Дэвид Пенни | |
---|---|
Рожденный | (1938-09-28)28 сентября 1938 г. Таумарунуи , Новая Зеландия |
Умер | 20 мая 2024 г. (2024-05-20)(85 лет) Палмерстон-Норт , Новая Зеландия |
Альма-матер | |
Награды |
|
Научная карьера | |
Поля | Теоретическая биология |
Учреждения | |
Докторанты | Барбара Р. Холланд [1] Майк Стил [2] |
Эдвард Дэвид Пенни CNZM FRSNZ (28 сентября 1938 г. – 20 мая 2024 г.) [3] был новозеландским теоретиком и эволюционным биологом . Он исследовал природу эволюционных преобразований и широко публиковался в областях филогенетического дерева , генетики и эволюционной биологии . Вклад Пенни в науку был отмечен несколькими наградами и почестями, а также принятием в Национальную академию наук .
Родившийся в Таумарунуи , Пенни получил образование в New Plymouth Boys' High School , а затем получил степень бакалавра по ботанике и химии в Университете Кентербери . Он получил докторскую степень по ботанике в Йельском университете в 1965 году, а затем работал научным сотрудником в Университете Макмастера . [4] Он вернулся в Новую Зеландию в 1966 году и присоединился к коллективу Университета Мэсси , на кафедре биологии растений, в Школе биологических наук, Институте молекулярных биологических наук и Институте фундаментальных наук, а в 2005 году Пенни был назван почетным профессором. [4] С 2002 по 2010 год Пенни был одним из руководителей Центра Аллана Уилсона , одного из первых новозеландских центров передового опыта в области исследований , размещенного в Университете Мэсси. До его закрытия в 2015 году центр был сосредоточен на исследовании эволюции и экологии новозеландских и тихоокеанских растений и животных. После выхода на пенсию в 2017 году Пенни получил звание почетного профессора в Университете Мэсси. [4]
Исследования Пенни сосредоточены на теоретической биологии, молекулярной эволюции , эволюции человека и истории науки. [4]
В 1970-х годах Пенни изучал, как генетическая информация обо всех формах жизни может быть использована для исследования таких вопросов, как происхождение жизни, возникновение эволюции и взаимосвязь между видами и сообществами. Он помог разработать «математические методы и компьютерные программы для анализа последовательностей ДНК и построения эволюционных деревьев... [разрабатывая]... новые идеи, которые поддерживают идею о том, что люди эволюционировали в Африке, а затем мигрировали из нее, и что первые формы жизни были основаны на более простой молекуле РНК, а не на ДНК». [5] [6] В 1998 году он стал соавтором статьи, в которой были представлены убедительные доказательства на основе ДНК, что миграция маори в Новую Зеландию включала от 50 до 100 женщин, открытие, отмеченное авторами как «полностью соответствующее устной истории маори , а также результатам недавних путешествий на каноэ, воссоздающих ранние трансокеанские плавания». [7]
Говорят, что статья «Построение филогенетических деревьев» (1967) [8] была тем, что впервые заставило Пенни заинтересоваться отслеживанием процесса эволюции. [9] Один из авторов этой статьи, Уолтер Фитч, в 1988 году размышлял о том, что вдохновением для их исследования 1967 года была разработка компьютерной программы, которая взломала бы генетический код и разработала бы «молекулярную палеонтологическую запись в белках и нуклеиновой кислоте». [10] Ранние исследования Пенни бросили вызов теориям эволюции того времени. Пытаясь прояснить надежную основу классификации, в 1982 году он вступил в спор о том, следует ли выражать отношения между организмами в «эволюционных терминах или в кластерах, основанных на общем сходстве», и пришел к выводу, что сохранение исходных данных поддерживает надежную классификацию. [11]
