¿Quién fue Carl Woese?
Carl Woese (1928-2012) fue un microbiólogo estadounidense cuyos trabajos revolucionaron la comprensión del mundo microbiano, así como la manera de percibir las relaciones de la vida en la Tierra.
Más que cualquier otro investigador, Carl Woese centró la atención del mundo científico en un mundo microscópico pero dominante. Sus trabajos permitieron conocer y analizar un reino que se extiende mucho más allá de las bacterias patógenas.
Con sus trabajos, Woese desarrolló una comprensión sobre el desarrollo de la vida, lográndolo mediante la secuencia de genes de los seres vivos, y mostrando que la historia evolutiva se puede rastrear hasta un ancestro común.
Además, durante esta investigación, Woese descubrió el tercer dominio de la vida, conocido como las arqueas.
Biografía de Carl Woese
Nació en 1928 en Siracusa, Nueva York. Estudió matemáticas y física en el Amherst College de Massachusetts y obtuvo un doctorado en biofísica en la Universidad de Yale en 1953.
Recibió su formación de importantes investigadores y premios Nobel, como su instructor de postgrado, el biofísico Ernest Pollard, quien a su vez fue estudiante del premio Nobel de física James Chadwick.
El interés de Woese por el origen del código genético y los ribosomas surgió mientras trabajaba como biofísico en el laboratorio de Investigación de General Electric. Más tarde, en 1964, el biólogo molecular estadounidense Sol Spiegelman lo invitó a unirse a la facultad de la Universidad de Illinois, donde permaneció hasta su muerte, en 2012.
El lado humano de Woese
Según sus colegas cercanos, Woese se dedicó con ahínco a su trabajo y fue muy responsable con sus investigaciones, aunque eso no impedía que se divirtiera enormemente con sus investigaciones. Además, sus compañeros lo describían como una persona brillante, ingeniosa, honesta, generosa y humilde.
Premios y distinciones
A lo largo de sus años de investigación recibió muchos premios y distinciones, como la beca Mac Arthur. También fue miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos y de la Royal Society.
En 1992, Woese recibió la medalla Leeuwenhoek de la Real Academia Holandesa de Artes y Ciencias —considerada el premio más alto en microbiología— y en 2002 obtuvo la medalla Nacional de Ciencia de Estados Unidos.
Asimismo, en 2003 fue galardonado con el premio Crafoord de la Real Academia de Ciencias de Suecia en Biociencias, un premio paralelo al Nobel.
Avances científicos determinantes para la visión de Carl Woese
En la década de 1970, la biología clasificaba los seres vivos en cinco grandes reinos: plantas, animales, hongos, procariotas (o bacterias), las células simples sin estructura interna, y eucariotas, que sí poseen núcleo y otros componentes en sus células.
Sin embargo, los avances de la biología molecular le permitieron a Woese establecer una mirada diferente a los fundamentos de la vida en la Tierra. De esta forma, evidenció que la vida en cada uno de los cinco reinos tiene una misma base, la misma bioquímica y el mismo código genético.
El código genético
Tras el descubrimiento de los ácidos nucleicos, el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN), se determinó que el código genético está almacenado en estas dos macromoléculas. Una característica esencial del ADN y el ARN es que están formados por repeticiones de moléculas más pequeñas conocidas como nucleótidos.
Gracias a esto, se logró establecer que la gran diversidad de la vida se debe a las diferencias en los componentes de los nucleótidos de estas dos moléculas.
En este aspecto, fueron esenciales las contribuciones de Woese sobre cómo entender y determinar la estructura del ARN. Luego de realizar estas investigaciones, Woese se interesó especialmente por el estudio de la evolución del código genético.
Aportes de Carl Woese: taxonomía molecular
Woese estudió un conjunto particular de información genética que se encuentra en el llamado ARN mitocondrial 16s. La secuencia genética de este ARN tiene la particularidad de que aparece en los genomas de todos los seres vivos y es altamente conservada, lo que significa que ha evolucionado lentamente y se puede utilizar para rastrear cambios evolutivos durante mucho tiempo.
Para estudiar el ARN, Woese empleó la tecnología de secuenciación de ácido nucleico, todavía muy primitiva en los 70. Comparó las secuencias del ARN ribosómico (ARNr) de diversos organismos, principalmente bacterias y otros microorganismos.
Posteriormente, en 1977 publicó, junto a George Fox, el primer árbol de la vida filogenético con base científica. Es un mapa que revela la organización a gran escala de la vida y del curso de la evolución.
