Эмиль Цукеркандль (4 июля 1922 — 9 ноября 2013) — французский биолог австрийского происхождения, считающийся одним из основателей области молекулярной эволюции . [1] Вместе с Лайнусом Полингом он представил концепцию « молекулярных часов », которая позволила создать нейтральную теорию молекулярной эволюции .
Цукеркандль вырос в Вене , Австрия , в семье интеллектуалов, но его семья переехала в 1938 году в Париж, а затем в Алжир, чтобы избежать расовой политики нацистской Германии в отношении евреев . В конце Второй мировой войны он провел один год в Парижском университете ( Сорбонна ), затем приехал в Соединенные Штаты , чтобы изучать физиологию, получив в 1947 году степень магистра в Университете Иллинойса под руководством К. Лэдда Проссера , а затем вернулся в Сорбонну, чтобы получить докторскую степень. в биологии. Цукеркандл проявил сильный интерес к молекулярным проблемам; его ранние исследования в лаборатории морской биологии в Роскоффе подчеркнули роль оксидазы меди и гемоцианина в циклах линьки крабов. В 1957 году Цукеркандль встретил известного химика Лайнуса Полинга , который заинтересовался молекулярными заболеваниями и молекулярной эволюцией как результат его активности по темам, касающимся ядерной энергетики. Они устроили постдокторскую стипендию, и Цукеркандл (теперь со своей женой Джейн) вернулся в Соединенные Штаты, чтобы работать с Полингом в Калифорнийском технологическом институте, начиная с 1959 года. [2] Он был атеистом. [3]
Первым проектом Цукеркандла под руководством Полинга (работавшего с аспирантом Ричардом Т. Джонсом) было применение новых методов идентификации белков — комбинации бумажной хроматографии и электрофореза , которые давали двумерную картину — к гемоглобину . Пептидные фрагменты образцов гемоглобина разных видов, частично расщепленные пищеварительными ферментами , будут создавать уникальные закономерности, которые можно будет использовать для оценки различий в структуре белка. Цукеркандл, Джонс и Полинг опубликовали сравнение моделей идентификации гемоглобина нескольких видов в 1960 году, отметив, что степень несходства белковых структур примерно соответствует филогенетическому расстоянию между исходными видами. Однако метод не способствовал количественному сравнению, поэтому Цукеркандл начал работать над определением фактической пептидной последовательности α- и β-цепей гемоглобина человека и гориллы . [4]
В 1962 году Полинг и Цукеркандль опубликовали свою первую статью, в которой использовалась концепция молекулярных часов (хотя еще не под таким названием). Как и ряд последующих совместных статей, он не рецензировался - это был приглашенный доклад в честь Альберта Сент-Дьёрдьи - и они намеренно воспользовались возможностью, чтобы «сказать что-то возмутительное». В статье использовалось количество различий в α- и β-цепях гемоглобина, чтобы сделать вывод о времени, прошедшем с момента появления последнего общего предка для ряда видов, и откалибровано на основе палеонтологических данных для людей и лошадей. Хотя в статье не было дано никакого объяснения тому, почему различия в аминокислотах в белке должны накапливаться с одинаковой скоростью (основное предположение молекулярных часов), она показала, что результаты вполне согласуются с результатами палеонтологов. [5]
В последующие годы Цукеркандл работал над усовершенствованием молекулярных часов. В 1963 году он и Полинг изобрели термин « семантиды » для биологических последовательностей — ДНК, РНК и полипептидов, — которые содержат эволюционную информацию, и утверждали, что такие последовательности могут быть основой для построения молекулярной филогении, предполагая, что метод «молекулярных часов» может быть полезным для других семантид, помимо белков. Первая публикация Эмануэлем Марголиашем данных о последовательностях цитохрома с позволила сравнить скорости молекулярной эволюции различных белков (цитохром с, по-видимому, эволюционировал быстрее, чем гемоглобин), что Цукеркандл обсуждал на конференции 1964 года в Брюгге . Цукеркандль также скорректировал математику «часов», чтобы учесть наблюдение о том, что некоторые позиции в аминокислотной последовательности были более стабильными, чем другие, а также вероятность множественных замен в одной и той же позиции. В сентябре 1964 года он посетил важный симпозиум «Эволюционирующие гены и белки», где он и Полинг представили свою самую влиятельную статью («Эволюционное расхождение и конвергенция белков», опубликованную в материалах конференции в следующем году). В статье, в первую очередь в работе Цукеркандла, были названы «эволюционные часы» и представлен вывод их основной математической формы. Хотя Цукеркандль и Полинг считали часы совместимыми с естественным отбором , позже они стали основой нейтральной теории молекулярной эволюции , в которой движущей силой эволюции на молекулярном уровне является генетический дрейф , а не отбор. [6]
В 1965 году Цукеркандль вернулся во Францию, чтобы руководить в Монпелье «Центром исследований макромолекулярной биохимии» Национального центра научных исследований . В 1971 году он стал редактором-основателем «Журнала молекулярной эволюции» , а в конце 1970-х годов стал президентом Института Лайнуса Полинга (затем в 1992 году его преемника — Института молекулярных медицинских наук). [7] Его недавние работы включают критику социального конструктивизма [8] и разумного замысла . [9]