Carl Woese，美国微生物学家和生物物理学家（2012 年逝世）

卡尔·理查德·沃斯（Carl Richard Woese，1928 年 7 月 15 日—2012 年 12 月 30 日）是一位杰出的美国微生物学家和生物物理学家，其开创性的研究彻底改变了我们对生命演化和生物多样性的理解。他最广为人知的成就是在 1977 年通过 16S 核糖体 RNA 的系统发育分类学方法，成功地定义并确立了一个全新的生命领域——古菌（Archaea），从而将生命的基本分类体系从传统的两大域（原核生物和真核生物）扩展为三大域（细菌、古菌和真核生物）。

沃斯教授对生命科学的贡献远不止于此。他不仅是现代微生物学领域的革新者，更是一位深具远见的思想家，其提出的“RNA世界假说”为我们探索生命起源的奥秘提供了关键线索。

重塑生命之树：古菌的发现

在卡尔·沃斯之前，生物学家普遍将生命分为两大类：原核生物（Prokaryotes）和真核生物（Eukaryotes）。这种分类虽然简化，但未能完全反映地球上生命形式的真实多样性和演化关系。然而，沃斯凭借其严谨的科学精神和创新思维，利用16S 核糖体 RNA（rRNA）作为分子尺，深入分析了微生物的遗传物质。16S rRNA是一种存在于所有生物体核糖体中的关键成分，其基因序列在物种之间存在细微但可测量的差异，这些差异可以被视为分子演化的“时间钟”，用于推断生物间的亲缘关系。

沃斯通过比较不同微生物的16S rRNA序列，构建了详细的系统发育树。在这一过程中，他发现了一群形态上与细菌相似，但在遗传层面上却与细菌和真核生物都截然不同的微生物。这些独特的生命形式，他命名为古菌（Archaea）。1977 年，这一发现首次公之于世，震惊了整个科学界。古菌的定义不仅揭示了地球上存在着一个此前未被充分认识的巨大生命分支，也彻底颠覆了沿用了数十年的生物分类范式，确立了当今生物学界普遍接受的“生命三大域”理论：细菌（Bacteria）、古菌（Archaea）和真核生物（Eukarya）。这项开创性的技术——利用分子标记进行系统发育分类——彻底改变了微生物学的研究面貌，为我们描绘了一幅更为宏大、更接近真实的生命演化图谱。

探寻生命起源：RNA世界假说

除了古菌的发现，卡尔·沃斯还在生命起源研究领域留下了深远印记。早在 1967 年，虽然当时并未以“RNA世界”这个确切的名称命名，他便提出了一个革命性的设想：在地球早期，RNA（核糖核酸）可能在生命演化中扮演了比DNA（脱氧核糖核酸）和蛋白质更为核心的角色。这一假说认为，早期生命形式可能主要依赖RNA来储存遗传信息（像DNA一样）并催化生化反应（像蛋白质酶一样）。

沃斯当时的推测基于对RNA在核糖体中关键作用的认识，以及其既能携带遗传信息又能表现出催化活性的双重特性。这一洞见对理解生命是如何从非生命物质中诞生的至关重要。虽然“RNA世界假说”这一术语后来由其他科学家正式提出并推广，但沃斯的早期思考无疑是这一重要理论的先声和基石，为后续关于核酶和生命起源的研究提供了强大的理论支撑和灵感，推动了对生命起源的深入探索。

学术生涯与贡献

沃斯教授将其毕生精力奉献给了科学研究和教育。他长期任职于美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（University of Illinois Urbana-Champaign），担任微生物学教授。他的卓越贡献和在科学界的崇高地位也使他荣获Stanley O. Ikenberry 主席这一殊荣。Stanley O. Ikenberry 主席头衔通常授予在各自领域具有卓越学术成就和领导力的教授，彰显了沃斯在科学界的深远影响力。他在伊利诺伊大学的实验室成为全球微生物系统发育研究的重要中心，吸引了众多学生和研究人员，培养了一代又一代的科学家，持续推动着生命科学的前沿发展，其学术遗产至今仍在激励着无数科研工作者。

常见问题解答（FAQs）

卡尔·沃斯最著名的成就是什么？
他最著名的成就包括在 1977 年通过 16S 核糖体 RNA 的系统发育分类学方法，成功地定义并确立了一个全新的生命领域——古菌（Archaea）。此外，他还在 1967 年提出了“RNA世界假说”的早期思想，为生命起源研究奠定了基础。
什么是古菌（Archaea），它为什么重要？
古菌是与细菌和真核生物并列的第三大生命领域。它们的发现改变了我们对地球生物多样性和生命演化树的传统认知，揭示了生命更深层次的亲缘关系。古菌在极端环境中（如高温、高盐、高压）广泛存在，对地球的生物地球化学循环扮演着重要角色，例如甲烷的生成。
“RNA世界假说”的核心观点是什么？
该假说认为，在生命早期，RNA分子可能同时承担了遗传信息储存（如DNA）和催化生化反应（如蛋白质酶）的功能。这意味着在DNA和蛋白质完全进化之前，RNA曾是地球上生命活动的核心分子，具有自我复制和催化的能力。
卡尔·沃斯的工作如何改变了我们对生命的理解？
沃斯的工作彻底重塑了生物的分类体系，从传统的两大域（原核生物、真核生物）扩展到三大域（细菌、古菌、真核生物），为我们理解生命起源和演化提供了全新的视角。他的分子系统发育学方法也成为了现代生物分类和演化研究的基石，使科学家能够通过基因序列而非仅仅形态特征来追溯生命的历史。
16S 核糖体 RNA 在他的研究中扮演了什么角色？
16S rRNA是沃斯进行微生物系统发育分类的关键分子标记。通过比较不同生物的16S rRNA基因序列，他能够准确地推断它们之间的演化关系，因为这些序列的微小差异反映了物种分化的时间。正是基于这种分子“指纹”，他才能够发现古菌，并构建出更精确的生命演化树。