Motoo Kimura – japanilainen biologi ja neutraliteettiteorian kehittäjä

Tässä japanilaisessa nimessä sukunimi on Kimura.

Motoo Kimura (13. marraskuuta 1924 - 13. marraskuuta 1994) oli japanilainen matemaatikko ja biologi. Hänet tunnetaan molekyylievoluution neutraalin teorian esittelystä vuonna 1968. "Evoluutionopeuden laskeminen nukleotidisubstituutioina näyttää antavan niin suuren arvon, että monien mutaatioiden on oltava neutraaleja".

Hänestä tuli yksi vaikutusvaltaisimmista teoreettisista populaatiogenetiikan tutkijoista:

Motoo Kimuran tutkimuspanos voidaan jakaa kahteen osaan. Ensimmäinen on sarja teoreettista populaatiogenetiikkaa käsitteleviä artikkeleita, joiden laatu ja määrä nostavat hänet suuren kolminaisuuden, R.A. Fisherin, J.B.S. Haldanen ja Sewall Wrightin, seuraajaksi. Toinen on hänen neutraaliteoriansa, jonka mukaan suurin osa molekyylien evoluutiomuutoksista johtuu mutaatiosta ja satunnaisesta sattumasta eikä luonnonvalinnasta.

Kimura sai paljon vaikutteita Sewall Wrightilta; tärkein ero on se, että Wright oli kiinnostunut pääasiassa populaatioista, kun taas Motoon työn ydin oli molekyylitason muutoksissa. Kimuran ajatusten muunnellut versiot ovat edelleen käytössä.

Vuonna 1992 Kimura sai Royal Societyn Darwin-mitalin, ja seuraavana vuonna hänestä tehtiin Royal Societyn ulkomainen jäsen.

Elämä ja ura

Motoo Kimura työskenteli elinaikanaan sekä teoreettisen että empiirisen biologian rajapinnassa. Hän yhdisti matematiikan ja biologian menetelmiä muodostaakseen tarkkoja matemaattisia malleja geneettisten muutosten dynamiikasta. Kimuran tutkimus sisälsi muun muassa stokastisten prosessien eli satunnaisilmiöiden soveltamista populaatioiden ja geenien kehitykseen.

Neutraaliteoria lyhyesti

Neutraaliteoria esittää, että suuri osa molekyylitasolla havaituista muutoksista on selektiivisesti neutraaleja — toisin sanoen muutokset eivät vaikuta organismien lisääntymismenestykseen merkittävästi — ja että näiden muutosten leviäminen populaatiossa selittyy geneettisellä ajautumisella (genetic drift) ja syntyvien mutaatioiden määrällä. Kimuran yksi keskeinen matemaattinen johtopäätös on, että neutraalien muuttumien korvautumisnopeus (substituutioiden määrä ajan yksikköä kohti) on yhtä suuri kuin mutaatiotiheys. Tämä ajatus selittää osaltaan havainnon, että molekyylien evoluutio voi edetä melko tasaisella "molekyylikellon" nopeudella.

Tieteellinen merkitys ja vaikutus

• Kimuran työt vaikuttivat merkittävästi siihen, miten evoluutiobiologit ajattelevat molekyylimuutosten ja luonnonvalinnan suhteesta.
• Hänen matemaattiset mallit ja todennäköisyyslaskentaan perustuvat lähestymistavat loivat perustan monille myöhemmille testaustavoille ja menetelmille populaatio- ja molekyyligenetiikassa.
• Neutraaliteorian julkistamisen jälkeen syntyi laaja keskustelu (ns. neutralistien ja selektionistien välinen kiista), jossa arvioitiin eri mittakaavojen — geenin, populaation ja lajien — sopeuttavuuden ja sattuman merkitystä.
• Kimuran työn seurauksena syntyi myös jatkotutkimuksia, kuten Tomoko Ohatan esittämä lähes neutraali (nearly neutral) teoria, joka tarkentaa neutraliteettiajatusta etenkin pienempien valintakertoimien tapauksissa.

Keskeiset tieteelliset panokset

• Neutraaliteorian (neutral theory) kehittäminen ja sen matemaattinen muotoilu.
• Geneettisen ajautumisen ja mutaatioiden vaikutuksen mallintaminen populaatioissa.
• Fixaation todennäköisyyksien ja substituutioiden nopeuden laskeminen osana molekyylievoluutiota.

Kiistat ja jatkotutkimus

Kimuran teoria ei ole tarkoittanut, että luonnonvalinta olisi merkityksetön; pikemminkin se tarjosi vaihtoehtoisen selityksen sille, miksi monet molekyylimuutokset näyttävät jakautuvan tavalla, jota ei voi helposti selittää vain adaptaatiolla. Teoria herätti vilkkaan tutkimus- ja debattikeskustelun, jonka myötä kehitettiin uusia menetelmiä valinnan testaamiseksi molekyylidatasarjoissa. Monet nykyiset tutkimukset yhdistävät sekä neutraaleja että valinnallisia mekanismeja selittämään geneettistä vaihtelua.

Perintö

Motoo Kimura jäi historiaan yhtenä populaatiogenetiikan ja molekyylievoluution merkittävimmistä ajattelijoista. Hänen työnsä on edelleen keskeistä biologian teoreettisessa tutkimuksessa, ja monet nykyiset analyysimenetelmät ja tutkimuslinjat nojautuvat Kimuran matemaattiseen perintöön. Palkinnot, kuten Royal Societyn Darwin-mitali ja ulkomaisen jäsenyyden myöntäminen, kuvastavat hänen laajaa kansainvälistä arvostustaan.

Valikoitu kirjallisuus

Kimura julkaisi useita vaikutusvaltaisia artikkeleita ja teoksia, joissa hän esitteli neutraaliteorian ja siihen liittyviä matemaattisia perusteita. Hänen työnsä on tiivistetty myös opetus- ja katsausartikkeleihin, joita monet evoluutiobiologit ja populaatiogenetikot edelleen käyttävät lähtökohtana.

Kysymyksiä ja vastauksia

Q: Mikä on tämän japanilaisen nimen sukunimi?

K: Kuka oli Motoo Kimura?

K: Mistä Motoo Kimuran tutkimuspanos koostui?

K: Miten Motoo Kimura erosi Sewall Wrightista?

K: Käytetäänkö Motoo Kimuran ajatusten muunneltuja versioita vielä nykyäänkin?

K: Mitä palkintoja hän sai elämänsä aikana?

K: Mitä hän sanoi evoluutionopeuden laskemisesta?

Hae kirjaimella