हमारा वर्तमान कार्य जीव विज्ञान को पुनः संश्लेषित करना है; जीव को उसके पर्यावरण में वापस रखना है; इसे फिर से इसके विकासवादी अतीत से जोड़ना है; और हमें उस जटिल प्रवाह को महसूस करने देना है जो जीव, विकास और पर्यावरण को एकीकृत करता है। जीव विज्ञान के लिए गैर-रैखिक दुनिया में प्रवेश करने का समय आ गया है।
Carl Richard Woese एक अमेरिकी सूक्ष्मजीववैज्ञानिक और बायोफिजिसिस्ट थे। Woese को 1977 में 16S राइबोसोमल RNA के फाइलोजेनेटिक वर्गीकरण द्वारा Archaea को जीवन के एक नए डोमेन के रूप में परिभाषित करने के लिए प्रसिद्ध किया जाता है, एक तकनीक जिसे उन्होंने अग्रगामी किया था जिसने सूक्ष्मजीव विज्ञान में क्रांति ला दी। उन्होंने 1967 में RNA विश्व परिकल्पना की भी शुरुआत की, हालांकि उस नाम से नहीं। Woese ने University of Illinois at Urbana–Champaign में Stanley O. Ikenberry Chair को संभाला और सूक्ष्मजीव विज्ञान के प्रोफेसर थे।
जीवन और शिक्षा
Carl Woese का जन्म 15 जुलाई, 1928 को Syracuse, New York में हुआ था। Woese ने Massachusetts में Deerfield Academy में पढ़ाई की। उन्होंने 1950 में Amherst College से गणित और भौतिकी में स्नातक की डिग्री प्राप्त की। Amherst में अपने समय के दौरान, Woese ने केवल एक जीव विज्ञान पाठ्यक्रम Biochemistry लिया, अपने अंतिम वर्ष में और उनमें "पौधों और जानवरों में कोई वैज्ञानिक रुचि नहीं" थी जब तक कि William M. Fairbank, जो तब Amherst में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर थे, ने उन्हें Yale में बायोफिजिक्स का अनुसरण करने की सलाह दी।
1953 में, उन्होंने Yale University में बायोफिजिक्स में Ph.D. पूरी की, जहां उनका डॉक्टरेट अनुसंधान गर्मी और आयनकारी विकिरण द्वारा वायरस की निष्क्रियता पर केंद्रित था। उन्होंने University of Rochester में दो वर्षों के लिए चिकित्सा का अध्ययन किया, बाल रोग के घुमाव में दो दिन बाद छोड़ दिया। फिर वह Yale University में बायोफिजिक्स में एक पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता बने, जहां उन्होंने बैक्टीरियल स्पोर्स की जांच की। 1960–63 से, उन्होंने Schenectady, New York में General Electric Research Laboratory में एक बायोफिजिसिस्ट के रूप में काम किया। 1964 में, Woese University of Illinois at Urbana–Champaign की सूक्ष्मजीव विज्ञान संकाय में शामिल हुए, जहां वह Archaea, जीनोमिक्स और आणविक विकास पर केंद्रित थे, जो उनकी विशेषज्ञता के क्षेत्र थे। वह University of Illinois at Urbana–Champaign के Carl R. Woese Institute for Genomic Biology में प्रोफेसर बने, जिसका नाम 2015 में, उनकी मृत्यु के बाद, उनके सम्मान में बदला गया।
Woese की मृत्यु 30 दिसंबर, 2012 को अग्न्याशय के कैंसर की जटिलताओं के कारण हुई।
कार्य और खोजें
आनुवंशिक कोड पर प्रारंभिक कार्य
Woese ने 1960 की शरद ऋतु में General Electric के Knolls Laboratory में अपनी प्रयोगशाला स्थापित करते समय आनुवंशिक कोड की ओर अपना ध्यान मोड़ा। 1953 में James D. Watson, Francis Crick, और Rosalind Franklin द्वारा DNA की संरचना की खोज के बाद के दशक में भौतिकविदों और आणविक जीवविज्ञानियों में बीस अमीनो एसिड और न्यूक्लिक एसिड ठिकानों के चार अक्षर वर्णमाला के बीच पत्राचार को समझाने के लिए रुचि एकत्रित होने लगी थी। Woese ने इस विषय पर कई पत्र प्रकाशित किए। एक में, उन्होंने तब तक ज्ञात "घुलनशील RNA" और DNA के बीच उनके संबंधित आधार युग्म अनुपात के आधार पर एक पत्राचार तालिका का अनुमान लगाया। फिर उन्होंने उस परिकल्पना से जुड़े प्रायोगिक डेटा का पुनर्मूल्यांकन किया कि वायरस प्रत्येक अमीनो एसिड को एन्कोड करने के लिए एक आधार के बजाय एक ट्रिपलेट का उपयोग करते थे, और 18 कोडन सुझाए, सही ढंग से प्रोलाइन के लिए एक की भविष्यवाणी की। अन्य कार्य ने प्रोटीन अनुवाद के तंत्रिका आधार को स्थापित किया, लेकिन Woese के विचार में, काफी हद तक आनुवंशिक कोड के विकासवादी मूल को एक afterthought के रूप में नजरअंदाज किया गया।
