Вильсон, Аллан

Аллан Вильсон родился в Нгаруавахии в Новой Зеландии. Школьные годы он провёл на семейной молочной ферме, расположенной в Хельветиа, Пукекохе, всего в 20 километрах к югу от Окленда.

Учился в местной Воскресной школе, где познакомился с женой викария, которая была поражена его интересом к эволюции. Она посоветовала матери Аллана отправить его в Королевский колледж-школу в Окленде. Там он преуспел в математике и химии. Там же у него развился интерес к биохимии и эволюции, однако, его родители считали, что он должен стать первым в их семействе, кто будет учиться в университете, проводя исследования в областях сельского хозяйства и зоологии. Вильсон встретился с Кемпбеллом Мак-Миканом, профессором и пионером в этой области, который предложил Аллану отправиться в университет Отаго и продолжить там изучение биохимии, вместо ветеринарии. В 1955 году он успешно окончил университет Отаго, получив степень бакалавра в области зоологии и биохимии.

Будучи студентом, Вильсон познакомился с птичьим физиологом Дональдом Фарнером, который пригласил его в свою лабораторию, расположенную в Университете штата Вашингтон в Пулмене. Там Вильсон получил степень Мастера в зоологии в 1957 году, где он изучал влияние фотопериодизма на физиологию птиц^[1].

После получения степени магистра, Аллан принял решение переехать в Калифорнийский университет в Беркли и получить там докторскую степень. В 1961 году, работая в биохимической лаборатории Артура Пардье, получил докторскую степень за исследования в области регуляции биосинтеза флавинов в бактериях^[2].

В период с 1961 по 1964 года работал постдоком под руководством Нэта Каплана в Брандейском Университете. Работая в его лаборатории с малатдегидрогеназой^[3], Вильсон впервые столкнулся с зарождающейся тогда областью молекулярной эволюции^[4]. Нэт Каплан был одним из первых, кто рассматривал филогенетические проблемы с точки зрения имеющейся для белков информации^[5][6]. Впоследствии Вильсон успешно применит этот подход к изучению эволюции человека и приматов. После Брандейского университета Аллан вернулся в Беркли (1964) и основал свою лабораторию на кафедре биохимии, где и работал на протяжении всей своей оставшейся жизни.

Вильсон начал работу Берклийском университете в 1964 году и стал там профессором в 1972 году. Его первым главным научным достижением стало исследование эволюционной шкалы времени для эволюции гоминид, опубликованное в Science в декабре 1967 года. Работая вместе с Винсентом Сарихом, он показал, что эволюционная взаимосвязь между человеком и другими приматами, в частности с шимпанзе, гориллами и орангутанами, может быть получена из живых организмов, а не только исключительно из ископаемых вымерших существ.

Также они разработали способ фиксирования микрокоплемента.

Далее, Вильсон, но уже с другим аспирантом, Мари Клэр-Кинг, начали изучение расхождения между человеком и шимпанзе, причём они проанализировали не только иммунологических данных, но также и разницу в аминокислотах, и результаты белкового электрофореза. Они показали, что все методы приводят к одному и тому же: оба вида сходны более чем на 99 %.

Гипотеза Вильсона и Кинг 1975 года о ключевой роли регуляции генов в эволюции была полностью подтверждена современными геномными исследованиями. Развитие технологий секвенирования и сравнительной геномики доказало, что изменения в регуляторных областях ДНК сыграли решающую роль в эволюции человека^[7].

Первоначальный метод иммунологических расстояний в настоящее время считается устаревшим. Он был заменён прямым секвенированием ДНК, а на смену гипотезе «строгих» часов пришли модели «нестрогих» (релаксированных) молекулярных часов, учитывающие изменчивость скорости мутаций^[8][9]. Тем не менее, сама концепция молекулярных часов остаётся фундаментальной в современной эволюционной биологии.

В начале 1980-х годов Вильсон вместе с аспирантами Ребеккой Канн и Марком Стонекингом начали поиски информативного генетического маркера для отслеживания хода истории эволюции человека. Выбор пал на митохондриальную ДНК (мтДНК), найденную в цитоплазматических митохондриях. Поскольку мтДНК находится в цитоплазме, она передаётся потомству почти исключительно от матери. Современные научные дебаты указывают на редкие случаи иллюзии отцовского наследования из-за вставок фрагментов митохондриальной ДНК в ядерный геном (NUMTs)^[10], однако отсутствие генетической рекомбинации мтДНК остаётся общепринятым правилом^[11]. Следовательно, мтДНК позволяет отслеживать происхождение по женской линии. Также, мтДНК довольно быстро мутирует, что даёт возможность определения небольших генетических различий между особями в пределах вида, используя картирование генома с помощью эндонуклеаз рестрикции. Таким образом, Вильсон, Канн и Стонекинг проанализировали различия между многими людьми, происходящими из разных континентальных групп^[12]. Они обнаружили, что у людей, живущих в Африке, наблюдаются наибольшие различия между индивидуумами, что согласуется с гипотезой об африканском происхождении людей. Более того, анализ показал, что все люди имеют одного и того же общего предшественника-женщину, которая жила в Африке несколько сотен тысяч лет назад. В популярной культуре её прозвали митохондриальной Евой. Это открытие, также как и его ранние результаты, были не сразу приняты научным сообществом. Признанная на тот момент гипотеза заключалась в том, что различные континентальные группы эволюционировали от разных предшественников в течение нескольких миллионов лет с момента расхождения от шимпанзе. С другой стороны, данные мтДНК свидетельствуют о наличии общего для всех людей африканского предшественника, жившего не так уж и давно.

