CARL WOESE: BIOGRAFIA, TASSONOMIA, ALTRI CONTRIBUTI, OPERE - ARTE - 2025

Carl Woese (1928-2012) è stato un rinomato microbiologo americano il cui lavoro ha rivoluzionato la comprensione del mondo microbico, così come il modo in cui percepiamo le relazioni di tutta la vita sulla Terra.

Più di ogni altro ricercatore, Carl Woese ha concentrato l'attenzione del mondo scientifico su un mondo microbico intangibile ma dominante. Il loro lavoro ci ha permesso di conoscere e analizzare un regno che si estende ben oltre i batteri patogeni.

Carl Richard Woese era un microbiologo americano il cui lavoro ha rivoluzionato la comprensione del mondo microbico. Fonte: Don Hamerman

Attraverso le sue opere, Woese ha sviluppato una comprensione dello sviluppo della vita; Ciò è stato ottenuto tramite la sequenza dei geni degli esseri viventi, dimostrando così che la storia evolutiva può essere fatta risalire a un antenato comune.

Inoltre, durante questa indagine, Woese scoprì il terzo dominio della vita noto come archaea.

Biografia

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

Woese ha ricevuto la sua formazione da importanti ricercatori e premi Nobel, come il suo istruttore laureato, il biofisico Ernest Pollard, che era lui stesso uno studente del premio Nobel per la fisica James Chadwick.

L'interesse di Woese per l'origine del codice genetico e dei ribosomi si è sviluppato mentre lavorava come biofisico presso il General Electric Research Laboratory. Successivamente, nel 1964, il biologo molecolare americano Sol Spiegelman lo invitò a iscriversi alla facoltà dell'Università dell'Illinois, dove rimase fino alla sua morte (2012).

Il lato umano di Woese

Secondo i suoi colleghi più stretti, Woese era profondamente dedito al suo lavoro ed era molto responsabile della sua ricerca. Tuttavia, molti dicono che il microbiologo si è divertito mentre faceva il suo lavoro. Inoltre, i suoi compagni di classe lo hanno descritto come una persona brillante, intraprendente, onesta, generosa e umile.

Premi e riconoscimenti

Durante i suoi anni di ricerca ha ricevuto molti premi e riconoscimenti, come la MacArthur Fellowship. Era anche membro dell'Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti e della Royal Society.

Nel 1992, Woese ha ricevuto la medaglia Leeuwenhoek dalla Royal Dutch Academy of Arts and Sciences - considerato il più alto riconoscimento in microbiologia - e nel 2002 è stato insignito della United States National Medal of Science.

Allo stesso modo, nel 2003 è stato insignito del Premio Crafoord della Royal Swedish Academy of Sciences in Biosciences, un premio parallelo al Premio Nobel.

Determinare i progressi scientifici per la visione di Woese

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

Tuttavia, i progressi nella biologia molecolare hanno permesso a Woese di dare uno sguardo diverso ai fondamenti della vita sulla Terra. In questo modo, ha dimostrato che la vita in ciascuno dei cinque regni ha la stessa base, così come la stessa biochimica e lo stesso codice genetico.

Il codice genetico

Dopo la scoperta degli acidi nucleici, acido desossiribonucleico (DNA) e acido ribonucleico (RNA), è stato determinato che il codice genetico è memorizzato in queste due macromolecole. Una caratteristica essenziale del DNA e dell'RNA è che sono costituiti 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 sono stati essenziali. Dopo aver condotto queste indagini, Woese si interessò particolarmente allo studio dell'evoluzione del codice genetico.

Tassonomia molecolare

Carl Woese ha studiato un particolare insieme di informazioni genetiche trovate nel cosiddetto RNA mitocondriale 16s. La sequenza genetica di questo RNA ha la particolarità di apparire nei genomi di tutti gli esseri viventi ed è altamente conservata, il che significa che si è evoluta lentamente e può essere utilizzata per tracciare i cambiamenti evolutivi per lungo tempo.

Per studiare l'RNA, Woese ha utilizzato la tecnologia di sequenziamento degli acidi nucleici, che era ancora molto primitiva negli anni '70. Ha confrontato le sequenze di RNA ribosomiale (rRNA) di vari organismi, principalmente batteri e altri microrganismi.