Пенни был вовлечен в исследовательские группы, которые изучали методы построения деревьев. В 1985 году он сотрудничал в работе, которая оценивала их надежность, и исследовательская работа пришла к выводу, что необходимо соблюдать баланс между традиционным подходом « взвешивания символов » и компьютерным подходом, использующим растущую осведомленность о числовой таксономии . [12] Другая работа 1992 года, хотя и отмечала, что временами традиционные методы были надежными, также представляла новый подход. Он был известен как LogDet и, по словам авторов статьи, «[позволил] методам выбора деревьев последовательно восстанавливать правильное дерево, когда последовательности развиваются в рамках простых асимметричных моделей... производят последовательности с различным составом нуклеотидов... и являются более реалистичными, чем большинство стандартных моделей». [13] В 1993 году он стал соавтором исследовательской работы, в которой утверждалось, что прогресс был достигнут с методами для эволюционных деревьев. В Реферате авторы объяснили сигналы макромолекул из общей истории и разъяснили цель исследования как обсуждение методов, которые были бы «эффективными (быстрыми), последовательными, мощными, надежными и фальсифицируемыми», для вывода эволюционных деревьев из этих шаблонов или сигналов. В статье сделан вывод, что большинство методов вывода деревьев нуждаются в исправлениях, но «признание того, что методы могут быть как эффективными, так и последовательными, также было полезным». [14]
Статья, написанная в соавторстве с Пенни в 2006 году, [15] подвергла сомнению преобладающее в то время мнение о том, что эукариоты эволюционировали путем слияния геномов архей и бактерий, предположив, что они «скорее всего, были редуцированы из-за потери последовательности и упрощения клеток после возможного появления хищных эукариот». [16] : стр. 12 Это исследование было значимым, поскольку оно предполагало, что современные эукариотические и прокариотические клетки долго следовали отдельным эволюционным траекториям, подтверждая, «что эволюция не идет монотонно от более простого к более сложному». [15] Пенни сказал NBC News, что результаты могли быть неожиданными для некоторых, но подчеркнул, что было мало доказательств того, что теория слияния объясняет «особые генетические и клеточные особенности эукариот». Он предположил, что это пример эволюции, идущей «назад, вбок и иногда вперед». [17] Группа международных ученых оспорила выводы статьи 2006 года. Они утверждали, что авторы «высказали предвзятые мнения», которые представили « ранний (и эукариот ) взгляд на раннюю эволюцию, который был актуален в 1980 году и который был показан общепринятыми научными критериями как несостоятельный более десяти лет назад». [18] : стр. 542-543 В том же журнале Пенни и др. ответили, что новая информация из клеточной и молекулярной геномики предоставила ранее недоступную информацию о происхождении эукариот. Они согласились, что «еще преждевременно делать выбор между интронами первыми, ранними или поздними... тем не менее, наш основной вывод заключается в том, что есть хороший прогресс в понимании сложности предковой эукариотической клетки». [18] : стр. 543
Пенни также была частью исследовательской группы, которая изучала теории происхождения эукариот и отметила, что некоторые из них игнорируют историю жизни и экологические принципы, и было необходимо оспорить предсказания о том, что в ранней жизни был длительный период без хищников . Авторы пришли к выводу, что их результаты «согласуются с ожиданием того, что способность получать энергию путем поглощения других одноклеточных организмов развилась на ранних этапах эволюции... таким образом, исходя из первых принципов, маловероятно, что когда-либо был длительный период (1–3 миллиарда лет), когда не было хищников, которые жили, поглощая более мелкие клетки». Это имело значение при рассмотрении наиболее вероятного времени появления эукариот и поставило под сомнение точку зрения, что эти клетки возникли где-то между 9,85 и 2,75 миллиардами лет назад. Исходя из того, что фагоцитарные хищники были почти исключительно эукариотическими, в статье утверждалось, что они существовали на более ранних этапах эволюции. [19]
