卡尔·乌斯
卡尔·乌斯
卡尔·理查德·乌斯(Carl Richard Woese),1928年7月15日出生于纽约州锡拉丘兹市,是一位杰出的美国微生物学家和物理学家。他因定义了一个全新的生命域——古菌(Archaea)而闻名于世,并提出了著名的核糖核酸世界假说。乌斯曾任职于伊利诺伊大学,担任微生物学教授,并在该校乌斯基因组生物学研究所工作,该研究所在他去世后更名以纪念他。2012年12月30日,乌斯因胰腺癌并发症在伊利诺伊州厄巴纳的家中去世,享年84岁。
人物经历
早年经历
卡尔·乌斯在马萨诸塞州迪尔菲尔德学院接受教育,并于1950年从阿默斯特学院获得数学和物理学学士。在艾姆赫斯特学院期间,乌斯只修了一门生物学课程(生物化学,大四时)。在威廉·M·费尔班克斯的建议下,他开始对植物和动物产生了科学兴趣。1953年,乌斯在耶鲁大学获得生物物理学博士学位,其博士研究重点是病毒被热和电离辐射灭活。之后,他在罗切斯特大学学习医学两年,但很快辍学,并成为耶鲁大学的生物物理学博士后研究员,研究细菌孢子。
工作经历
从1960年到1963年,乌斯在纽约州斯凯内克塔迪的通用电气研究实验室担任生物物理学家。1964年,他加入了伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的微生物学教师团队,并专注于古菌、基因组学和分子进化的研究。乌斯成为伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校乌斯基因组生物学研究所的教授,该研究所在他去世后于2015年以他的名字命名。
主要研究
20世纪70年代,卡尔博士率先研究了原核生物的进化关系。他没有按常规靠细菌的形态和生物化学特性来研究,而是靠分析由脱氧核糖核酸序列决定的另一类核酸核糖核酸(RNA)的序列分析来确定这些微生物的亲缘关系。我们知道,DNA是通过指导蛋白质合成来表达它决定某个生物个体遗传特征的,其中必须通过一个形成相应RNA的过程。并且蛋白质的合成必须在一种叫做核糖核蛋白体的结构上进行。因此细胞中最重要的成分是核糖核蛋白体,它是细胞中一种大而复杂的分子,它的功能是把DNA的信息转变成化学产物。核糖核蛋白体的主要成分是RNA,RNA和DNA分子非常相似,组成它的分子也有自己的序列。
由于核糖核蛋白体对生物表达功能是如此重要,所以它不会轻易发生改变,因为核糖核蛋白体序列中的任何改变都可能使核糖核蛋白体不能行使它为细胞构建新的蛋白质的职责,那么这个生物个体就不可能存在。因此我们可以说,核糖核蛋白体是十分保守的,它在数亿万年中都尽可能维持稳定,没有什么改变,即使改变也是十分缓慢而且非常谨慎。这种缓慢的分子进化速率使核糖核蛋白体核糖核酸的序列成为一个破译细菌进化之谜的材料。乌斯通过比较许多细菌、动物、植物中核糖核蛋白体的RNA序列,根据它们的相似程度排出了这些生物的亲缘关系。
新发现
乌斯和他的同事们研究细菌的核糖核蛋白体中RNA序列时,发现并不是所有的微小生物都是亲戚。他们发现原来我们以为同是细菌的大肠杆菌和能产生甲烷的微生物在亲缘关系上竟是那么不相干。它们的RNA序列和一般细菌的差别一点也不比与鱼或花的差别小。产甲的微生物在微生物世界是个异类,因为它们会被氧气杀死,会产生一些在其它生物中找不到的酶类,因此他们把产生甲烷的这类微生物称为第三类生物。后来又发现还有一些核糖核蛋白体核糖核酸序列和产甲烷菌相似的微生物,这些微生物能够在盐里生长,或者可以在接近沸腾的温泉中生长。而我们知道,早期的地球大气中没有氧气,而含有大量氨气和甲烷,可能还非常热。在这样的条件下植物和动物无法生存,对这些微生物却非常合适。在这种异常地球条件下,只有这些奇异的生物可以存活,进化并在早期地球上占统治地位,这些微生物很可能就是地球上最古老的生命。
古生菌
因此,乌斯把这类第三生物定名为古生菌(Archaea),成为和细菌域、真核生物并驾齐驱的三大类生物之一。他们开始还没有如此大胆,只是称为古细菌(Archaebacteria),后来他们感到这个名词很可能使人误解是一般细菌的同类,显不出它们的独特性,所以干脆把“bacteria”后缀去掉了。这就是古生菌一词的来由。
获得荣誉
乌斯的研究成果获得了广泛的认可。他于1984年成为麦克阿瑟基金会研究员,并在1988年当选为美国国家科学院院士。他还获得了多项荣誉,包括1992年的李文霍克奖、1995年的塞尔曼·A·瓦克斯曼微生物学奖、2000年的国家科学奖章,以及2003年瑞典皇家科学院授予的克拉福德奖。乌斯还于2004年当选为美国哲学学会会员,并在2006年成为英国皇家学会的外籍成员。他的工作不仅为微生物学界提供了宝贵的服务,也为生态学家和保护主义者提供了重要的参考。
遗产
乌斯的研究对微生物的进化和多样性进行了澄清,他的工作集中在基因组分析上,以阐明水平基因转移对进化的意义。他在《当前生物学》中分享了他对生物学过去、现在和未来的看法,并认为生物学在社会中具有“至关重要”的作用。许多微生物种,如热球菌火球菌属 woesei)、甲烷古菌甲烷短杆菌属 woesei)和连结细菌(Conexibacter woesei),都以他的名字命名,以纪念他对科学的贡献。他的研究被认为是微生物学乃至整个生物学中最有影响力的工作之一。
参考资料

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目录
概述
人物经历
早年经历
工作经历
主要研究
新发现
古生菌
获得荣誉
遗产
参考资料