Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Американдық микробиолог (1928–2012)
American microbiologist (1928–2012)
Карл Вуз (Carl Woese; 15 шілде 1928 – 30 желтоқсан 2012) – американдық микробиолог және биофизик. Вуз 1977 жылы 16S рибосомалық РНК-ның жаңашыл филогенетикалық таксономиясы арқылы Археяны (өмірдің жаңа доменін) анықтағандығымен әйгілі, бұл әдіс микробиологияны түбегейлі өзгертіп жіберді. Вуз Стэнли О. Икенберри атындағы профессорлық қызметті атқарды және Иллинойс университетінің Урбана-Шампейн қаласындағы микробиология профессоры болды.
Carl Woese ('/w//oʊ//z/; July 15, 1928 – December 30, 2012) was an American microbiologist and biophysicist. Woese is famous for defining the Archaea (a new domain of life) in 1977 through a pioneering phylogenetic taxonomy of 16S ribosomal RNA, a technique that has revolutionized microbiology. Woese held the Stanley O. Ikenberry Chair and was professor of microbiology at the University of Illinois Urbana–Champaign.
Өмірі және білімі
Карл Ричард Восенкрафт 1928 жылғы 15 шілдеде Нью-Йорк штатының Сиракуза қаласында дүниеге келген. Оның отбасы неміс-американдық. Возе Массачусетс штатындағы Дирфилд академиясын бітірді. 1950 жылы Амхерст колледжінде математика және физика мамандығы бойынша бакалавр дәрежесін алды. Амхерстте оқып жүрген кезінде Возе биологиядан бір ғана курс (жоғары курста биохимия) тыңдады және Уильям М. Фэрбанк, сол кезде Амхерстте физика профессорының көмекшісі, оған Йельде биофизиканы зерттеуге кеңес бергенге дейін "өсімдіктер мен жануарларға ғылыми қызығушылық танытпады". 1953 жылы ол Йель университетінде биофизика ғылымдарының докторы дәрежесін қорғады, ондағы докторлық зерттеуі вирустарды жылу және иондаушы сәулелену арқылы жоюға бағытталған. Содан кейін ол Йель университетінде биофизика саласында докторантурадан кейінгі ғылыми қызметкер болып, бактерия спораларын зерттеді. 1960 жылдан 1963 жылға дейін Нью-Йорк штатының Шенеқтади қаласындағы General Electric Research Laboratory-де биофизик болып жұмыс істеді. 1964 жылы Возе Иллинойс университетінің Урбана-Шампейн қаласындағы микробиология факультетіне қосылды, онда ол Архея, геномика және молекулалық эволюция салаларын зерттеуге баса назар аударды.
Carl Richard Wösenkraft was born in Syracuse, New York on July 15, 1928. His family was German American. Woese attended Deerfield Academy in Massachusetts. He received a bachelor's degree in mathematics and physics from Amherst College in 1950. During his time at Amherst, Woese took only one biology course (Biochemistry, in his senior year) and had "no scientific interest in plants and animals" until advised by William M. Fairbank, then an assistant professor of physics at Amherst, to pursue biophysics at Yale. In 1953, he completed a PhD in biophysics at Yale University, where his doctoral research focused on the inactivation of viruses by heat and ionizing radiation. Then he became a postdoctoral researcher in biophysics at Yale University investigating bacterial spores. From 1960 to 1963, he worked as a biophysicist at the General Electric Research Laboratory in Schenectady, New York. In 1964, Woese joined the microbiology faculty of the University of Illinois Urbana–Champaign, where he focused on Archaea, genomics, and molecular evolution as his areas of expertise.
Генетикалық кодтың алғашқы жұмыстары
Вуз 1960 жылдың күзінде General Electric компаниясының Knolls зертханасында өз зертханасын құрғанда назарын генетикалық кодқа бұрды. Ол вирустардың әрбір аминқышқылын кодтау үшін триплет емес, бір негізді пайдаланатыны туралы гипотезамен байланысты эксперименттік деректерді қайта қарастырып, 18 кодонды ұсынды, соның ішінде пролинге арналған кодонды дұрыс болжады. Басқа зерттеулер ақуыз трансляциясының механизмын анықтады, бірақ Вуздың пікірінше, генетикалық кодтың эволюциялық пайда болуы екінші деңгейде қарастырылды.
Woese turned his attention to the genetic code while setting up his lab at General Electric's Knolls Laboratory in the fall of 1960. He then re evaluated experimental data associated with the hypothesis that viruses used one base, rather than a triplet, to encode each amino acid, and suggested 18 codons, correctly predicting one for proline. Other work established the mechanistic basis of protein translation, but in Woese's view, largely overlooked the genetic code's evolutionary origins as an afterthought.