1962 में Woese ने Paris में Pasteur Institute में एक दौरे के शोधकर्ता के रूप में कई महीने बिताए, जो जीन अभिव्यक्ति और जीन विनियमन के आणविक जीव विज्ञान पर गहन गतिविधि का एक केंद्र था। Paris में रहते हुए, वह Sol Spiegelman से मिले, जिन्होंने Woese को अपने अनुसंधान लक्ष्यों को सुनकर University of Illinois का दौरा करने के लिए आमंत्रित किया; इस दौरे पर Spiegelman ने Woese को 1964 की शरद ऋतु से शुरू होने वाली तत्काल tenure के साथ एक पद की पेशकश की। जैविक अनुसंधान की मुख्यधारा के बाहर अनुमानों की अधिक धैर्य से खोज करने की स्वतंत्रता के साथ, Woese ने विकासवादी शब्दों में आनुवंशिक कोड पर विचार करना शुरू किया, यह पूछते हुए कि कोडन असाइनमेंट और उनके अनुवाद एक अमीनो एसिड अनुक्रम में कैसे विकसित हो सकते थे।
तीसरे डोमेन की खोज
20वीं सदी के अधिकांश समय के दौरान, prokaryotes को जीवों के एक एकल समूह के रूप में माना जाता था और उनके जैव रसायन, आकृति विज्ञान और चयापचय के आधार पर वर्गीकृत किया जाता था। एक बहुत ही प्रभावशाली 1962 के पत्र में, Roger Stanier और C. B. van Niel ने पहली बार कोशिकीय संगठन के विभाजन को prokaryotes और eukaryotes में स्थापित किया, prokaryotes को उन जीवों के रूप में परिभाषित किया जो एक कोशिका नाभिक की कमी रखते हैं। Édouard Chatton के सामान्यीकरण से अनुकूलित, Stanier और Van Niel की अवधारणा को तेजी से जीवों में सबसे महत्वपूर्ण अंतर के रूप में स्वीकार किया गया; फिर भी वे बैक्टीरिया का एक प्राकृतिक फाइलोजेनेटिक वर्गीकरण बनाने के लिए सूक्ष्मजीववैज्ञानिकों के प्रयासों के बारे में संदेहास्पद थे। हालांकि, यह आमतौर पर माना जाता था कि सभी जीवन ने एक सामान्य prokaryotic साझा किया जो ग्रीक मूल πρό pro-, पहले, सामने का निहितार्थ था, एक पूर्वज।
1977 में, Carl Woese और George E. Fox ने प्रायोगिक रूप से इस सार्वभौमिक रूप से आयोजित परिकल्पना को जीवन के पेड़ की बुनियादी संरचना के बारे में खारिज कर दिया। Woese और Fox ने एक प्रकार के सूक्ष्मजीवन की खोज की जिसे उन्होंने "archaebacteria" Archaea कहा। उन्होंने रिपोर्ट दी कि archaebacteria ने जीवन के "तीसरे राज्य" की रचना की क्योंकि यह बैक्टीरिया जितना पौधों और जानवरों से अलग था। Archaea को एक नए "urkingdom" के रूप में परिभाषित किया, बाद में domain जो न तो बैक्टीरिया थे और न ही eukaryotes, Woese ने taxonomic tree को फिर से तैयार किया। उनकी तीन-डोमेन प्रणाली, स्पष्ट आकृति विज्ञान समानताओं के बजाय फाइलोजेनेटिक संबंधों पर आधारित, जीवन को 23 मुख्य विभाजनों में विभाजित किया, तीन डोमेन के भीतर शामिल: Bacteria, Archaea, और Eucarya।
Woese के phylogenetically मान्य वर्गीकरण की वैधता की स्वीकृति एक धीमी प्रक्रिया थी। प्रमुख जीवविज्ञानी जिनमें Salvador Luria और Ernst Mayr शामिल हैं, उन्होंने prokaryotes के उनके विभाजन का विरोध किया। उनके खिलाफ सभी आलोचनाएं वैज्ञानिक स्तर तक सीमित नहीं थीं। एक दशक की श्रम-गहन oligonucleotide कैटलॉगिंग ने उन्हें "एक पागल" के रूप में प्रतिष्ठा के साथ छोड़ दिया, और Woese को journal Science में प्रकाशित एक समाचार लेख द्वारा "Microbiology's Scarred Revolutionary" के रूप में डब किया जाएगा। समर्थन डेटा के बढ़ते शरीर ने 1980 के दशक के मध्य तक वैज्ञानिक समुदाय को Archaea को स्वीकार करने के लिए प्रेरित किया। आज, कुछ वैज्ञानिक एक unified Prokarya के विचार से चिपके रहते हैं।
Archaea पर Woese का कार्य अन्य ग्रहों पर जीवन की खोज के लिए इसके निहितार्थों में भी महत्वपूर्ण है। Woese और Fox द्वारा खोज से पहले, वैज्ञानिकों को लगता था कि Archaea चरम जीव थे जो उस सूक्ष्मजीवों से विकसित हुए थे जो हमारे लिए अधिक परिचित हैं। अब, अधिकांश को विश्वास है कि वे प्राचीन हैं, और पृथ्वी पर पहले जीवों के मजबूत विकासवादी संबंध हो सकते हैं। जीव जो उन archaea के समान हैं जो चरम वातावरण में मौजूद हैं, अन्य ग्रहों पर विकसित हो सकते थे, जिनमें से कुछ extremophile जीवन के लिए अनुकूल परिस्थितियों को आश्रय देते हैं।
