Motoo Kimura – grundare av neutralteorin för molekylär evolution

Motoo Kimura – grundare av neutralteorin för molekylär evolution. Läs om hans banbrytande forskning om mutationer, genetisk drift och molekylära förändringar.

I detta japanska namn är släktnamnet Kimura.

Motoo Kimura (13 november 1924-13 november 1994) var en japansk matematiker och biolog. Han var känd för att ha introducerat den neutrala teorin om molekylär evolution 1968. "Att beräkna evolutionens hastighet i termer av nukleotisubstitutioner tycks ge ett så högt värde att många av de inblandade mutationerna måste vara neutrala".

Han blev en av de mest inflytelserika teoretiska populationsgenetikerna:

Motoo Kimuras forskningsbidrag kan delas in i två delar. Den första är en serie artiklar om teoretisk populationsgenetik, vars kvalitet och kvantitet placerar honom som efterträdare till den stora treenigheten R.A. Fisher, J.B.S. Haldane och Sewall Wright. Den andra är hans neutrala teori, idén att huvuddelen av de molekylära evolutionära förändringarna drivs av mutationer och slumpmässiga tillfälligheter snarare än av naturligt urval.

Kimura var starkt influerad av Sewall Wright, men den viktigaste skillnaden är att Wright främst var intresserad av populationer, medan kärnan i Motoos arbete var förändringar på molekylär nivå. Modifierade versioner av Kimuras idéer används fortfarande idag.

1992 fick Kimura Darwinmedaljen av Royal Society och året därpå blev han utländsk medlem av Royal Society.

Neutrala teorin – kärnidéer och konsekvenser

Kimuras neutrala teori föreslår att majoriteten av fasta förändringar i DNA-sekvenser över evolutionär tid sker genom slumpmässig drift av neutrala mutationer — mutationer som varken förbättrar eller försämrar organismens fitness i någon betydande grad. En central matematisk insikt är att substitutionshastigheten för neutrala mutationer i en population approximativt är lika med mutationshastigheten, oberoende av populationens storlek. Detta ger en enkel förklaring till fenomenet molekylklocka, dvs. att molekylära skillnader mellan linjer tenderar att ackumuleras i ungefär konstant takt över tid.

Praktiska följder av teorin är bland annat:

• Att observerad molekylär variation inte nödvändigtvis kräver att naturligt urval varit verksamt för varje förändring.
• Att man kan använda molekylära data för att uppskatta tidsskalan för artbildning, under antagandet av en klocklik substitutionshastighet.
• Att mycket av det neutrala mångfalden inom populationer reflekterar en balans mellan mutation och drift snarare än ständig positiv selektion.

Utveckling, kritik och vidareutveckling

Kimuras förslag väckte intensiv debatt. Vissa forskare argumenterade för att naturligt urval spelar en större roll än vad neutralisterna hävdade. Empiriska studier under 1970–1990-talen visade att både drift och selektion påverkar molekylär evolution, och att andelen neutrala kontra selektiva förändringar kan variera mellan gener och organismer.

En viktig vidareutveckling av neutrala teorin är nära-neutrala teorin, framförd av Tomoko Ohta, som betonar att många mutationer är svagt skadliga eller svagt fördelaktiga och att deras sannolikhet att fixeras påverkas av både selektionens styrka och populationsstorleken. Denna förfining hjälper till att förklara flera empiriska mönster som inte enkelt passar in i en strikt neutral modell.

Vetenskaplig inverkan och arv

Kimuras arbete bidrog till att forma fältet molekylär evolution och modern populationsgenetik. Hans matematiska metoder och tydliga formuleringar gjorde neutrala modeller användbara för att tolka DNA- och proteinskillnader mellan arter och inom populationer. Idag används neutrala och nearly-neutrala modeller som bas i många analyser av genomdata, och teorin är en viktig referenspunkt när man försöker avgöra hur stor andel av molekylära förändringar som kan tillskrivas neutral drift respektive selektion.

Publikationer och minnesanteckningar

Bland Kimuras mest kända publikationer finns hans pionjärartikel från 1968 där den neutrala teorin presenteras och hans bok The Neutral Theory of Molecular Evolution (1983), som sammanfattar idéerna, matematiska resonemangen och följderna för evolutionsbiologin. Hans arbeten läses fortfarande av forskare och studenter som en grundläggande introduktion till neutrala processer i molekylär evolution.

Avslutande ord

Motoo Kimura var en ovanlig forskare som knöt samman strikt matematisk analys med biologisk insikt. Hans neutrala teori förändrade hur biologer ser på molekylära förändringar och gav viktiga verktyg för att tolka den explosion av sekvensdata som kom att följa. Idag ses hans bidrag som en av hörnstenarna i modern evolutionär genetik — inte som en förklaring som utesluter urval, utan som en nödvändig komponent i en mer nyanserad bild där både drift och selektion spelar roller beroende på situationen.

Frågor och svar

F: Vad är släktnamnet i detta japanska namn?

F: Vem var Motoo Kimura?

F: Vad bestod Motoo Kimuras forskningsbidrag av?

F: Hur skilde sig Motoo Kimura från Sewall Wright?

F: Används modifierade versioner av Motoo Kimuras idéer fortfarande idag?

F: Vilka utmärkelser fick han under sin livstid?

F: Vad sa han om att beräkna evolutionens hastighet?

Sök med bokstav