Үшінші доменнің ашылуы
20 ғасырдың көп бөлігінде прокариоттар бір ғана организмдер тобы ретінде қарастырылып, олардың биохимиясы, морфологиясы және метаболизміне сүйене отырып жіктеліп келді. 1962 жылы Роджер Станир мен К. Б. ван Нильдің жариялаған мақаласында жасушалық ұйымды прокариоттар мен эукариоттарға бөлу тұңғыш рет нақты белгіленді, сонда прокариоттар – жасушалық ядросы жоқ организмдер деп анықталды. Эдуард Чаттонның жасаған жалпылама тұжырымынан туындаған Станир мен Ван Нильдің бұл ұғымы тез арада организмдер арасындағы ең маңызды айырмашылық ретінде қабылданып, бірақ олар микробиологтардың бактериялардың табиғи филогенетикалық жіктелуін құруға жасаған тырысыстарына күмәнмен қарады. Дегенмен, барлық тіршілік иелерінің ортақ прокариоттық (грек тіліндегі πρό (про) түбірі – «алдында», «алдында») тегі болды деген жалпы пікір қалыптасқан. 1977 жылы Карл Вуз және Джордж Э. Фокс жүргізген тәжірибелер өмір ағашының негізгі құрылымы туралы бұл кең таралған гипотезаны жоққа шығарды. Оған қатысты барлық сын тек ғылыми деңгейде ғана шектелмеді. Олигонуклеотидтерді жинақтауға кеткен он жылдық еңбек оған «еретік» деген атақ алып келді, ал Вузды «Микробиологияның жаралы революционері» деп атады. Қолдау деректерінің артуы 1980 жылдардың ортасында ғылыми қауымдастықты Археяны қабылдауға итермеледі. Экстремалды ортада тіршілік ететін археяларға ұқсас организмдер басқа планеталарда да пайда болған болуы мүмкін, олардың кейбіреулерінде экстремофильді тіршілікке қолайлы жағдайлар бар. Айта кетейік, Вуздың өмір ағашын түсіндіруі микробтық туыстастықтардың үлкен әртүрлілігін көрсетеді: бір жасушалы организмдер биосфераның генетикалық, метаболикалық және экологиялық нишалық әртүрлілігінің басым бөлігін құрайды. Микробтар көптеген биогеохимиялық циклдер үшін және биосфераның үздіксіз жұмыс істеуі үшін маңызды болғандықтан, Вуздың микробтардың эволюциясы мен әртүрлілігін анықтауға жасаған күш-жігері экологтар мен табиғатты қорғаушыларға баға жетпес қызмет етті. Бұл эволюция теориясына және өмір тарихы туралы білімімізге маңызды үлес қосты. Вуз былай деп жазды: «Менің эволюциялық қызығушылығым бактериялар мен археяларға қатысты, олардың эволюциясы планетаның 4,5 миллиард жылдық тарихының көп бөлігін қамтиды. Рибосомалық РНК тізбегін эволюциялық өлшем ретінде пайдаланып, менің зертханам екі топтың да филогенезін қайта құрастырды, осылайша прокариоттарды жіктеудің филогенетикалық жарамды жүйесін ұсынды. Археяның ашылуы шын мәнінде осы зерттеулердің нәтижесі болды». Вуз бен Фокс 1977 жылғы мақаласында алғаш сипаттап, ал микробиолог Джейн Гибсонмен 1980 жылғы мақаласында одан әрі зерттеген бұл организмдер, немесе прогеноттар, қатеге бейім аударма аппараты («шулы генетикалық тарату каналы») салдарынан өте төмен күрделілікке ие протоклеткалар ретінде көрінеді, бұл жасушалық өзара әрекеттесудің ерекшелігін және геномның мөлшерін шектейтін жоғары мутация деңгейін тудырды. Бұл ертедегі аударма аппараты бір ғана белок емес, құрылымы жағынан ұқсас, функционалды жағынан бірдей ақуыздар тобын шығарған болар еді. Заманауи жасушаларға көшу («Дарвин шегі») организмдер аударма механизмдерін қалыпқа келтірген кезде болды: өнімділіктің жақсаруы жасушалық ұйымның күрделілік пен байланыстың деңгейіне жетуіне мүмкіндік берді, бұл басқа организмдердің гендерін жеке адамның өз гендерін ығыстыруын қиындатты. Ол аминоацил тРНК синтезазаларының филогенезіне және осы негізгі ферменттердің организмдер арасындағы таралуына көлденең гендер берудің әсерін егжей-тегжейлі талдады. Зерттеудің мақсаты – алғашқы жасуша түрлерінің (археялық, эубактериялық және эукариоттық) РНК әлеміндегі ата-бабалық күйден қалай пайда болғанын түсіндіру болды. 2000 жылы Ұлттық ғылым медалімен марапатталды. 2003 жылы ол «өмірдің үшінші доменін ашқаны үшін» Швед Корольдік ғылым академиясынан Краффорд сыйлығын алды. 2004 жылы Америка философиялық қоғамының мүшесі болып сайланды. 2006 жылы ол Корольдік қоғамның шетелдік мүшесі болып сайланды. Метанобрвибактер воесей және Конексибактер воесей оның құрметіне аталған. Стэнфорд университетінің микробиологы Джастин Сонненбург: «1977 жылғы мақала микробиологияда және, мүмкін, барлық биологияда ең ықпалдылардың бірі. Ол Уотсон, Крик және Дарвиннің еңбектерімен қатар, микробтар әлемінің керемет әртүрлілігі үшін эволюциялық негіздеме береді» деді.
