Carl Richard Woese ( / w oʊ z / ; [2] 15 julio 1928 a 30 diciembre 2012) fue un microbiólogo y biofísico . Woese es famoso por definir las Archaea (un nuevo dominio de la vida) en 1977 mediante la taxonomía filogenética del ARN ribosómico 16S , una técnica que fue pionera y que revolucionó la microbiología. [3] [4] [5] [6] También originó la hipótesis del mundo del ARN en 1967, aunque no con ese nombre. [7] Woese celebró elStanley O. Ikenberry y fue profesor de microbiología en la Universidad de Illinois en Urbana – Champaign . [8] [9] [10]
Carl Woese | |
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Nació | Syracuse, Nueva York , EE. UU. | 15 de julio de 1928
Fallecido | 30 de diciembre de 2012 Urbana, Illinois , Estados Unidos | (84 años)
Ciudadanía | Estados Unidos |
alma mater | |
Conocido por | Descubrimiento de Archaea |
Premios |
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Carrera científica | |
Campos | Microbiología |
Instituciones | Universidad de Illinois en Urbana-Champaign |
Tesis | Estudios físicos sobre virus animales (1953) |
Asesor de doctorado | Ernest C. Pollard [ cita requerida ] |
Estudiantes notables | David Stahl [1] |
Vida y educacion
Carl Woese nació en Syracuse, Nueva York el 15 de julio de 1928. Woese asistió a la Academia Deerfield en Massachusetts . Recibió una licenciatura en matemáticas y física de Amherst College en 1950. Durante su tiempo en Amherst, Woese tomó solo un curso de biología ( Bioquímica , en su último año) y no tenía "ningún interés científico en plantas y animales" hasta que William le aconsejó. M. Fairbank , entonces profesor asistente de física en Amherst, para dedicarse a la biofísica en Yale . [11]
En 1953, completó un doctorado. en biofísica en la Universidad de Yale , donde su investigación doctoral se centró en la inactivación de virus por calor y radiación ionizante . [12] [13] Estudió medicina en la Universidad de Rochester durante dos años, y dejó de fumar dos días en una rotación de pediatría . [13] Luego se convirtió en investigador postdoctoral en biofísica en la Universidad de Yale investigando esporas bacterianas. [14] Entre 1960 y 1963, trabajó como biofísico en el Laboratorio de Investigación de General Electric en Schenectady, Nueva York . [12] [15] En 1964, Woese se unió a la facultad de microbiología de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, donde se centró en Archaea, genómica y evolución molecular como sus áreas de especialización. [10] [12] [15] Se convirtió en profesor de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign 's Carl R. Woese Instituto de Biología Genómica , que fue renombrada en su honor en 2015, después de su muerte. [15]
Woese murió el 30 de diciembre de 2012, luego de complicaciones de cáncer de páncreas , dejando como sobrevivientes a su esposa Gabriella y dos hijos. [16] [17] [18]
Trabajo y descubrimientos
Trabajo inicial sobre el código genético
Woese dirigió su atención hacia el código genético , mientras que la creación de su laboratorio en General Electric 's Laboratorio Knolls en el otoño de 1960. [13] El interés entre los físicos y los biólogos moleculares había empezado a unirse en torno a descifrar la correspondencia entre los veinte aminoácidos y la Alfabeto de cuatro letras de bases de ácidos nucleicos en la década posterior al descubrimiento de James D. Watson , Francis Crick y Rosalind Franklin de la estructura del ADN en 1953. [19] Woese publicó una serie de artículos sobre el tema. En uno, dedujo una tabla de correspondencia entre lo que entonces se conocía como "ARN soluble" y ADN basándose en sus respectivas proporciones de pares de bases . [20] Luego reevaluó los datos experimentales asociados con la hipótesis de que los virus usaban una base, en lugar de un triplete, para codificar cada aminoácido, y sugirió 18 codones, prediciendo correctamente uno para la prolina . [13] [21] Otro trabajo estableció la base mecanicista de la traducción de proteínas, pero en opinión de Woese, en gran parte pasó por alto los orígenes evolutivos del código genético como una ocurrencia tardía. [19]