После работы в качестве члена группы, исследующей эволюцию птиц в 2008 году, Пенни стал соавтором статьи, которая подтвердила, что в этой области существуют проблемы для эволюционных биологов. Авторы заявили, что это было отчасти из-за того, что ученые были введены в заблуждение «конвергенцией морфологии... [и]... проблемами и филогениями, основанными на коротких последовательностях ДНК». В статье также была предпринята попытка решить вопросы, связанные с «связями между кладами и сроками эволюции птиц», и на основе филогенетических данных был сделан вывод, что «семь видов Metave не имеют общей эволюционной истории в пределах Neoaves ». [20] Разрешение противоречий вокруг понимания эволюционных отношений между современными птицами из-за этой политомии в основании Neonaves является фокусом более поздних исследований, в которых участвовал Пенни. Новые разработки, предложенные в этой статье, включали снижение уровня шума и более точное использование формул для поиска предопределенных группировок в оптимальном дереве. Примечательно, что исследование сообщило о существовании девяти новых митохондриальных геномов , [которые] «подтверждают значительную диверсификацию по крайней мере 12 неоавианских линий в позднем меловом периоде ». [21] Пенни также принимал участие в исследовании 2010 года, которое предположило, что некоторые бескилевые птицы гнездились и, следовательно, ранее летали. [22] Одним из примеров является вымерший моа , тесно связанный с породой птиц тинаму из Южной Америки, который, по словам Пенни, мог прилететь или «быть занесен ветром в Новую Зеландию через Антарктиду до того, как она замерзла». [23]
В статье, написанной в соавторстве с Пенни в 1995 году, отмечалось, что необходимо больше геномных данных для «установления и уточнения эволюционных связей... для точной оценки филогенетических деревьев... [для]... происхождения наземных растений как предпосылки для понимания перехода от водной к наземной среде обитания растений». [24] : стр. 137 В статье подвергается сомнению точка зрения о том, что изменчивость между генными деревьями из разных ядерных генов может привести к выводу о дереве «супергена», и предлагается включить высокие уровни изменчивости (герерогенности) генных деревьев в исследования происхождения наземных растений. Вывод состоял в том, что исследования показали, что «метод коалесцентного анализа различных подмножеств данных последовательно предполагает, что предки Zygnematales являются ближайшими родственниками наземных растений». [24] : стр. 139 Пенни была частью команды, которая в 2013 году продолжила изучать связь между зелеными водорослями и эволюцией наземных растений. В статье об исследовании, соавтором которой является Пенни, сделан вывод о том, что после анализа набора данных хлоропластного генома « только Zygnematales или клада , состоящая из Coleochaetales и Zygnematales, [являются] ближайшими ныне живущими родственниками наземных растений» [25] .
В 1989 году группа ученых, в которую входил Пенни, использовала науку эволюционных деревьев для анализа последовательностей из цепи H1 человеческих вирусов и пришла к выводу, что их выводы «согласуются с биологической (эволюционной) моделью». [26] К 2006 году исследователи, включая Пенни, описали молекулярную эпидемиологию респираторно-синцитиального вируса (РСВ), предоставив ключевую информацию для помощи в разработке вакцины против РСВ и разработке новых стратегий лечения. [27] Частота вируса гепатита С на островах Западной части Тихого океана была проверена в 2013 году, и в статье, соавтором которой был Пенни, была выдвинута гипотеза о том, что «генотипы 1 и/или 4 [циркулируют] среди жителей островов Южной части Тихого океана и что эти люди [были] генетически предрасположены к большей вероятности спонтанного разрешения инфекции ВГС, чем к тому, чтобы стать хроническими носителями». Однако исследователи предположили, что «распространенность и преобладание вируса гепатита С [сделали] его глобальной проблемой здравоохранения, и точные эпидемиологические данные должны лежать в основе любых усилий по предотвращению передачи и контролю вируса» [28] .