For much of the 20th century, prokaryotes were regarded as a single group of organisms and classified based on their biochemistry, morphology and metabolism. In a highly influential 1962 paper, Roger Stanier and C. B. van Niel first established the division of cellular organization into prokaryotes and eukaryotes, defining prokaryotes as those organisms lacking a cell nucleus. Adapted from Édouard Chatton's generalization, Stanier and Van Niel's concept was quickly accepted as the most important distinction among organisms; yet they were nevertheless skeptical of microbiologists' attempts to construct a natural phylogenetic classification of bacteria. However, it became generally assumed that all life shared a common prokaryotic (implied by the Greek root πρό (pro ), before, in front of) ancestor. In 1977, Carl Woese and George E. Fox experimentally disproved this universally held hypothesis about the basic structure of the tree of life. Not all criticism of him was restricted to the scientific level. A decade of labor intensive oligonucleotide cataloging left him with a reputation as "a crank," and Woese would go on to be dubbed as "Microbiology's Scarred Revolutionary" by a news article printed in the journal Science. The growing body of supporting data led the scientific community to accept the Archaea by the mid 1980s. Organisms similar to those archaea that exist in extreme environments may have developed on other planets, some of which harbor conditions conducive to extremophile life. Notably, Woese's elucidation of the tree of life shows the overwhelming diversity of microbial lineages: single celled organisms represent the vast majority of the biosphere's genetic, metabolic, and ecologic niche diversity. As microbes are crucial for many biogeochemical cycles and to the continued function of the biosphere, Woese's efforts to clarify the evolution and diversity of microbes provided an invaluable service to ecologists and conservationists. It was a major contribution to the theory of evolution and to our knowledge of the history of life. Woese wrote, "My evolutionary concerns center on the bacteria and the archaea, whose evolutions cover most of the planet's 4.5 billion year history. Using ribosomal RNA sequence as an evolutionary measure, my laboratory has reconstructed the phylogeny of both groups, and thereby provided a phylogenetically valid system of classification for prokaryotes. The discovery of the archaea was in fact a product of these studies". First described by Woese and Fox in a 1977 paper and explored further with microbiologist Jane Gibson in a 1980 paper, these organisms, or progenotes, were imagined as protocells with very low complexity due to their error prone translation apparatus ("noisy genetic transmission channel"), which produced high mutation rates that limited the specificity of cellular interaction and the size of the genome. This early translation apparatus would have produced a group of structurally similar, functionally equivalent proteins, rather than a single protein. The transition to modern cells (the "Darwinian Threshold") occurred when organisms evolved translation mechanisms with modern levels of fidelity: improved performance allowed cellular organization to reach a level of complexity and connectedness that made genes from other organisms much less able to displace an individual's own genes. He worked on detailed analyses of the phylogenies of the aminoacyl tRNA synthetases and on the effect of horizontal gene transfer on the distribution of those key enzymes among organisms. The goal of the research was to explain how the primary cell types (the archaeal, eubacterial, and eukaryotic) evolved from an ancestral state in the RNA world. and was a National Medal of Science recipient in 2000. In 2003, he received the Crafoord Prize from the Royal Swedish Academy of Sciences "for his discovery of a third domain of life". He was elected to the American Philosophical Society in 2004. In 2006, he was made a foreign member of the Royal Society. Methanobrevibacter woesei, and Conexibacter woesei, are named in his honor. Microbiologist Justin Sonnenburg of Stanford University said "The 1977 paper is one of the most influential in microbiology and arguably, all of biology. It ranks with the works of Watson and Crick and Darwin, providing an evolutionary framework for the incredible diversity of the microbial world".