Los tres dominios
El modelo de evolución que se empleaba antes de los trabajos de Woese indicaba que los seres vivos se clasificaban en dos grandes grupos de procariotas y eucariotas. Además, señalaba que los procariotas dieron lugar a eucariotas más modernos.
Sin embargo, Woese secuenció y comparó los genes del ARNr de distintos seres vivos y halló que cuanto mayor es la variación en la secuencia de genes de dos organismos, mayor es su divergencia evolutiva.
Estos hallazgos le permitieron proponer las tres líneas evolutivas, denominadas dominios: Bacteria y Archaea (que representan células procariotas, es decir, sin núcleo), y Eukarya (células eucariotas, con núcleo).
De esta forma, Woese estableció que el concepto de procariotas no tenía justificación filogenética y los eucariotas no se originaron de las bacterias, sino que son un grupo hermano de las arqueas.
El árbol filogenético de la vida
Los tres dominios se representaron en un árbol filogenético, donde se muestran las diferencias evolutivas. En este árbol, la distancia entre dos especies —trazadas a lo largo de las líneas que las conectan— es proporcional a la diferencia en su ARNr.
Asimismo, los que están ampliamente separados en el árbol son parientes más distantes y, al combinar una gran cantidad de datos, es posible calcular las relaciones entre especies y determinar cuándo una línea divergió de otra.
Otras contribuciones de Carl Woese
Los trabajos y hallazgos de Woese impactaron profundamente en la aproximación a la ecología microbiana de la Tierra y del cuerpo humano; incluso fuera de los dominios terrestres.
Aportes a la ecología de la Tierra
Los ecosistemas microbianos son la base de la biosfera de la Tierra y antes de que se desarrollara el marco filogenético basado en secuencias de Woese, no había una manera significativa de evaluar las relaciones de los microbios que conforman el mundo natural.
El descubrimiento de Woese demostró que toda la vida en la Tierra desciende de un estado ancestral que existió hace 3.8 mil millones de años, con los elementos claves ya establecidos de la célula moderna.
De esta manera, la ecología microbiana fue impulsada de un estado moribundo a uno de los campos de biología más vibrantes, con importantes ramificaciones para la medicina, como lo demuestra el Proyecto de Microbioma Humano.
Proyecto de Microbioma Humano
Este proyecto fue propuesto en 2008 por el Instituto Nacional de la Salud de Estados Unidos (NIH), siendo su base fundamental los hallazgos de Woese.
El objetivo principal de esta gran iniciativa es identificar y caracterizar las comunidades microbianas presentes en el cuerpo humano y buscar las correlaciones entre la dinámica de las poblaciones microbianas, la salud y las enfermedades humanas.
La exobiología
La exobiología intenta reconstruir la historia de los procesos y eventos involucrados en las transformaciones de los elementos biogénicos, desde sus orígenes en las nucleosíntesis hasta su participación en la evolución darwiniana en el sistema solar.
Por consiguiente, la exobiología aborda aspectos fundamentales de la biología mediante un estudio de la vida fuera de la Tierra. Surge entonces una teoría general para la evolución de los sistemas vivos a partir de la materia inanimada.
Los conceptos de Woese fueron incorporados por la NASA en su programa de exobiología y en las filosofías de sus programas de las misiones a Marte para buscar signos de vida en 1975.
Principales obras de Carl Woese
- Código genético: la base molecular para la expresión genética (libro, 1967).
Artículos
- Evolución de la complejidad macromolecular (1971).
- Evolución bacteriana (1987).
- El ancestro universal (1998).
- Interpretando el árbol filogenético universal (2000).
- Sobre la evolución de las células (2002).
- Una nueva biología para un nuevo siglo (2004).
- Evolución colectiva y el código genético (2006).
Referencias
- Woese C., Fox, G.E. Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: the primary kingdoms. Recuperado de ncbi.nlm.nih.gov.
- Woese, C. A new biology for a new century. Microbiology and molecular biology reviews. Recuperado de ncbi.nlm.nih.gov.
- Rummel, J. Carl Woese, Dick Young, and the roots of astrobiology. Recuperado de ncbi.nlm.nih.gov.
- Human Microbiome Project, HMP. Recuperado de hmpdacc.org.
- Klein, H. Automated life-detection experiments for the Viking mission to Mars. Recuperado de nlm.nih.gov.