Carl Woese: biografía, taxonomía, aportes, obras
Carl Woese (1928-2012) fue un reconocido microbiólogo estadounidense cuyos trabajos revolucionaron la comprensión del mundo microbiano, así como la manera de percibir las relaciones de toda la vida en la Tierra.
Más que cualquier otro investigador, Carl Woese centró la atención del mundo científico en un mundo microbiano intangible pero dominante. Sus trabajos permitieron conocer y analizar un reino que se extiende mucho más allá de las bacterias patógenas.
A través de sus trabajos, Woese desarrolló una comprensión sobre el desarrollo de la vida; esto lo consiguió mediante la secuencia de genes de los seres vivos, mostrando así que la historia evolutiva se puede rastrear hasta llegar a un ancestro común.
Además, durante esta investigación, Woese descubrió el tercer dominio de la vida conocido como las arqueas.
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Carl Richard Woese nació en 1928 en Syracuse, Nueva York. Estudió matemáticas y física en el Amherst College de Massachusetts y obtuvo un PhD. en biofísica en la Universidad de Yale en 1953.
Woese recibió su formación de importantes investigadores y premios Nobel, como por ejemplo 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 se desarrolló 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 (2012).
Según sus colegas cercanos, Woese se dedicó profundamente a su trabajo y fue muy responsable con sus investigaciones. Sin embargo, muchos afirman que el microbiólogo se divertía durante la realización de sus trabajos. Además, sus compañeros lo describieron como una persona brillante, ingeniosa, honesta, generosa y humilde.
A lo largo de sus años de investigación recibió muchos premios y distinciones, como por ejemplo la beca MacArthur. También fue miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los 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 el 2002 obtuvo la Medalla Nacional de Ciencia de los Estados Unidos.
De igual forma, en el 2003 fue galardonado con el Premio Crafoord de la Real Academia de Ciencias de Suecia en Biociencias, un premio paralelo al Premio Nobel.
En la década de 1970, la biología clasificaba a los seres vivos en cinco grandes reinos: plantas, animales, hongos, los procariotas (o bacterias), las células simples sin estructura interna y los 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, así como también la misma bioquímica y el mismo código genético.
Tras el descubrimiento de los 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 de menor tamaño 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 de manera especial por el estudio de la evolución del código genético.
Carl 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 los cambios evolutivos durante mucho tiempo.
Para estudiar el ARN, Woese empleó la tecnología de secuenciación de ácido nucleico, que todavía era muy primitiva durante los años setenta. Comparó las secuencias del ARN ribosómico (ARNr) de diversos organismos, principalmente las bacterias y otros microorganismos.
Posteriormente, en 1977 publicó junto a George Fox el primer árbol de la vida filogenético con base científica. Este es un mapa que revela la organización a gran escala de la vida y del curso de la evolución.
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.
Los tres dominios se representaron en un árbol filogenético, donde se muestra 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.
Así mismo, los que están ampliamente separados en el árbol son parientes más distantes y, al combinar una gran cantidad de datos, es posible estimar las relaciones entre especies y determinar cuándo una línea divergió de otra.
Los trabajos y hallazgos de Woese impactaron profundamente en la forma de conocer el desarrollo de la ecología microbiana de la tierra y del cuerpo humano; incluso fuera de los dominios terrestres.
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 disciplina de 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.
El Proyecto del Microbioma Humano fue propuesto en el año 2008 por el Instituto Nacional de la Salud de Estados Unidos (NIH), siendo la base fundamental de este proyecto 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 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 los aspectos fundamentales de la biología a través de 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 que se lanzaron a Marte para buscar signos de vida en 1975.
A continuación se enumeran sus obras más importantes:
– Evolución de la complejidad macromolecular (1971), donde se presenta un modelo unificado para la evolución de la complejidad macromolecular.
– Evolución bacteriana (1987). Este trabajo es una descripción histórica de cómo la relación entre la microbiología y la evolución comienza a cambiar los conceptos sobre el origen de las especies en la Tierra.
– El ancestro universal (1998). Describe al antepasado universal como una comunidad diversa de células que sobrevive y evoluciona como una unidad biológica.
– Interpretando el árbol filogenético universal (2000). Esta obra refiere de qué manera el árbol filogenético universal no solo abarca toda la vida existente, sino que su raíz representa el proceso evolutivo antes del surgimiento de los tipos de células actuales.
– Sobre la evolución de las células (2002). En este trabajo, Woese presenta una teoría para la evolución de la organización celular.
– Una nueva biología para un nuevo siglo (2004). Es un planteamiento sobre la necesidad de cambio en los enfoques de la biología a la luz de los nuevos hallazgos del mundo viviente.
– Evolución colectiva y el código genético (2006). Presenta una teoría dinámica para la evolución del código genético.
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