Motoo Kimura: Japansk biolog og skaber af neutral teori om molekylær evolution
Motoo Kimura: Japansk biolog og matematiker, skaber af den neutrale teori om molekylær evolution — banebrydende forskning i mutationers og tilfældigheders rolle i evolutionen.
I dette japanske navn er efternavnet Kimura.
Motoo Kimura (13. november 1924 - 13. november 1994) var en japansk matematiker og biolog. Han var kendt for at have introduceret den neutrale teori om molekylær evolution i 1968. "Beregning af udviklingshastigheden i form af nukleotid-substitutioner synes at give en værdi, der er så høj, at mange af de involverede mutationer må være neutrale".
Kimura udviklede matematisk præcise modeller for, hvordan mutationer, tilfældigheder (genetisk drift) og selektion påvirker genetisk variation i populationer. Hans arbejde forbandt teoretisk befolkningsgenetik med empiriske observationer af molekylære sekvenser og lagde grundlaget for moderne population-genetik på molekylært niveau.
Motoo Kimuras forskningsbidrag kan opdeles i to dele. Den første er en række artikler om teoretisk befolkningsgenetik, hvis kvalitet og kvantitet placerer ham som efterfølger til den store treenighed R.A. Fisher, J.B.S. Haldane og Sewall Wright. Den anden er hans neutrale teori, som går ud på, at størstedelen af de molekylære evolutionære ændringer drives af mutationer og tilfældigheder snarere end af naturlig udvælgelse.
Biografi og karriere
Kimura blev født i 1924 i Japan og arbejdede det meste af sit liv med teoretisk biologi og befolkningsgenetik. Han publicerede en lang række artikler og bøger, hvor han kombinerede matematisk modellering med biologiske data. Hans produktion omfattede teoretiske resultater om fixation, genfrekvensers ændringer over tid og sandsynligheder for mutationers opførsel i populationer. Han døde i 1994, samme dag som hans 70-års fødselsdag.
Den neutrale teori — hovedidéer
- Den neutrale teori, formuleret klart i 1968, hævder, at de fleste ændringer på molekylært niveau (f.eks. nukleotid-substitutioner i DNA) er selective neutrale eller næsten neutrale og dermed i vid udstrækning drives til fixation af genetisk drift snarere end af positiv naturlig udvælgelse.
- Et centralt resultat er, at substitutionshastigheden for neutrale mutationer omtrent svarer til den neutrale mutationsrate, hvilket forklarer observationen af en tilnærmelsevis konstant molekylær ”ur”-hastighed (molekylær klokke) på tværs af linjer.
- Kimuras arbejde viste også, hvordan populationens effektive størrelse (Ne) påvirker sandsynligheden for, at en neutral mutation bliver fast i populationen, og han brugte diffusionstilnærmelser til at beregne fixation-sandsynligheder og gennemsnitlige tider til fixation eller tab.
Matematiske bidrag
Som matematiker bidrog Kimura med formelle løsninger og approksimationer af befolkningsgenetiske processer. Han anvendte stokastiske differentialligninger og diffusionsteori til at beskrive hvordan allelfrekvenser ændrer sig over tid under påvirkning af mutation, selektion, migration og drift. Mange af disse beregninger bruges stadig som standardværktøjer i population-genetik.
Debat, udvidelser og eftermæle
Kimuras neutrale teori gav anledning til en omfattende videnskabelig debat mellem tilhængere af neutralitet og dem, der fremhævede rolle af naturlig selektion (”selectionists”). Senere arbejde, herunder Tomoko Ohtas »næsten neutrale« teori, udbyggede Kimuras ideer ved at tage højde for mutationer med meget svage selektive effekter, som i praksis kan opføre sig neutralt i mindre populationer.
Moderne population-genetik kombinerer elementer fra neutral teori og selektionsmodeller; Kimuras bidrag er centralt for denne syntese, fordi hans ramme gav et kvantitativt sprog til at teste hypoteser med molekylære data. Mange metoder til estimering af effektive populationstørrelser, substitutionshastigheder og tests for neutralitet bygger direkte på hans arbejde.
Anerkendelser
I 1992 modtog Kimura Darwin-medaljen fra Royal Society, og året efter blev han udnævnt til udenlandsk medlem af Royal Society.
Udvalgte værker
- Kimura, M. (1968). Klassiske artikler om neutralitet og molekylære substitutionshastigheder (ofte refereret til som grundlaget for den neutrale teori).
- Kimura, M. (1983). The Neutral Theory of Molecular Evolution (bog, sammendrag og udbygning af teorien).
Kimuras arbejde efterlader en varig arv i biologien: han introducerede et klart, matematisk underbygget alternativ til udelukkende selektionsbaserede forklaringer på molekylær evolution, og hans modeller fortsætter med at være vigtige værktøjer i fortolkningen af genomiske data.
Æresbevisninger
- Weldon Memorial Prize (UK), 1965.
- Japan Academy Prize, 1968.
- Kulturorden (Japan), 1976.
- Royal Society (UK), Darwin-medalje i 1992; udenlandsk medlem i 1993.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er familienavnet i dette japanske navn?
A: Efternavnet er Kimura.
Q: Hvem var Motoo Kimura?
Svar: Motoo Kimura (13. november 1924 - 13. november 1994) var en japansk matematiker og biolog. Han var kendt for at have introduceret den neutrale teori om molekylær evolution i 1968.
Spørgsmål: Hvad bestod Motoo Kimuras forskningsbidrag af?
Svar: Motoo Kimuras forskningsbidrag kan opdeles i to dele. Den første er en række artikler om teoretisk populationsgenetik, hvis kvalitet og kvantitet placerer ham som efterfølger til den store treenighed, R.A. Fisher, J.B.S. Haldane og Sewall Wright. Den anden er hans neutrale teori, som går ud på, at størstedelen af de molekylære evolutionære ændringer drives af mutationer og tilfældigheder snarere end af naturlig udvælgelse.
Spørgsmål: Hvordan adskilte Motoo Kimura sig fra Sewall Wright?
A: Kimura var stærkt påvirket af Sewall Wright; den vigtigste forskel er, at Wright hovedsageligt var interesseret i populationer, mens kernen i Motoos arbejde var ændringer på molekylært niveau.
Spørgsmål: Anvendes der stadig modificerede versioner af Motoo Kimuras idéer i dag?
A: Ja, modificerede versioner af Kimuras idéer anvendes stadig i dag.
Spørgsmål: Hvilke priser modtog han i sin levetid?
A: I 1992 modtog Kimura Darwin-medaljen fra Royal Society, og året efter blev han udnævnt til udenlandsk medlem af Royal Society.
Spørgsmål: Hvad sagde han om beregning af udviklingshastigheder?
Svar: "Beregning af udviklingshastigheden i form af nukleotidudskiftninger synes at give en værdi, der er så høj, at mange af de involverede mutationer må være neutrale".
Søge