CARL WOESE: BIOGRAPHIE, TAXONOMIE, AUTRES CONTRIBUTIONS, TRAVAUX - ARTE - 2024

Carl Woese (1928-2012) était un microbiologiste américain renommé dont les travaux ont révolutionné la compréhension du monde microbien, ainsi que la façon dont nous percevons les relations de toute vie sur Terre.

Plus que tout autre chercheur, Carl Woese a concentré l'attention du monde scientifique sur un monde microbien immatériel mais dominant. Leurs travaux nous ont permis de connaître et d'analyser un règne qui va bien au-delà des bactéries pathogènes.

Carl Richard Woese était un microbiologiste américain dont les travaux ont révolutionné la compréhension du monde microbien. Source: Don Hamerman

À travers ses œuvres, Woese a développé une compréhension du développement de la vie; Cela a été réalisé grâce à la séquence des gènes des êtres vivants, montrant ainsi que l'histoire de l'évolution peut être retracée jusqu'à un ancêtre commun.

De plus, au cours de cette enquête, Woese a découvert le troisième domaine de la vie appelé les archées.

Biographie

Carl Richard Woese est né en 1928 à Syracuse, New York. Il a étudié les mathématiques et la physique à l'Amherst College dans le Massachusetts et a obtenu un doctorat. en biophysique à l'Université de Yale en 1953.

Woese a reçu sa formation de chercheurs renommés et de lauréats du prix Nobel, comme son instructeur diplômé, le biophysicien Ernest Pollard, lui-même élève du prix Nobel de physique James Chadwick.

L'intérêt de Woese pour l'origine du code génétique et des ribosomes s'est développé alors qu'il travaillait comme biophysicien au laboratoire de recherche de General Electric. Plus tard, en 1964, le biologiste moléculaire américain Sol Spiegelman l'a invité à rejoindre la faculté de l'Université de l'Illinois, où il est resté jusqu'à sa mort (2012).

Côté humain de Woese

Selon ses proches collègues, Woese était profondément dévoué à son travail et était très responsable de ses recherches. Cependant, beaucoup disent que le microbiologiste s'est amusé à faire son travail. De plus, ses camarades de classe l'ont décrit comme une personne brillante, débrouillarde, honnête, généreuse et humble.

Prix ​​et distinctions

Au cours de ses années de recherche, il a reçu de nombreux prix et distinctions, comme la bourse MacArthur. Il était également membre de la National Academy of Sciences des États-Unis et de la Royal Society.

En 1992, Woese a reçu la médaille Leeuwenhoek de l'Académie royale des arts et des sciences des Pays-Bas - considérée comme la plus haute distinction en microbiologie - et en 2002, il a reçu la médaille nationale des sciences des États-Unis.

De même, en 2003, il a reçu le prix Crafoord de l'Académie royale suédoise des sciences en biosciences, prix parallèle au prix Nobel.

Déterminer les avancées scientifiques pour la vision de Woese

Dans les années 1970, la biologie classait les êtres vivants en cinq grands règnes: les plantes, les animaux, les champignons, les procaryotes (ou bactéries), les cellules simples sans structure interne et les eucaryotes qui ont un noyau et d'autres composants dans leurs cellules..

Cependant, les progrès de la biologie moléculaire ont permis à Woese de porter un regard différent sur les principes fondamentaux de la vie sur Terre. De cette manière, il a montré que la vie dans chacun des cinq règnes a la même base, ainsi que la même biochimie et le même code génétique.

Le code génétique

Après la découverte des acides nucléiques, acide désoxyribonucléique (ADN) et acide ribonucléique (ARN), il a été déterminé que le code génétique est stocké dans ces deux macromolécules. Une caractéristique essentielle de l'ADN et de l'ARN est qu'ils sont constitués de répétitions de molécules plus petites appelées nucléotides.

Grâce à cela, il a été possible d'établir que la grande diversité de la vie est due aux différences dans les composants des nucléotides de ces deux molécules.

À cet égard, les contributions de Woese sur la façon de comprendre et de déterminer la structure de l'ARN étaient essentielles. Après avoir mené ces investigations, Woese s'est particulièrement intéressé à l'étude de l'évolution du code génétique.

Taxonomie moléculaire

Carl Woese a étudié un ensemble particulier d'informations génétiques trouvées dans ce que l'on appelle l'ARN mitochondrial 16s. La séquence génétique de cet ARN a la particularité qu'elle apparaît dans les génomes de tous les êtres vivants et est hautement conservée, ce qui signifie qu'elle a évolué lentement et peut être utilisée pour suivre les changements évolutifs pendant une longue période.

Pour étudier l'ARN, Woese a utilisé la technologie de séquençage des acides nucléiques, qui était encore très primitive dans les années 1970. Il a comparé les séquences d'ARN ribosomal (ARNr) de divers organismes, principalement des bactéries et d'autres micro-organismes.

Plus tard, en 1977, avec George Fox, il a publié le premier arbre de vie phylogénétique scientifiquement fondé. Il s'agit d'une carte qui révèle l'organisation à grande échelle de la vie et le cours de l'évolution.

Les trois domaines

Le modèle d'évolution utilisé avant les travaux de Woese indiquait que les êtres vivants étaient classés en deux grands groupes: les procaryotes et les eucaryotes. En outre, il a souligné que les procaryotes ont donné naissance à des eucaryotes plus modernes.

Cependant, Woese a séquencé et comparé les gènes d'ARNr de différents êtres vivants et a constaté que plus la variation de la séquence génétique de deux organismes était grande, plus leur divergence évolutive était grande.