Пенни сказал Ким Хилл на RNZ в 2008 году, что любая модель, которую нельзя проверить, не имеет «большой пользы» [29], и статья, которую он написал в соавторстве в 1982 году, рассматривала утверждения Карла Поппера о том, что «дарвинизм [не был] проверяемой научной теорией». Исследование попыталось проверить теорию эволюции, сравнивая филогенетические деревья, занимая научную позицию, представляя программу, которая теоретически могла бы опровергнуть существование эволюционных деревьев. В нем был сделан вывод, что, поскольку это была «фальсифицируемая гипотеза», она соответствовала критериям научных теорий и могла поддерживать теорию эволюции, не принимая во внимание механику эволюции. [30] В 1986 году Пенни и Майкл Хенди написали главу в книге «Очарование статистики» . Они пересмотрели утверждение Карла Поппера о том, что теория эволюции не может быть проверена как научная теория из-за трудностей в прогнозировании прошлых событий, и пришли к выводу, что «статистику можно использовать для проведения тестов уникальных событий, которые произошли в прошлом». [31] Этот спор должен был стать постоянной темой в работе Пенни. Он участвовал в исследовании в 1991 году, целью которого было определить, без двусмысленности, может ли эволюционная теория соответствовать критериям Поппера для демаркации науки. Работа обнаружила, сравнивая деревья из тех же таксонов, но из «разных наборов данных», то, что, по заключению авторов, показало, что теория единственной последовательности, достаточной для реконструкции всей истории жизни, осталась «Мифом об универсальном дереве». [32] В 2003 году он стал соавтором статьи, в которой признавалось, что доказательство теории эволюции сопряжено с трудностями, но отмечалось, что «вопросы, связанные с проверяемостью эволюционной теории, решаются лучшей наукой... [редко с]... одним окончательным тестом... [скорее с]... конкретными тестами, ведущими к проверяемым предсказаниям». [33]
Пенни сказал, что то, что стало известно как дерево жизни , имеет библейское происхождение, а не фразу, впервые использованную Дарвином, хотя он и описал ее как «полезное сравнение». Пенни утверждал, что вместо использования концепции дерева жизни Дарвин называл свою теорию «происхождением с модификацией», которая могла включать идею эволюционного дерева, но технически была больше о циклах, возникающих в результате « гибридизации , эндосимбиотического переноса генов , латерального переноса генов , рекомбинации, сортировки линий , сложностей генеалогических отношений... [выделяя, например]... непрерывности между популяциями, подвидами и видами-братьями». [34]
Пенни был президентом Ассоциации ученых Новой Зеландии с 1989 по 1991 год. [35]
Пенни умерла в Палмерстон-Норте 20 мая 2024 года в возрасте 85 лет. [36] [37] [38]
В 1990 году Пенни был избран членом Королевского общества Новой Зеландии . [39] В 2000 году он был награжден медалью Марсдена за выдающиеся заслуги перед наукой в Новой Зеландии и на международном уровне, где он имел широкое признание и сеть соратников, был отмечен за «ассоциированные стипендии в Мертон-колледже, Оксфорд, и Дарвин-колледже, Кембридж, а также как бывший президент Общества молекулярной биологии и эволюции». [5]
В 2004 году Пенни получила медаль Резерфорда за вклад в теоретическую биологию, молекулярную эволюцию и анализ ДНК. [40]
Пенни был назначен кавалером новозеландского ордена «За заслуги» в новогодних почестях 2006 года за заслуги перед наукой. [41] В ежегодном отчете Института молекулярных биологических наук за 2007 год отмечалось, что эта награда присуждается «тем лицам, которые в любой области деятельности оказали достойную службу короне и нации или стали известными благодаря своим выдающимся заслугам, талантам, вкладу или другим заслугам». [16] : стр. 6
В 2018 году Пенни стала третьим новозеландцем, удостоенным звания иностранного члена Национальной академии наук . [4]
Вклад Пенни в науку был широко признан современниками-учеными. Питер Локхарт из Университета Мэсси сказал, что Пенни внес «пожизненный и непреходящий вклад в изучение молекулярной эволюции ... [и]... его работа характеризуется большим любопытством, интуицией и способностью пересекать дисциплины. В частности, он неоднократно демонстрировал сверхъестественную способность распознавать инновационные решения проблем и видеть доказательства, которые математики в конечном итоге откроют». [4] Майк Стил из Университета Кентербери написал в дани уважения в New Zealand Science Review в 2009 году, что «формула Пенни [осталась] самым замечательным выражением в замкнутой форме для любого класса филогенетических деревьев в эволюционной биологии». [4]