En 1962 Woese pasó varios meses como investigador visitante en el Instituto Pasteur de París , un lugar de intensa actividad sobre la biología molecular de la expresión y la regulación de genes. [13] Mientras estaba en París, conoció a Sol Spiegelman , quien invitó a Woese a visitar la Universidad de Illinois después de escuchar sus objetivos de investigación; en esta visita, Spiegelman le ofreció a Woese un puesto con tenencia inmediata a partir del otoño de 1964. [13] Con la libertad de perseguir pacientemente hilos de investigación más especulativos fuera de la corriente principal de la investigación biológica, Woese comenzó a considerar el código genético en términos evolutivos, preguntando cómo podrían haber evolucionado las asignaciones de codones y su traducción a una secuencia de aminoácidos. [13] [22]
Descubrimiento del tercer dominio
Durante gran parte del siglo XX, los procariotas se consideraron un grupo único de organismos y se clasificaron en función de su bioquímica , morfología y metabolismo . En un artículo de 1962 muy influyente, Roger Stanier y CB van Niel establecieron por primera vez la división de la organización celular en procariotas y eucariotas , definiendo procariotas como aquellos organismos que carecen de núcleo celular . [23] [24] Adaptado de la generalización de Édouard Chatton , el concepto de Stanier y Van Niel fue rápidamente aceptado como la distinción más importante entre organismos; sin embargo, se mostraron escépticos ante los intentos de los microbiólogos de construir una clasificación filogenética natural de las bacterias. [25] Sin embargo, se asumió generalmente que toda la vida compartía un procariota común (implicado por la raíz griega πρό (pro), antes, delante de) antepasado. [24] [26]
En 1977, Carl Woese y George E. Fox refutaron experimentalmente esta hipótesis universalmente sostenida sobre la estructura básica del árbol de la vida . [27] Woese y Fox descubrieron una especie de vida microbiana a la que llamaron "arqueobacterias" ( Archaea ). [5] Informaron que las arqueobacterias comprendían "un tercer reino" de la vida a diferencia de las bacterias como las plantas y los animales. [5] Habiendo definido Archaea como un nuevo "reino" ( dominio posterior ) que no eran ni bacterias ni eucariotas, Woese volvió a dibujar el árbol taxonómico . Su sistema de tres dominios , basado en relaciones filogenéticas en lugar de similitudes morfológicas obvias, dividió la vida en 23 divisiones principales, incorporadas en tres dominios: Bacteria , Archaea y Eucarya . [3]
La aceptación de la validez de la clasificación filogenéticamente válida de Woese fue un proceso lento. Biólogos prominentes, incluidos Salvador Luria y Ernst Mayr, se opusieron a su división de los procariotas. [28] [29] No todas las críticas contra él se limitaron al nivel científico. Una década de catalogación de oligonucleótidos intensiva en mano de obra lo dejó con la reputación de "un maniático", y Woese pasaría a ser apodado como el "revolucionario marcado de la microbiología" por un artículo de noticias publicado en la revista Science . [6] El creciente cuerpo de datos de apoyo llevó a la comunidad científica a aceptar Archaea a mediados de la década de 1980. [13] Hoy en día, pocos científicos se aferran a la idea de un Prokarya unificado.
