ở đó sự khác biệt về mặt tiến hóa được thể hiện. Trong cây này, khoảng cách giữa hai loài - được vẽ dọc theo các đường nối chúng - tỷ lệ với sự khác biệt trong rRNA của chúng.

Tương tự như vậy, những loài được phân tách rộng rãi trong cây là những họ hàng xa hơn và bằng cách kết hợp một lượng lớn dữ liệu, có thể ước tính mối quan hệ giữa các loài và xác định thời điểm một dòng tách ra khỏi dòng khác.

Đóng góp khác

Công trình và phát hiện của Woese có tác động sâu sắc đến cách hiểu về sự phát triển của hệ sinh thái vi sinh vật trên trái đất và cơ thể con người; ngay cả bên ngoài các dominion trên cạn.

Những đóng góp cho hệ sinh thái của Trái đất

Các hệ sinh thái vi sinh vật là nền tảng của sinh quyển Trái đất, và trước khi khung phát sinh loài dựa trên trình tự của Woese được phát triển, không có cách nào có ý nghĩa để đánh giá mối quan hệ của các vi sinh vật tạo nên thế giới tự nhiên.

Khám phá của Woese đã chứng minh rằng tất cả sự sống trên Trái đất đều có nguồn gốc từ trạng thái tổ tiên tồn tại cách đây 3,8 tỷ năm, với các yếu tố chính của tế bào hiện đại đã được thiết lập.

Bằng cách này, kỷ luật sinh thái vi sinh vật đã được đẩy từ trạng thái hấp hối trở thành một trong những lĩnh vực sinh học sôi động nhất với những phân nhánh quan trọng đối với y học, như được chứng minh bởi Dự án Hệ vi sinh vật ở người.

Dự án Vi sinh vật ở người

Dự án Vi sinh vật ở người được đề xuất vào năm 2008 bởi Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ (NIH), với những phát hiện của Woese là cơ sở cơ bản của dự án này.

Mục tiêu chính của sáng kiến ​​vĩ đại này là xác định và mô tả đặc điểm của các cộng đồng vi sinh vật có trong cơ thể người và tìm kiếm mối tương quan giữa động lực của quần thể vi sinh vật, sức khỏe con người và bệnh tật.

Exobiology

Exobiology cố gắng tái tạo lại lịch sử của các quá trình và sự kiện liên quan đến sự biến đổi của các nguyên tố sinh học, từ nguồn gốc của chúng trong quá trình tổng hợp hạt nhân đến sự tham gia của chúng vào quá trình tiến hóa Darwin trong hệ mặt trời.

Do đó, ngoại sinh học giải quyết các khía cạnh cơ bản của sinh học thông qua nghiên cứu về sự sống bên ngoài Trái đất. Một lý thuyết chung sau đó nảy sinh về sự tiến hóa của các hệ thống sống từ vật chất vô tri.

Các khái niệm của Woese đã được NASA đưa vào chương trình ngoại sinh vật học và triết lý của các chương trình dành cho các sứ mệnh được phóng lên sao Hỏa để tìm kiếm dấu hiệu của sự sống vào năm 1975.

Tác phẩm chính

Các tác phẩm quan trọng nhất của ông được liệt kê dưới đây:

- Sự phát triển của độ phức tạp đại phân tử (1971), nơi một mô hình thống nhất cho sự tiến hóa của độ phức tạp đại phân tử được trình bày.

- Sự tiến hóa của vi khuẩn (1987). Tác phẩm này là một mô tả lịch sử về mối quan hệ giữa vi sinh vật và tiến hóa bắt đầu thay đổi các quan niệm về nguồn gốc của các loài trên Trái đất.

- Tổ tiên vạn vật (1998). Nó mô tả tổ tiên chung là một cộng đồng tế bào đa dạng tồn tại và tiến hóa như một đơn vị sinh học.

- Phiên dịch cây phát sinh loài phổ quát (2000). Công trình này đề cập đến cách cây phát sinh loài phổ quát không chỉ bao gồm tất cả sự sống hiện có, mà gốc của nó đại diện cho quá trình tiến hóa trước khi xuất hiện các loại tế bào hiện tại.

- Về sự tiến hóa của tế bào (2002). Trong tác phẩm này, Woese trình bày một lý thuyết về sự tiến hóa của tổ chức tế bào.

- Sinh học mới cho một thế kỷ mới (2004). Đó là một tuyên bố về sự cần thiết phải thay đổi cách tiếp cận sinh học dựa trên những phát hiện mới về thế giới sống.

- Tiến hóa tập thể và mã di truyền (2006). Trình bày một lý thuyết động về sự tiến hóa của mã di truyền.

Người giới thiệu

1. Woese C, Fox GE. (1977). Cấu trúc phát sinh loài của miền nhân sơ: các giới nguyên sinh. Được lấy vào ngày 11 tháng 11 từ: ncbi.nlm.nih.gov
2. Woese C. (2004). Một sinh học mới cho một thế kỷ mới. Tổng quan về vi sinh và sinh học phân tử. Được lấy vào ngày 12 tháng 11 từ: ncbi.nlm.nih.gov
3. Rummel J. (2014). Carl Woese, Dick Young, và nguồn gốc của sinh học thiên văn. Được lấy vào ngày 13 tháng 11 từ: ncbi.nlm.nih.gov
4. Goldenfeld, N., Pace, N. (2013). Carl R. Woese (1928-2012). Được lấy vào ngày 13 tháng 11 từ: science.sciencemag.org
5. Dự án Vi sinh vật ở người, HMP. Truy cập ngày 13 tháng 11 từ: hmpdacc.org.
6. Dick S, Strick J. (2004). Vũ trụ sống: NASA và sự phát triển của sinh vật học thiên văn. Được lấy vào ngày 12 tháng 11 từ: Google Scholar
7. Klein H. (1974). Các thí nghiệm phát hiện sự sống tự động cho sứ mệnh của người Viking lên sao Hỏa. Được lấy vào ngày 12 tháng 11 từ: nlm.nih.gov