Аллан Чарльз Уилсон, член Королевского Королевского общества AAA&S (18 октября 1934 г. – 21 июля 1991 г.), был профессором биохимии в Калифорнийском университете в Беркли , пионером в использовании молекулярных подходов для понимания эволюционных изменений и реконструкции филогений , а также революционным деятелем в изучении эволюции человека . Он был одной из самых значительных фигур в послевоенной биологии ; его работа привлекла большое внимание как внутри, так и за пределами академического мира. Он единственный новозеландец, получивший стипендию Макартура . [1]
Он наиболее известен экспериментальной демонстрацией концепции молекулярных часов (совместно со своим аспирантом Винсентом Сарихом ), которая была теоретически постулирована Лайнусом Полингом и Эмилем Цукеркандлем , революционными взглядами на природу молекулярной антропологии высших приматов и эволюции человека, а также так называемой гипотезой Митохондриальной Евы (совместно со своими аспирантами Ребеккой Л. Канн и Марком Стоункингом ). [2] [3]
Аллан Уилсон родился в Нгаруавахии , Новая Зеландия , и вырос на семейной молочной ферме в Гельвеции, Пукекохе , примерно в двадцати милях к югу от Окленда . В местной воскресной школе жена викария была впечатлена интересом молодого Аллана к эволюции и убедила мать Аллана записать его в элитную среднюю школу King's College в Окленде . Там он преуспел в математике , химии и спорте. Уилсон уже интересовался эволюцией и биохимией , но намеревался стать первым в своей семье, кто поступит в университет, изучая сельское хозяйство и зоотехнию. Уилсон познакомился с профессором Кэмпбеллом Перси Макмиканом , новозеландским пионером в области зоотехники , который предложил Уилсону поступить в Университет Отаго на юге Новой Зеландии, чтобы продолжить изучение биохимии, а не ветеринарии . [4] Уилсон получил степень бакалавра наук в Университете Отаго в 1955 году, специализируясь как на зоологии, так и на биохимии. Физиолог птиц Дональд С. Фарнер познакомился с Уилсоном, когда тот был студентом в Отаго, и пригласил его в Университет штата Вашингтон в Пуллмане в качестве своего аспиранта. Уилсон согласился и получил степень магистра зоологии в WSU под руководством Фарнера в 1957 году, где он работал над влиянием фотопериода на физиологию птиц. [5] [6]
Затем Уилсон переехал в Калифорнийский университет в Беркли , чтобы продолжить свои докторские исследования. В то время семья думала, что Аллан будет отсутствовать всего два года. Вместо этого Уилсон остался в Соединенных Штатах, получив докторскую степень в Беркли в 1961 году под руководством биохимика Артура Парди за работу по регуляции биосинтеза флавина у бактерий. [7] С 1961 по 1964 год Уилсон учился в качестве постдокторанта у биохимика Натана О. Каплана в Университете Брандейса в Уолтеме, штат Массачусетс. [8] В лаборатории Каплана, работая с лактат- и малатдегидрогеназами , [9] Уилсон впервые познакомился с зарождающейся областью молекулярной эволюции . [10] [11] [12] Нейт Каплан был одним из самых первых пионеров, которые обратились к филогенетическим проблемам с помощью доказательств из белковых молекул, [13] [14] подход, который Уилсон позже применил к эволюции человека и отношениям приматов. После Брандейса Уилсон вернулся в Беркли, где он создал собственную лабораторию на кафедре биохимии, оставаясь там до конца своей жизни. [5] [15]
Уилсон присоединился к факультету биохимии Калифорнийского университета в Беркли в 1964 году и был повышен до должности профессора в 1972 году. [8] Его первый крупный научный вклад был опубликован под названием «Иммунологическая временная шкала эволюции гоминид» в журнале Science в декабре 1967 года. [16] Со своим студентом Винсентом Саричем [ 17] [18] он показал, что эволюционные связи человеческого вида с другими приматами , в частности с человекообразными обезьянами ( людьми , шимпанзе , гориллами и орангутанами ), могут быть выведены из молекулярных доказательств, полученных от современных видов, а не только из ископаемых остатков вымерших существ. Их метод фиксации микрокомплемента (см. Система комплемента ) измерял силу иммунной реакции между антигеном ( сывороточным альбумином ) одного вида и антителом , выработанным против того же антигена у другого вида. Известно, что сила реакции антитело-антиген сильнее между более близкородственными видами: их нововведением было количественное измерение ее среди многих пар видов как « иммунологического расстояния ». Когда эти расстояния были нанесены на график против времени расхождения пары видов с хорошо установленной эволюционной историей, данные показали, что молекулярная разница увеличивалась линейно со временем, в том, что было названо « молекулярными часами ». Учитывая эту калибровочную кривую, можно было вывести время расхождения между парами видов с неизвестной или неопределенной ископаемой историей. Наиболее спорным было то, что их данные предполагали, что время расхождения между людьми, шимпанзе и гориллами было порядка 3~5 миллионов лет, что намного меньше оценок в 9~30 миллионов лет, принятых традиционными палеоантропологами по ископаемым гоминидам, таким как Ramapithecus . Эта теория «недавнего происхождения» расхождения человека и обезьяны оставалась спорной до открытия окаменелостей « Люси » в 1974 году, которые были окончательно датированы в 1992 году возрастом от 3,22 до 3,18 миллионов лет. [19]
Уилсон и другая аспирантка Мэри-Клэр Кинг впоследствии сравнили несколько линий генетических доказательств (иммунология, аминокислотные различия и электрофорез белков ) о расхождении людей и шимпанзе и показали, что все методы согласуются с тем, что два вида были >99% похожи. [4] [20] Учитывая большие организменные различия между двумя видами при отсутствии больших генетических различий, Кинг и Уилсон предположили, что не структурные различия генов ответственны за видовые различия, а генная регуляция этих различий, то есть время и способ, которым почти идентичные продукты генов собираются во время эмбриологии и развития . В сочетании с гипотезой «молекулярных часов» это резко контрастировало с общепринятым мнением о том, что большие или меньшие организменные различия были обусловлены большим или меньшим количеством генетической дивергенции.