Successivamente, nel 1977, insieme a George Fox, pubblicò il primo albero della vita filogenetico scientificamente fondato. Questa è una mappa che rivela l'organizzazione della vita su larga scala e il corso dell'evoluzione.

I tre domini

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

Tuttavia, Woese ha sequenziato e confrontato i geni rRNA di diversi esseri viventi e ha scoperto che maggiore è la variazione nella sequenza genica di due organismi, maggiore è la loro divergenza evolutiva.

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

Gli archei rappresentano le cellule procariotiche, cioè senza nucleo. Fonte: Kaden 11a

In questo modo, Woese stabilì che il concetto di procarioti non aveva alcuna giustificazione filogenetica e che gli eucarioti non provenivano da batteri, ma sono un gruppo sorella degli archei.

L'albero filogenetico della vita

I tre domini sono stati rappresentati in un albero filogenetico, dove vengono mostrate le differenze evolutive. In questo albero, la distanza tra due specie - tracciata lungo le linee che le connettono - è proporzionale alla differenza nel loro rRNA.

Allo stesso modo, quelli ampiamente separati nell'albero sono parenti più distanti e, combinando una grande quantità di dati, è possibile stimare le relazioni tra le specie e determinare quando una linea diverge da un'altra.

Altri contributi

Il lavoro e le scoperte di Woese hanno avuto un profondo impatto sul modo di intendere 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 il fondamento della biosfera terrestre, e prima che il quadro filogenetico basato sulla sequenza di Woese fosse sviluppato, non c'era un modo significativo per valutare le relazioni dei microbi che compongono il mondo naturale.

La scoperta di Woese ha dimostrato che tutta la vita sulla Terra discende da uno stato ancestrale che esisteva 3,8 miliardi di anni fa, con gli elementi chiave della cellula moderna già stabiliti.

In questo modo, la disciplina dell'ecologia microbica è stata spinta da uno stato morente a uno dei campi più vivaci della biologia con importanti ramificazioni per la medicina, come dimostrato dallo Human Microbiome Project.

Progetto microbioma umano

Il progetto Human Microbiome è stato proposto nel 2008 dal National Institute of Health (NIH) degli Stati Uniti, con i risultati di Woese che sono la base fondamentale di questo progetto.

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

esobiologia

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

Di conseguenza, l'esobiologia affronta gli aspetti fondamentali della biologia attraverso uno studio della vita al di fuori della Terra. Nasce quindi una teoria generale per l'evoluzione dei sistemi viventi dalla materia inanimata.

I concetti di Woese furono incorporati dalla NASA nel suo programma di esobiologia e nelle filosofie dei suoi programmi per le missioni che furono lanciate su Marte per cercare segni di vita nel 1975.

Principali opere

Le sue opere più importanti sono elencate di seguito:

- 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 il rapporto tra microbiologia ed evoluzione inizia a cambiare i concetti sull'origine delle specie sulla Terra.

- L'antenato universale (1998). Descrive l'antenato universale come una comunità diversificata di cellule che sopravvive e si evolve come unità biologica.

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

- Sull'evoluzione delle cellule (2002). In questo lavoro, Woese presenta una teoria per l'evoluzione dell'organizzazione cellulare.

- Una nuova biologia per un nuovo secolo (2004). È una dichiarazione sulla necessità di un cambiamento negli approcci alla biologia alla luce delle nuove scoperte 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 procariotico: i regni primari. Estratto l'11 novembre da: ncbi.nlm.nih.gov
2. Woese C. (2004). Una nuova biologia per un nuovo secolo. Revisioni di microbiologia e biologia molecolare. Estratto il 12 novembre da: ncbi.nlm.nih.gov
3. Rummel J. (2014). Carl Woese, Dick Young e le radici dell'astrobiologia. Estratto il 13 novembre da: ncbi.nlm.nih.gov
4. Goldenfeld, N., Pace, N. (2013). Carl R. Woese (1928-2012). Estratto il 13 novembre da: science.sciencemag.org
5. Progetto microbioma umano, HMP. Estratto il 13 novembre da: hmpdacc.org.
6. Dick S, Strick J. (2004). L'universo vivente: la NASA e lo sviluppo dell'astrobiologia. Estratto il 12 novembre da: Google Scholar
7. Klein H. (1974). Esperimenti automatizzati di rilevamento della vita per la missione Viking su Marte. Estratto il 12 novembre da: nlm.nih.gov