Motoo Kimura: japonski genetik in avtor nevtralne teorije molekularne evolucije

Motoo Kimura — japonski genetik, avtor nevtralne teorije molekularne evolucije; odkrijte njegove ključne prispevke k populacijski genetiki in vpliv na sodobno evolucijsko biologijo.

V tem japonskem imenu je družinsko ime Kimura.

Motoo Kimura (13. november 1924 - 13. november 1994) je bil japonski matematik in biolog. Znan je po tem, da je leta 1968 predstavil nevtralno teorijo molekularne evolucije. "Zdi se, da izračun hitrosti evolucije v smislu nukleotidnih zamenjav daje tako visoko vrednost, da mora biti veliko vključenih mutacij nevtralnih."

Raziskovalne prispevke Motoo Kimure lahko razdelimo na dva dela. Prvi je vrsta člankov o teoretični populacijski genetiki, ki ga po kakovosti in količini uvrščajo med naslednike velike trojice, R. A. Fisherja, J. B. S. Haldana in Sewalla Wrighta. Drugo delo je njegova nevtralna teorija, ideja, da večino molekularnih evolucijskih sprememb povzročajo mutacije in naključja, ne pa naravni izbor.

Na Kimuro je močno vplival Sewall Wright; glavna razlika je v tem, da je Wrighta zanimale predvsem populacije, medtem ko je bilo Motoovo delo osredotočeno na spremembe na molekularni ravni. Modificirane različice Kimurovih zamisli se uporabljajo še danes.

Leta 1992 je Kimura prejel Darwinovo medaljo Kraljeve družbe, naslednje leto pa je postal tuji član Kraljeve družbe.

Življenje in kariera

Motoo Kimura je bil izobražen kot matematik in biolog, kar mu je omogočilo, da je matematične metode sistematično uporabljal za reševanje vprašanj v populacijski genetiki. V svojem delu je uporabljal verjetnostne in difuzijske pristope za izpeljavo formul o verjetnosti fiksacije alelov, pričakovani času do fiksacije in hitrosti substitucij na molekularni ravni. Umrl je 13. novembra 1994 — na svoj 70. rojstni dan.

Nevtralna teorija molekularne evolucije

Najpomembnejši prispevek Kimure je bila nevtralna teorija, objavljena leta 1968. Temeljna trditev teorije je, da večina molekularnih sprememb (npr. substitucij nukleotidov v DNK) ni posledica pozitivnega naravnega izbora, temveč nevtralnih mutacij, katerih pogostnost v populaciji določa genetski drift. Ena ključnih posledic njegove teorije je povezava med hitrostjo molekularne substitucije in hitrostjo nastajanja nevtralnih mutacij: povprečna hitrost substitucij je približno enaka hitrosti nastajanja nevtralnih mutacij, kar daje osnovo za idejo molekularne ure (molecular clock).

Kimura je tudi izpeljal osnovne rezultate o verjetnosti fiksacije novih alelov. Za novo nevtralno mutacijo v diploidni populaciji z učinkovito velikostjo N je verjetnost fiksacije približno 1/(2N), ker je v populaciji 2N alelov in nova mutacija predstavlja en sam alel.

Ključni prispevki in nadaljnji razvoj

• Matematični modeli populacijske genetike — Kimura je razvil in razširil formalne modele, ki opisujejo vpliv naključnih procesov (drift), mutacij in selekcije na frekvence alelov.
• Molecular clock — njegova opazovanja so podlaga za uporabo molekularnih podatkov za ocenjevanje časov divergenc vrst.
• Spodbujanje empiričnih testov — nevtralna teorija je ustvarila referenčni model, s katerim so raziskovalci lahko testirali odstopanja, ki kažejo na delovanje selekcije (npr. presežek konzerviranih ali pospešenih zamenjav).
• Razvoj idej v nearly neutral model — Kimurine osnovne zamisli je nadaljevala predvsem Tomoko Ohta s teorijo "skoraj nevtralnih" mutacij, ki upošteva vpliv majhne selekcije v povezavi z velikostjo populacije.

Nagrade in priznanja

Poleg Darwinove medalje in članstva v Kraljevi družbi je Kimura prejel številna druga priznanja in mednarodno priznanje za svoje teoretične prispevke. Njegovo delo je uvrščeno med temeljne dosežke sodobne evolucijske genetike.

Zapuščina

Motoo Kimura je s svojo nevtralno teorijo preoblikoval razumevanje molekularne evolucije in usmeril raziskave v populacijski genetiki in molekularni biologiji. Danes njegove ideje še vedno oblikujejo analize molekularnih podatkov, interpretacije variabilnosti v genomih in metode za ločevanje signalov nevtralnosti od selekcije. Kimurina kombinacija matematične natančnosti in biološkega vpogleda je pomembno vplivala na razvoj evolucijske biologije v 20. stoletju in naprej.

Vprašanja in odgovori

V: Kako se glasi družinsko ime v tem japonskem imenu?

V: Kdo je bil Motoo Kimura?

V: Kaj je Motoo Kimura prispeval k raziskavam?

V: V čem se Motoo Kimura razlikuje od Sewalla Wrighta?

V: Ali se spremenjene različice zamisli Motoo Kimure še vedno uporabljajo?

V: Katere nagrade je prejel v času svojega življenja?

V: Kaj je povedal o izračunavanju hitrosti evolucije?

Išči po črki