Motoo Kimura — japonų genetikas, neutralios molekulinės evoliucijos autorius

Motoo Kimura — japonų genetikas, neutralios molekulinės evoliucijos autorius. Sužinokite apie jo teoriją, indėlį populiacijų genetikai ir molekulinei evoliucijai.

Šiame japoniškame varde pavardė yra Kimura.

Motoo Kimura (1924 m. lapkričio 13 d. - 1994 m. lapkričio 13 d.) - japonų matematikas ir biologas. Jis žinomas dėl to, kad 1968 m. pristatė neutralią molekulinės evoliucijos teoriją. "Apskaičiavus evoliucijos greitį pagal nukleotidų pakeitimų skaičių, atrodo, gaunama tokia didelė vertė, kad daugelis su tuo susijusių mutacijų turi būti neutralios".

Jis tapo vienu įtakingiausių teorinių populiacijų genetikų:

Motoo Kimuros mokslinių tyrimų indėlį galima suskirstyti į dvi dalis. Pirmoji - tai teorinės populiacijų genetikos darbų serija, pagal kurių kokybę ir kiekybę jis priskiriamas didžiajai trejybei: R. A. Fisheriui, J. B. S. Haldane'ui ir Sewallui Wrightui. Antrasis - jo neutralioji teorija, t. y. idėja, kad didžiąją dalį molekulinių evoliucinių pokyčių lemia mutacijos ir atsitiktinumas, o ne natūralioji atranka.

Kimurai didelę įtaką darė Sevalis Raitas (Sewall Wright); pagrindinis skirtumas tas, kad Raitas daugiausia domėjosi populiacijomis, o Motoo daugiausia dėmesio skyrė pokyčiams molekuliniame lygmenyje. Modifikuotos Kimuro idėjų versijos naudojamos ir šiandien.

1992 m. Kimura gavo Karališkosios draugijos Darvino medalį, o kitais metais jam buvo suteiktas Karališkosios draugijos užsienio nario vardas.

Gyvenimas ir akademinė karjera

Motoo Kimura buvo matematikos ir biologijos sintezės atstovas: jis taikė griežtą matematinių metodų aparatą biologiniams klausimams — ypač populiacijų genetikai ir molekulinei evoliucijai. Nors detali studijų ir pareigų kronika čia nepateikta, jo darbai aprėpia tiek teorinius skaičiavimus (difuzijos apytakos, fiksacijos tikimybės, efektyvios populiacijos dydžio sampratos), tiek empirinę interpretaciją molekulinių duomenų.

Neutralioji molekulinės evoliucijos teorija — esmė

Neutralioji teorija, kurią Kimura formuluodamas pabrėžė 1968 m., teigia, kad dauguma nukleotidų ar aminorūgščių pakeitimų yra neutralūs (neturintys reikšmingos įtakos organizmo prisitaikymui) ir todėl jų išsaugojimui populiacijoje svarbesnė yra genetinė dreifas, o ne natūrali atranka. Vienas iš pagrindinių teorijos praktinių padarinių yra aiškinimas, kodėl molekulės keičiasi pastoviu greičiu (molekulinis laikrodis): neutralios mutacijos įsiterpia ir fiksuojasi maždaug tuo pačiu greičiu kaip ir jų atsiradimo dažnis, todėl ilgesniu laiko intervalu stebima apytikri lygiagreti nuokrypių kaita tarp linijų.

Supaprastintai tariant, jei μ žymi neutralių mutacijų atsiradimo greitį, tai ilgalaikė substitucijų (ilgalaikių pakeitimų) norma k bus maždaug lygi μ — tai yra neutralių mutacijų greitis lemia evoliucijos tempo apytikrį dydį.

Pagrindiniai indėliai ir metodai

• Matematinės populiacijų genetikos plėtra: difuzinės apytakos, fiksacijos tikimybės, efektyvios populiacijos dydžio samprata ir kiti analytiniai įrankiai, reikalingi molekulinei variacijai aprašyti.
• Neutralios teorijos formulavimas ir jos taikymas molekuliniams duomenims, kas pakeitė požiūrį į polimorfizmą ir tarprūšinius skirtumus.
• Modelių ir skaičiavimo metodų, naudojamų sriegių pakeitimų (nukleotidų ir aminorūgščių) analizėje, plėtra — tai leido geriau interpretuoti DNR ir baltymų sekų skirtumus filogenetinėse studijose.
• Populiacijos genetikos sąvokų, kurios tapo standartinėmis evoliucinės biologijos priemonėmis, sklaida tarp platesnės biologų bendruomenės.

Debatai, plėtra ir paveldas

Neutralioji teorija sukėlė intensyvius mokslo debatus. Nors daugeliui biologų idėja, kad natūralioji atranka nėra vienintelis ar net dominuojantis jėgos veikiant molekuliniams pokyčiams, iš pradžių atrodė provokuojanti, vėliau susidarė nuoseklesnis požiūris: daug molekulinių pokyčių yra neutralūs arba beveik neutralūs. Tomoko Ohta išplėtojo beveik neutralią (nearly neutral) teoriją, kuri atsižvelgia į mutacijų selekcinę reikšmę ir populiacijos dydžio įtaką — šios idėjos kartu su Kimuros darbu formuoja šiuolaikinį supratimą apie molekulinę evoliuciją.

Šiuolaikinėje evoliucinėje genetikoje Kimuros idėjos naudojamos kaip pradinis (null) modelis, kuriam lyginant nustatomas selektyvus poveikis. Jo pavedimas — suteikti tvirtą matematinių ir konceptualių priemonių rinkinį, kuris leidžia aiškiau atskirti dreifą nuo atrankos signalo.

Apdovanojimai ir svarbiausi darbai

Tarp svarbiausių pripažinimų yra Karališkosios draugijos Darvino medalis (1992) ir Karališkosios draugijos užsienio nario titulas (1993). Praktinis ir ilgalaikis Kimuros indėlis matomas per tolesnį modelių bei statistinių metodų taikymą evoliucijos, filogenetikos ir populiacijų genetikos srityse.

Žymiausi publikacijos pavyzdžiai: 1968 m. esminis straipsnis apie molekulinį evoliucijos greitį ir 1983 m. išleista monografija The Neutral Theory of Molecular Evolution, kur jis išsamiai aprašė teorijos pagrindus ir pasekmes.

Išvados

Motoo Kimura padarė trvalų poveikį evoliucinės biologijos mąstysenai, pateikdamas aiškų, matematiniu pagrindu paremtą paaiškinimą, kodėl daugelis molekulinių pokyčių gali būti neutralūs. Jo darbai padėjo sukurti analitinius metodus, kuriais remiantis šiandien interpretuojami DNR ir baltymų sekų duomenys, o neutralioji ir beveik neutrali teorijos lieka kertinės dalys modernioje molekulinėje evoliucijoje.

Klausimai ir atsakymai

K: Kokia pavardė yra šiame japoniškame pavadinime?

K: Kas buvo Motoo Kimura?

K: Kuo Motoo Kimura prisidėjo prie mokslinių tyrimų?

K: Kuo Motoo Kimura skyrėsi nuo Sewallo Wrighto?

K: Ar modifikuotos Motoo Kimūros idėjų versijos vis dar naudojamos šiandien?

K: Kokius apdovanojimus jis gavo per savo gyvenimą?

K: Ką jis sakė apie evoliucijos spartos apskaičiavimą?

Paieška pagal raidę