Motoo Kimura (1924–1994) — a molekuláris semleges elmélet megalkotója

Motoo Kimura (1924–1994) — a molekuláris semleges elmélet megalkotója: életrajz, kutatói örökség és hatása a populációgenetikára.

Ebben a japán névben a családnév Kimura.

Motoo Kimura (1924. november 13. - 1994. november 13.) japán matematikus és biológus. A molekuláris evolúció semleges elméletének 1968-as bevezetéséről vált ismertté. "Az evolúció sebességének kiszámítása a nukleotidcserék alapján olyan magas értéket látszik adni, hogy az érintett mutációk közül soknak semlegesnek kell lennie".

Ő lett az egyik legbefolyásosabb elméleti populációgenetikus:

Motoo Kimura kutatási hozzájárulása két részre osztható. Az első az elméleti populációgenetikáról szóló tanulmányok sorozata, amelyek minősége és mennyisége alapján a nagy szentháromság, R. A. Fisher, J. B. S. Haldane és Sewall Wright utódjának tekinthető. A második a semleges elmélete, amely szerint a molekuláris evolúciós változások nagy részét a mutáció és a véletlenszerűség, nem pedig a természetes szelekció vezérli.

Kimurára nagy hatással volt Sewall Wright; a fő különbség az, hogy Wrightot elsősorban a populációk érdekelték, míg Motoo munkájának középpontjában a molekuláris szintű változások álltak. Kimura elképzeléseinek módosított változatai ma is használatosak.

1992-ben Kimura megkapta a Királyi Társaság Darwin-érmét, a következő évben pedig a Királyi Társaság külföldi tagjává választották.

Élete és tudományos pályafutása

Kimura matematikai képzettsége és a biológia iránti érdeklődése adott alapot annak a szokatlan kombinációnak, amely munkáit jellemezte: matematikai módszerekkel vizsgálta a populációgenetika és a molekuláris evolúció problémáit. Publikációi során gyakran alkalmazott stochasztikus modelleket és diffúziós közelítéseket, amelyek lehetővé tették a genetikai drift és a mutációk hatásának precíz leírását populációkban.

A semleges elmélet lényege

Kimura semleges elmélete azt állítja, hogy a molekuláris szinten bekövetkező genetikai változások nagy része semleges hatású: ezekre a változásokra a genetikai drift gyakorol döntő befolyást, nem a pozitív természetes szelekció. A semleges mutációk esetén a helyettesítési (fixációs) ráta gyakran megegyezik a mutációs rátával, ami alapja a molekuláris óra gondolatának: a genetikai távolságok időben viszonylag konstans sebességgel növekedhetnek.

Fontos, jól ismert következmény: diploid populációban az új, semleges mutáció fixációjának esélye megközelítőleg 1/(2N), ahol N a populáció effektív mérete. Ennek következtében az átlagos helyettesítési ráta független az effektív populációmérettől, és közelít a semleges mutációk keletkezési rátájához.

Tudományos módszertan és modellek

Kimura munkássága számos matematikai modellt és elemzési eszközt foglalta magába, amelyek ma is alapvetőek a molekuláris evolúció és populációgenetika területén. Közismert hozzájárulások:

• Diffúziós megközelítések: a genetikai drift modellezése és a fixációs valószínűségek számítása.
• Neutralitás elméleti kerete: formalizálta és kiszámíthatóvá tette azt, hogy milyen arányú változások lehetnek semlegesek.
• Nukleotid-helyettesítési modellek: a későbbi munkák során olyan egyszerű, de hasznos modelleket vezetett be, amelyek a nukleotid-alapú evolúció becslésére szolgálnak (például a kétparaméteres helyettesítési modell a DNS-szintű összehasonlításokhoz).

Vita, kritikák és kiterjesztések

A semleges elmélet bevezetése élénk tudományos vitát váltott ki. Többen érveltek amellett, hogy a természetes szelekció szerepe nagyobb a molekuláris változások alakításában, és hogy a kimutatható adaptív események nem hanyagolhatók el. E viták nyomán fejlődött tovább a terület: a majdnem semleges (nearly neutral) elmélet, amelyet Tomoko Ohta részben kimunkált, azt hangsúlyozza, hogy sok mutáció hatása kicsi, és így sorsa a drift és a gyenge szelekció kölcsönhatásától függ.

Kimura munkái tehát nemcsak egy alternatív nézőpontot adtak a molekuláris evolúcióhoz, hanem katalizátorként szolgáltak a módszertani fejlődésre és az empirikus vizsgálatokra is.

Örökség

Kimura hatása a populációgenetikára és a molekuláris biológiára tartós: módszerei és fogalmai ma is részei az alapozó kurzusoknak és a kutatási módszertárnak. A molekuláris óra, a neutralitás kérdésköre és a matematikai modellezés iránti hangsúly mind hozzájárultak ahhoz, hogy a molekuláris evolúció ma sokkal pontosabban és kvantitatívabban legyen vizsgálható.

Főbb publikációk és művek: Kimura számos alapvető cikket és könyvet írt, amelyek közül a semleges elméletet összefoglaló munkái és a nukleotid-helyettesítési modellek ma is gyakran idézettek. Munkássága ösztönözte az empirikus vizsgálatokat és a statisztikai módszerek fejlesztését a molekuláris adatok elemzésére.

Kérdések és válaszok

K: Mi a családnév ebben a japán névben?

K: Ki volt Motoo Kimura?

K: Miben állt Motoo Kimura kutatási hozzájárulása?

K: Miben különbözött Motoo Kimura Sewall Wrighttól?

K: Motoo Kimura elképzeléseinek módosított változatait ma is használják?

K: Milyen díjakat kapott életében?

K: Mit mondott az evolúció sebességének kiszámításáról?

Keresés betűvel