В начале 1980-х годов Уилсон еще больше нарушил и усовершенствовал традиционное антропологическое мышление своей работой с аспирантами Ребеккой Кэнн и Марком Стоункингом над так называемой гипотезой «Митохондриальной Евы». [21] В своих усилиях по выявлению информативных генетических маркеров для отслеживания истории эволюции человека он сосредоточился на митохондриальной ДНК (мтДНК) — генах , которые находятся в органеллах митохондрий в цитоплазме клетки за пределами ядра . Из-за своего расположения в цитоплазме мтДНК передается исключительно от матери к ребенку, отец не вносит никакого вклада, и при отсутствии генетической рекомбинации определяет женские линии в эволюционных временных масштабах. Поскольку она также быстро мутирует , можно измерить небольшие генетические различия между особями внутри вида и между близкородственными видами с помощью картирования генов эндонуклеазы рестрикции . Уилсон, Канн и Стоункинг измерили различия между многими людьми из разных континентальных групп людей и обнаружили, что люди из Африки показали самые большие межиндивидуальные различия, что согласуется с африканским происхождением человеческого вида ( гипотеза недавнего африканского происхождения современных людей или «из Африки»). Данные также указали на то, что все ныне живущие люди имели общего предка по материнской линии, который жил в Африке всего несколько сотен тысяч лет назад. Этот общий предок стал широко известен в средствах массовой информации и популярной культуре как Митохондриальная Ева . Это имело неудачное и ошибочное следствие того, что в то время жила только одна женщина, хотя на самом деле возникновение слитного предка является необходимым следствием теории популяционной генетики , и Митохондриальная Ева была бы только одним из многих людей (мужчин и женщин), живших в то время. [2] [3] Это открытие, как и его более ранние результаты, не было легко принято антропологами. Традиционная гипотеза состояла в том, что различные континентальные группы людей произошли от разных предков в течение нескольких миллионов лет с момента расхождения с шимпанзе. Однако данные мтДНК решительно поддерживают альтернативную и теперь общепринятую гипотезу, что все люди произошли относительно недавно от общей, относительно небольшой африканской популяции. [4] [15]
Уилсон заболел лейкемией и после пересадки костного мозга умер в воскресенье, 21 июля 1991 года, в Мемориальном онкологическом исследовательском центре Фреда Хатчинсона в Сиэтле. В тот же день он должен был выступить с программной речью на международной конференции. Ему было 56 лет, он был на пике своего научного признания и полномочий. [3] [5] [22] У него остались жена Леона Уилсон (умерла в 2009 году) и двое детей, Рут (1961-2014) из Ист-Лансинга , штат Мичиган , и Дэвид (родился в 1964 году) из Сан-Франциско. [1] [8]
Успех Уилсона можно объяснить его сильным интересом и глубиной знаний в области биохимии и эволюционной биологии, его настойчивостью в количественной оценке эволюционных явлений и его ранним признанием новых молекулярных методов, которые могли бы пролить свет на вопросы эволюционной биологии. После разработки количественных иммунологических методов его лаборатория была первой, кто признал анализ картирования рестрикционных эндонуклеаз как количественный эволюционный генетический метод, что привело к его раннему использованию секвенирования ДНК и тогда еще зарождающейся техники ПЦР для получения больших наборов ДНК для генетического анализа популяций. Он обучил десятки студентов, аспирантов (17 женщин и 17 мужчин получили докторские степени в его лаборатории) и постдокторантов в области молекулярной эволюционной биологии , включая приезжих с шести континентов. Его лаборатория опубликовала более 300 технических статей и была признана в 1970-х ~ 80-х годах Меккой для тех, кто хотел войти в область молекулярной эволюции . [6]
Центр молекулярной экологии и эволюции имени Аллана Уилсона был основан в 2002 году в его честь для продвижения знаний об эволюции и экологии Новой Зеландии и тихоокеанской растительной и животной жизни, а также истории человека в Тихом океане. Центр находился под управлением Университета Мэсси в Палмерстон-Норте , Новая Зеландия, как национальное сотрудничество между Университетом Окленда , Университетом Виктории в Веллингтоне , Университетом Отаго , Университетом Кентербери и Новозеландским институтом исследований растений и продуктов питания . [23] Центр был закрыт в конце 2015 года, когда правительство прекратило его финансирование. [24]
В 2008 году Films Media Group выпустила 41-минутный документальный фильм о его жизни под названием « Аллан Уилсон, эволюционист: биохимик, биолог, гигант молекулярной биологии». [25]