Согласно современным оценкам, время жизни «митохондриальной Евы» датируется периодом от 100 до 200 тысяч лет назад.

Аллан Вильсон болел лейкемией и после пересадки костного мозга скончался в субботу 21 июля 1991 года в научно-исследовательском центре Фреда Хатчинсона в Сиэтле. Он умер в 56 лет, на пике своей научной славы^[13].

Успех Вильсона как учёного был опосредован его сильным интересом и глубокими знаниями биохимии и эволюционной биологии, его настойчивостью при изучении эволюционных феноменов, и использование новых молекулярно-биологических приёмов, которые помогли ему глубже разобраться и ответить на вопросы эволюционной биологии. После разработки количественного иммунологического метода, его лаборатория была первой, кто начал использовать картирование генома, с помощью эндонуклеаз рестрикции, как количественный генетический метод, что привело к раннему использованию секвенирования ДНК, и использованию ПЦР, для получения больших фрагментов геномной ДНК для генетического анализа популяций.

Аллан обучил десятки студентов, аспирантов (34 человека получили докторские степени в его лаборатории) и постдоков в области молекулярной эволюционной биологии. Его лаборатория опубликовала более 300 научных работ, и в 1970—1980 гг. была признана Меккой для тех, кто желал работать в области молекулярной эволюции^[1]. Среди его наиболее влиятельных учеников и последователей — Сванте Паабо (постдокторант, лауреат Нобелевской премии 2022 года), Мэри-Клэр Кинг, Ребекка Канн и Марк Стоункинг^[14][15].

Как признание его заслуг и вклада в развитие эволюции и экологии Новой Зеландии, растительного и животного мира, а также человеческой истории, был построен Центр молекулярной экологии и эволюции им. Аллана Вильсона. Центр расположен при университете Массея в Палмерстон-Норт и является национальной коллаборацией университетов Отаго, королевы Виктории, Кентербери, Оклендского и Института исследования растений и продуктов питания. Центр закрылся в конце 2015 года из-за отказа правительства продолжить финансовую поддержку центра^[16].

Также в память об учёном Films Media Group в 2008 году выпустила 41-минутный документальный фильм «Аллан Вильсон: эволюционный биохимик, биолог и гигант в молекулярной биологии».

После закрытия Центра Аллана Вильсона в 2015 году Университет Отаго создал исследовательскую программу «Allan Wilson at Otago»^[17].

13 сентября 1958 года Аллан Вильсон женился на Леоне Гринбаум (скончалась в 2009 году). В браке родилось двое детей: дочь Рут (1961—2014; получила докторскую степень в области растительной биологии и переехала в Сиэтл) и сын Дэвид (род. 1964; работает и живёт во Франции)^[15].

• 1972: Стипендия Гуггенхайма
• 1983: член Американской академии искусств и наук
• 1986: стипендия Мак-Артура, член Лондонского Королевского Общества
• 1989: почетный доктор университета Отаго
• 1984: член Международной организации по изучению генома человека
• 1971: помощник редактора журнала Молекулярной эволюции (Journal of Molecular Evolution)
• 1990: награда от колледжа наук и искусств (Университет штата Вашингтон в Пулмане) за выдающиеся достижения
• 1991: 3M Life Sciences Award от Федерации американских обществ по экспериментальной биологии
• 1997: награда от новозеландской биотехнологической ассоциации выдающимся биотехнологам Новой Зеландии.
• 1979: вторая стипендия Гуггенхайма^[18]
• 1988: премия «Золотая пластина» (Golden Plate Award) от Американской академии достижений

Наиболее значимыми и цитируемыми публикациями Аллана Чарльза Вильсона, отражающими его вклад в молекулярную эволюцию, являются:

• Sarich, V. M. & Wilson, A. C. (1967). Immunological time-scale for hominid evolution. Science, 158(3805), 1200—1203. В этой работе, написанной совместно с Винсентом Саричем, была предложена гипотеза «молекулярных часов» для расчёта времени расхождения видов. Авторы использовали иммунологические методы для сравнения белков крови и пришли к выводу, что общий предок человека и африканских обезьян жил около 5 миллионов лет назад^[19].
• King, M. C. & Wilson, A. C. (1975). Evolution at Two Levels in Humans and Chimpanzees. Science, 188(4184), 107—116. В статье, написанной в соавторстве с Мэри-Клэр Кинг, было показано, что геномы человека и шимпанзе идентичны на 99 %. Это привело авторов к выводу, что ключевые эволюционные различия между видами обусловлены не столько изменениями в самих белках, сколько изменениями в регуляции экспрессии генов^[15].
• Cann, R. L., Stoneking, M., & Wilson, A. C. (1987). Mitochondrial DNA and human evolution. Nature, 325(6099), 31-36. Эта статья, созданная вместе с Ребеккой Канн и Марком Стоункингом, легла в основу гипотезы о «митохондриальной Еве». Проанализировав митохондриальную ДНК (мтДНК) 147 человек из различных географических популяций, исследователи пришли к выводу, что все современные люди происходят от одной женщины, жившей в Африке около 200 000 лет назад^[20].
• Kocher, T. D., Thomas, W. K., Meyer, A., Edwards, S. V., Pääbo, S., Villablanca, F. X., & Wilson, A. C. (1989). Dynamics of mitochondrial DNA evolution in animals: Amplification and sequencing with conserved primers. Proceedings of the National Academy of Sciences, 86(16), 6196-6200. В работе была продемонстрирована эффективность использования полимеразной цепной реакции (ПЦР) с консервативными праймерами для амплификации и секвенирования гомологичных сегментов мтДНК у широкого круга видов животных, что открыло новые возможности для филогенетических и популяционных исследований.