Эмиль Цукеркандль (4 июля 1922 г. — 9 ноября 2013 г.) — французский биолог австрийского происхождения, считающийся одним из основателей области молекулярной эволюции . [1] Он ввел совместно с Лайнусом Полингом концепцию « молекулярных часов », которая позволила создать нейтральную теорию молекулярной эволюции .
Цукеркандль вырос в Вене , Австрия , в семье интеллектуалов, но в 1938 году его семья переехала 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 степень магистра в 1947 году в Иллинойсском университете под руководством К. Лэдда Проссера , а затем вернулся в Сорбонну, чтобы получить докторскую степень по биологии. Цукеркандль проявил сильный интерес к молекулярным проблемам; его ранние исследования в лаборатории морской биологии в Роскоффе подчеркивали роль медных оксидаз и гемоцианина в циклах линьки крабов. В 1957 году Цукеркандл познакомился с известным химиком Лайнусом Полингом , который начал интересоваться молекулярными заболеваниями и молекулярной эволюцией в результате своей активности по темам, касающимся ядерной энергетики. Они организовали 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 (работая с аспирантом Ричардом Т. Джонсом) было применение новых методов идентификации белков — комбинации бумажной хроматографии и электрофореза , которые давали двумерный рисунок — к гемоглобину . Пептидные фрагменты образцов гемоглобина от разных видов, частично разделенные пищеварительными ферментами , давали уникальные рисунки, которые можно было использовать для оценки различий в структуре белка. Цукеркандл, Джонс и Полинг опубликовали сравнение образцов идентификации гемоглобина нескольких видов в 1960 году, отметив, что степень различия в образцах белков приблизительно соответствовала филогенетическому расстоянию между исходными видами. Однако метод не подходил для количественных сравнений, 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, используя концепцию молекулярных часов (хотя еще не под этим названием). Как и ряд последующих совместных статей, она не была рецензирована — это была приглашенная статья в честь Альберта Сент-Дьёрди — и они намеренно воспользовались возможностью «сказать что-то возмутительное». В статье использовалось количество различий в α- и β-цепях гемоглобина для определения времени с момента последнего общего предка для ряда видов, откалиброванного на основе палеонтологических данных для людей и лошадей. Хотя в статье не было дано никаких объяснений того, почему различия аминокислот в белке должны накапливаться с одинаковой скоростью (основное предположение молекулярных часов), она показала, что результаты довольно согласуются с результатами палеонтологов. [5]
В последующие годы Цукеркандль работал над усовершенствованием молекулярных часов. В 1963 году он и Полинг придумали термин « семантиды » для биологических последовательностей — ДНК, РНК и полипептидов — которые имеют эволюционную информацию, и утверждали, что такие последовательности могут быть основой для построения молекулярных филогений, предполагая, что метод «молекулярных часов» может быть полезен для других семантид, помимо белков. Первая публикация данных о последовательностях цитохрома c Эмануэля Марголиаша позволила сравнить скорости молекулярной эволюции для различных белков (цитохром c, по-видимому, эволюционировал быстрее гемоглобина), что Цукеркандль обсуждал на конференции 1964 года в Брюгге . Цукеркандль также скорректировал математику «часов», чтобы учесть наблюдение, что некоторые позиции в аминокислотной последовательности были более стабильными, чем другие, и вероятность множественных замен в одной и той же позиции. В сентябре 1964 года он посетил важный симпозиум Evolving Genes and Proteins, где он и Полинг представили свою самую влиятельную работу («Evolutionary Divergence and Convergence in Proteins», опубликованную в трудах конференции в следующем году). В статье, в основном работа Цукеркандля, была названа «эволюционные часы» и представлен вывод их базовой 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 возглавить в Монпелье «Centre de Recherche de Biochimie Macromoléculaire» Национального центра научных исследований . В 1971 году он стал редактором-основателем журнала Journal of Molecular Evolution , а в конце 1970-х годов стал президентом Института Лайнуса Полинга (затем в 1992 году его преемника — Института молекулярных медицинских наук). [7] Его последние работы включают критику социального конструкционизма [8] и разумного замысла . [9]