Ces découvertes lui ont permis de proposer les trois lignées évolutives, appelées domaines: Bacteria and Archaea (représentant des cellules procaryotes, c'est-à-dire sans noyau), et Eukarya (cellules eucaryotes, avec un noyau).

Les archées représentent des cellules procaryotes, c'est-à-dire sans noyau. Source: Kaden 11a

De cette façon, Woese a établi que le concept de procaryotes n'avait aucune justification phylogénétique et que les eucaryotes ne provenaient pas de bactéries, mais constituaient un groupe frère des archées.

L'arbre phylogénétique de la vie

Les trois domaines ont été représentés dans un arbre phylogénétique, où les différences évolutives sont montrées. Dans cet arbre, la distance entre deux espèces - tracée le long des lignes qui les relient - est proportionnelle à la différence de leur ARNr.

De même, ceux qui sont largement séparés dans l'arbre sont des parents plus éloignés et, en combinant une grande quantité de données, il est possible d'estimer les relations entre les espèces et de déterminer quand une lignée a divergé d'une autre.

Autres contributions

Le travail et les découvertes de Woese ont eu un impact profond sur la manière de comprendre le développement de l'écologie microbienne de la terre et du corps humain; même en dehors des dominions terrestres.

Contributions à l'écologie de la Terre

Les écosystèmes microbiens sont le fondement de la biosphère terrestre, et avant que le cadre phylogénétique basé sur les séquences de Woese ne soit développé, il n'existait aucun moyen significatif d'évaluer les relations des microbes qui composent le monde naturel.

La découverte de Woese a démontré que toute vie sur Terre descend d'un état ancestral qui existait il y a 3,8 milliards d'années, avec les éléments clés de la cellule moderne déjà établis.

De cette manière, la discipline de l'écologie microbienne a été propulsée d'un état mourant à l'un des domaines les plus dynamiques de la biologie avec des ramifications importantes pour la médecine, comme l'a démontré le projet sur le microbiome humain.

Projet sur le microbiome humain

Le projet sur le microbiome humain a été proposé en 2008 par l'Institut national de la santé des États-Unis (NIH), les résultats de Woese étant la base fondamentale de ce projet.

L'objectif principal de cette grande initiative est d'identifier et de caractériser les communautés microbiennes présentes dans le corps humain et de rechercher les corrélations entre la dynamique des populations microbiennes, la santé humaine et les maladies.

Exobiologie

L'exobiologie tente de reconstruire l'histoire des processus et événements impliqués dans les transformations des éléments biogéniques, depuis leurs origines dans la nucléosynthèse jusqu'à leur participation à l'évolution darwinienne du système solaire.

Par conséquent, l'exobiologie aborde les aspects fondamentaux de la biologie à travers une étude de la vie en dehors de la Terre. Une théorie générale se pose alors pour l'évolution des systèmes vivants à partir de la matière inanimée.

Les concepts de Woese ont été incorporés par la NASA dans son programme d'exobiologie et dans les philosophies de ses programmes pour les missions qui ont été lancées sur Mars pour rechercher des signes de vie en 1975.

Principaux travaux

Ses œuvres les plus importantes sont énumérées ci-dessous:

- Evolution de la complexité macromoléculaire (1971), où un modèle unifié pour l'évolution de la complexité macromoléculaire est présenté.

- Evolution bactérienne (1987). Ce travail est une description historique de la façon dont la relation entre la microbiologie et l'évolution commence à changer les concepts sur l'origine des espèces sur Terre.

- L'ancêtre universel (1998). Il décrit l'ancêtre universel comme une communauté diversifiée de cellules qui survit et évolue en tant qu'unité biologique.

- Interprétation de l'arbre phylogénétique universel (2000). Ce travail se réfère à la façon dont l'arbre phylogénétique universel englobe non seulement toute la vie existante, mais sa racine représente le processus évolutif avant l'émergence des types cellulaires actuels.

- Sur l'évolution des cellules (2002). Dans ce travail, Woese présente une théorie de l'évolution de l'organisation cellulaire.

- Une nouvelle biologie pour un nouveau siècle (2004). C'est une déclaration sur la nécessité d'un changement des approches de la biologie à la lumière des nouvelles découvertes du monde vivant.

- L'évolution collective et le code génétique (2006). Présente une théorie dynamique pour l'évolution du code génétique.

Références

1. Woese C, Fox GE. (1977). Structure phylogénétique du domaine procaryote: les règnes primaires. Récupéré le 11 novembre sur: ncbi.nlm.nih.gov
2. Woese C. (2004). Une nouvelle biologie pour un nouveau siècle. Revues de microbiologie et de biologie moléculaire. Récupéré le 12 novembre sur: ncbi.nlm.nih.gov
3. Le juge Rummel (2014). Carl Woese, Dick Young et les racines de l'astrobiologie. Récupéré le 13 novembre sur: ncbi.nlm.nih.gov
4. Goldenfeld, N., Pace, N. (2013). Carl R. Woese (1928-2012). Extrait le 13 novembre de: science.sciencemag.org
5. Projet sur le microbiome humain, HMP. Récupéré le 13 novembre sur: hmpdacc.org.
6. Dick S, Strick J. (2004). L'univers vivant: la NASA et le développement de l'astrobiologie. Récupéré le 12 novembre de: Google Scholar
7. Klein H. (1974). Expériences automatisées de détection de vie pour la mission Viking sur Mars. Récupéré le 12 novembre sur: nlm.nih.gov