El trabajo de Woese sobre Archaea también es significativo por sus implicaciones para la búsqueda de vida en otros planetas. Antes del descubrimiento de Woese y Fox, los científicos pensaban que las arqueas eran organismos extremos que evolucionaron a partir de los microorganismos más familiares para nosotros. Ahora, la mayoría cree que son antiguos y pueden tener conexiones evolutivas sólidas con los primeros organismos de la Tierra. [30] Organismos similares a las arqueas que existen en ambientes extremos pueden haberse desarrollado en otros planetas, algunos de los cuales albergan condiciones propicias para la vida extremófila . [31]
En particular, la elucidación de Woese sobre el árbol de la vida muestra la abrumadora diversidad de linajes microbianos: los organismos unicelulares representan la gran mayoría de la diversidad de nichos genéticos, metabólicos y ecológicos de la biosfera. [32] Dado que los microbios son cruciales para muchos ciclos biogeoquímicos y para la función continua de la biosfera, los esfuerzos de Woese para aclarar la evolución y la diversidad de los microbios proporcionaron un servicio invaluable a los ecologistas y conservacionistas . Fue una contribución importante a la teoría de la evolución y a nuestro conocimiento de la historia de la vida. [19]
Woese escribió: "Mis preocupaciones evolutivas se centran en las bacterias y las arqueas, cuyas evoluciones cubren la mayor parte de los 4.500 millones de años de historia del planeta. Utilizando la secuencia de ARN ribosómico como medida evolutiva, mi laboratorio ha reconstruido la filogenia de ambos grupos y, por lo tanto, proporcionó un sistema filogenéticamente válido de clasificación para los procariotas. El descubrimiento de las arqueas fue de hecho un producto de estos estudios ". [12]
Evolución de los tipos de células primarias
Woese también especuló sobre una era de rápida evolución en la que se produjo una considerable transferencia horizontal de genes entre organismos. [27] [33] Descritos por primera vez por Woese y Fox en un artículo de 1977 y explorados más a fondo con la microbióloga Jane Gibson en un artículo de 1980, estos organismos, o progenotes , se imaginaron como protoceldas con muy baja complejidad debido a su aparato de traducción propenso a errores. ("canal de transmisión genética ruidoso"), que produjo altas tasas de mutación que limitaron la especificidad de la interacción celular y el tamaño del genoma. [34] [35] Este aparato de traducción temprano habría producido un grupo de proteínas estructuralmente similares y funcionalmente equivalentes, en lugar de una sola proteína. [27] Además, debido a esta especificidad reducida, todos los componentes celulares fueron susceptibles a la transferencia horizontal de genes y se produjo una rápida evolución a nivel del ecosistema. [33] [36]
La transición a las células modernas (el " umbral darwiniano ") se produjo cuando los organismos desarrollaron mecanismos de traducción con niveles modernos de fidelidad: el rendimiento mejorado permitió que la organización celular alcanzara un nivel de complejidad y conexión que hizo que los genes de otros organismos fueran mucho menos capaces de desplazar a los de un individuo propios genes. [33]
En años posteriores, el trabajo de Woese se concentró en el análisis genómico para dilucidar la importancia de la transferencia horizontal de genes (HGT) para la evolución. [37] Trabajó en análisis detallados de las filogenias de las aminoacil-tRNA sintetasas y en el efecto de la transferencia horizontal de genes en la distribución de esas enzimas clave entre organismos. [38] El objetivo de la investigación era explicar cómo los tipos de células primarias (arqueas, eubacterianas y eucariotas) evolucionaron a partir de un estado ancestral en el mundo del ARN . [12]
Perspectivas de la biología
Woese compartió sus pensamientos sobre el pasado, presente y futuro de la biología en Current Biology : [11]
Las "cuestiones importantes" a las que se enfrenta la biología del siglo XXI se derivan todas de una única cuestión, la naturaleza y la generación de la organización biológica . . . . Sí, Darwin ha vuelto, pero en compañía de. . . científicos que pueden ver mucho más en las profundidades de la biología de lo que era posible hasta ahora. Ya no es una visión de la evolución de "10,000 especies de aves", la evolución vista como una procesión de formas. La preocupación ahora está en el proceso de evolución en sí. [11]