उल्लेखनीय है, Woese की जीवन के पेड़ की व्याख्या सूक्ष्मजीव lineages की भारी विविधता को दिखाती है: single-celled जीव biosphere की आनुवंशिक, चयापचय और ecologic niche विविधता के विशाल बहुमत का प्रतिनिधित्व करते हैं। जैसा कि microbes कई biogeochemical cycles के लिए महत्वपूर्ण हैं और biosphere के निरंतर कार्य के लिए, Woese के microbes के विकास और विविधता को स्पष्ट करने के प्रयास ने ecologists और conservationists को एक अमूल्य सेवा प्रदान की। यह विकास के सिद्धांत में और जीवन के इतिहास के बारे में हमारे ज्ञान में एक बड़ा योगदान था।
प्राथमिक कोशिका प्रकारों का विकास
Woese ने तेजी से विकास के एक युग के बारे में भी अनुमान लगाया जिसमें जीवों के बीच काफी horizontal gene transfer हुआ। पहली बार 1977 के एक पत्र में Woese और Fox द्वारा वर्णित, ये जीव, या progenotes, को protocells के रूप में कल्पना की गई थी जिनमें बहुत कम जटिलता थी क्योंकि उनके error-prone translation apparatus "noisy genetic transmission channel" थे, जिन्होंने उच्च mutation rates का उत्पादन किया जो cellular interaction की specificity और genome के आकार को सीमित करते थे। इस प्रारंभिक translation apparatus ने structurally similar, functionally equivalent proteins का एक समूह तैयार किया होगा, एक एकल protein के बजाय। इसके अलावा, इस reduced specificity के कारण, सभी cellular components horizontal gene transfer के लिए susceptible थे, और rapid evolution ecosystem के स्तर पर घटित हुआ।
आधुनिक कोशिकाओं में संक्रमण - "Darwinian Threshold" - तब घटित हुआ जब जीवों ने आधुनिक स्तरों की fidelity के साथ translation mechanisms विकसित किए: improved performance ने cellular organization को एक स्तर की जटिलता और connectedness तक पहुंचने की अनुमति दी जिसने अन्य जीवों से जीनों को एक व्यक्ति के अपने जीनों को विस्थापित करने में बहुत कम सक्षम बनाया।
बाद के वर्षों में, Woese का कार्य विकास के लिए horizontal gene transfer (HGT) के महत्व को स्पष्ट करने के लिए genomic analysis पर केंद्रित था। उन्होंने aminoacyl-tRNA synthetases के phylogenies के विस्तृत विश्लेषण पर काम किया और जीवों के बीच उन मुख्य enzymes के वितरण पर horizontal gene transfer के प्रभाव पर। अनुसंधान का लक्ष्य यह समझाना था कि प्राथमिक कोशिका प्रकार - archaeal, eubacterial, और eukaryotic - RNA world में एक ancestral state से कैसे विकसित हुए।
जीव विज्ञान पर दृष्टिकोण
Woese ने Current Biology में जीव विज्ञान के अतीत, वर्तमान और भविष्य पर अपने विचार साझा किए:
"महत्वपूर्ण प्रश्न" जो 21वीं सदी का जीव विज्ञान का सामना करता है वह सभी एक एकल प्रश्न से उत्पन्न होते हैं, जैविक संगठन की प्रकृति और पीढ़ी। . . . हां, Darwin वापस है, लेकिन . . . वैज्ञानिकों की संगति में जो जीव विज्ञान की गहराइयों में बहुत दूर देख सकते हैं जैसा कि पहले संभव था। यह अब "10,000 प्रजातियों के पक्षियों" विकास का दृश्य नहीं है - विकास को रूपों के जुलूस के रूप में देखा जाता है। चिंता अब विकास प्रक्रिया ही के साथ है।
मैं आज जैविक संगठन के प्रश्न को दो प्रमुख दिशाओं में ले जाते हुए देखता हूं। पहला (proteinaceous) cellular organization का विकास है, जिसमें sub-questions जैसे translation apparatus का विकास और आनुवंशिक कोड, और control के hierarchies की origin और प्रकृति शामिल हैं जो cellular processes के panoply को fine-tune करते हैं और सटीक रूप से संबंधित करते हैं जो कोशिकाओं का गठन करते हैं। इसमें विभिन्न बुनियादी कोशिका प्रकारों की संख्या का प्रश्न भी शामिल है जो आज पृथ्वी पर मौजूद हैं: क्या सभी आधुनिक कोशिकाएं एक ए