Veo que la cuestión de la organización biológica toma hoy dos direcciones importantes. El primero es la evolución de la organización celular (proteica), que incluye sub-preguntas como la evolución del aparato de traducción y el código genético, y el origen y naturaleza de las jerarquías de control que afinan e interrelacionan con precisión la panoplia de Procesos celulares que constituyen las células. También incluye la cuestión del número de diferentes tipos de células básicas que existen en la tierra hoy: ¿todas las células modernas provienen de una única organización celular ancestral? [11]
La segunda dirección principal involucra la naturaleza del ecosistema global. . . . Las bacterias son los principales organismos de este planeta, en número, en masa total, en importancia para el equilibrio global. Por lo tanto, es la ecología microbiana la que. . . es el que más necesita desarrollo, tanto en términos de los hechos necesarios para comprenderlo, como en términos del marco en el que interpretarlos. [11]
Woese consideraba que la biología tenía un papel "importantísimo" en la sociedad. En su opinión, la biología debería tener un propósito más amplio que la búsqueda de "un entorno diseñado": [11]
Lo que se reconoció formalmente en física necesita ahora ser reconocido en biología: la ciencia tiene una doble función. Por un lado es servidor de la sociedad, atacando los problemas aplicados que plantea la sociedad. Por otro lado, funciona como maestro de la sociedad, ayudándola a comprender su mundo y a sí misma. Es la última función la que efectivamente falta hoy en día. [11]
Honores y legado científico
Woese fue miembro de MacArthur Fellow en 1984, fue nombrado miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 1988, recibió la Medalla Leeuwenhoek (el más alto honor de microbiología) en 1992, el Premio Selman A. Waksman en Microbiología en 1995 de la Academia Nacional de Ciencias , [39] y recibió la Medalla Nacional de Ciencias en 2000. En 2003, recibió el Premio Crafoord de la Real Academia Sueca de Ciencias "por su descubrimiento de un tercer dominio de la vida". [40] [41] En 2006, fue nombrado miembro extranjero de la Royal Society . [10]
Muchas especies microbianas, como Pyrococcus woesei , [42] Methanobrevibacter woesei , [43] y Conexibacter woesei , [44] se nombran en su honor.
El microbiólogo Justin Sonnenburg de la Universidad de Stanford dijo: "El artículo de 1977 es uno de los más influyentes en microbiología y posiblemente en toda la biología. Se alinea con los trabajos de Watson y Crick y Darwin, proporcionando un marco evolutivo para la increíble diversidad del mundo microbiano ". [19]
Con respecto al trabajo de Woese sobre la transferencia horizontal de genes como un proceso evolutivo primario, el profesor Norman R. Pace de la Universidad de Colorado en Boulder dijo: "Creo que Woese ha hecho más por la biología en general que cualquier biólogo de la historia, incluido Darwin ... . Hay mucho más que aprender, y ha estado interpretando la historia emergente de manera brillante ". [45]
Publicaciones Seleccionadas
Libros
- Woese, Carl (1967). El código genético: la base molecular de la expresión genética . Nueva York: Harper & Row. OCLC 293697 .
Artículos seleccionados
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Ver también
- Arqueas
- Filos bacterianos , los principales linajes de bacterias
- George E. Fox
- Karl Stetter
- Norman R. Pace
- Otto Kandler
- Filogenética
- Árbol de la vida (biología)
- ARN ribosómico 16S
- Revolución woeseiana
- El dogma de Woese
Referencias
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Carl Woese, un biofísico y microbiólogo evolutivo cuyo descubrimiento hace 35 años de un "tercer dominio" de la vida en el vasto reino de los microorganismos alteró la comprensión científica de la evolución, murió el domingo en su casa en Urbana, Illinois. Tenía 84 años. ...
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enlaces externos
- Resultados de búsqueda del autor Woese CR en PubMed .
- Documentos de Carl Woese en la Universidad de Illinois, Champaign
- El Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica, Universidad de Illinois
- Página de inicio de Woese, Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica , 30 de noviembre de 2017
- Libro de visitas de Carl R. Woese, Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica , 30 de noviembre de 2017
- Extractos de un documental sobre el árbol de la vida de Woese
- Woese, Carl R. (2005). "Preguntas y respuestas". Biología actual . 15 (4): R111–2. doi : 10.1016 / j.cub.2005.02.003 . PMID 15723774 . S2CID 45434594 .