Colleen Cavanaugh

Colleen Cavanaugh
Colleen Cavanaugh w 1992 roku
Urodzić się	1953 Detroit
Narodowość	amerykański
Alma Mater	Uniwersytet Harwardzki
Zawód	mikrobiolog
Znany z	badania ekosystemów kominów hydrotermalnych
Kariera naukowa
Praca dyplomowa	Symbioza bakterii chemoautotroficznych i bezkręgowców morskich (1985)

Colleen Marie Cavanaugh jest amerykańskim mikrobiologiem akademickim najlepiej znanym z badań nad ekosystemami kominów hydrotermalnych . Od 2002 roku jest profesorem biologii Edwarda C. Jeffreya na Wydziale Biologii Organizmów i Ewolucji Uniwersytetu Harvarda i jest powiązana z Marine Biological Laboratory i Woods Hole Oceanographic Institution . Cavanaugh jako pierwsza zaproponowała, że ​​głębinowy gigantyczny robak rurowy Riftia pachyptila pozyskuje pożywienie z bakterii żyjących w jego komórkach , co miała jako studentka na Harvardzie. Co istotne, zauważyła, że ​​te chemoautotroficzne były w stanie odgrywać tę rolę poprzez wykorzystanie chemosyntezy , biologicznego utleniania związków nieorganicznych (np. siarkowodoru ) w celu syntezy materii organicznej z bardzo prostych cząsteczek zawierających węgiel, umożliwiając w ten sposób organizmom ponieważ bakterie (i organizmy zależne, takie jak robaki tubylcze) mogą istnieć w głębokim oceanie bez światła słonecznego .

Wczesne życie i edukacja

Cavanaugh urodził się w Detroit w stanie Michigan w 1953 roku.

Cavanaugh uzyskała tytuł licencjata na Uniwersytecie Michigan w 1977 roku, gdzie początkowo studiowała muzykę, ale ostatecznie specjalizowała się w ekologii. Mówi, że jej życie zmieniło kierunek na drugim roku, kiedy usłyszała o kursie ekologii morskiej w centrum oceanograficznym w Woods Hole w stanie Massachusetts . Tam jej praca polegała na brodzeniu w chłodnych wodach, aby badać zwyczaje godowe podkowiastych , i opisała siebie jako „[zakochaną]” w swobodnym koleżeństwie i wymianie pomysłów między biologami, geologami i naukowcami z innych dyscyplin. Cavanaugh wziął udział w kursie ekologii morskiej jako student studiów licencjackich oferowany przez University of Michigan, potem pozostał w Woods Hole (ponieważ jej samochód wymagał naprawy) w poszukiwaniu pracy i ostatecznie zastąpił „niepojawienie się” w programie badawczym na Uniwersytecie Bostońskim, który zwrócił ją do pracy z lokalnymi krabami podkowiastymi.

Następnie Cavanaugh przeniósł się do Cape Cod, aby pracować w Marine Biological Laboratory w Woods Hole. W ciągu następnych dwóch lat jej uwaga przeniosła się ze skorupiaków na bakterie , „stworzenia, które zaimponowały jej zdolnością do życia w dowolnym miejscu”.

Szkolenie absolwentów

Analizy symbioz bakteryjnych przeprowadzone przez Cavanaugh z udziałem gigantycznych robaków rurowych i innych bezkręgowców głębinowych doprowadziły do ​​tego, że została opisana jako „naukowy kapitan Nemo ”.

Cavanaugh ukończyła studia podyplomowe z biologii na Uniwersytecie Harvarda we współpracy z Muzeum Zoologii Porównawczej . Wstąpiła do Harvardu jesienią 1979 r., uzyskując tytuł magistra w 1981 r., a w 1985 r. uzyskała tytuł doktora biologii . Rozprawa doktorska zatytułowana Symbioza bakterii chemoautotroficznych i bezkręgowców morskich została przyjęta w 1985 roku.

Odkrycie chemosyntezy u rurkowatych

Według jednej relacji, Cavanaugh uczestniczyła w wykładzie Meredith L. Jones , kuratorki ds. robaków w Smithsonian Institution , wkrótce po rozpoczęciu przez nią studiów podyplomowych . Jones omawiał gigantycznego robaka rurowego, stworzenie pozbawione zarówno ust , jak i jelit , gdzie wyzwaniem było zrozumienie, w jaki sposób przetrwał. Jones wspomniał o siarki elementarnej w jelitach robaków; Cavanaugh stwierdza, że ​​​​„W tym momencie podskoczyłem i powiedziałem:„ Cóż, to zupełnie jasne! Muszą mieć w swoich ciałach bakterie utleniające siarkę ””. Jones najwyraźniej kazał jej usiąść, ale dostarczył Cavanaughowi okaz przechwycony przez badawczą łódź podwodną pracującą na dnie Oceanu Spokojnego . Cavanaugh ostatecznie uzasadnił swoją sprawę.

Harvard Gazette opisuje pionierskie badania Cavanaugh nad tymi wyjątkowymi stworzeniami:

Jako studentka pierwszego roku odkryła, co sprawia, że ​​życie jest możliwe… tam, gdzie słońce nigdy nie świeci, [gdzie] temperatury mogą przekraczać 250 stopni F, a [gdzie] ocean wywiera ciśnienie tysięcy funtów na każdy cal kwadratowy ciało zwierzęcia. Gigantyczne robaki, ogromne małże i małże oraz dziwne krewetki rozwijają się w takich warunkach dzięki jednokomórkowym bakteriom , które żyją na nich i wewnątrz nich. Bakterie zamieniają siarkę, metan i inne substancje niejadalne w cząsteczki organiczne , którymi żywią się ich gospodarze.

Następnie Cavanaugh opublikował wyniki dalszych prac, które zaczęły potwierdzać odkrycie, pisząc z Muzeum Zoologii Porównawczej na Harvardzie, jako pierwszy z pięciu artykułów autorów, krótki raport Science z 1981 roku ze Stephenem L. Gardinerem i Meredith L. Jones ze Smithsonian Institution oraz Holgar W. Jannasch i John B. Waterbury z Woods Hole (patrz znaczące publikacje).

Kariera

Pierwsza nominacja Cavanaugha miała miejsce jako Junior Fellowship w Society of Fellows na Uniwersytecie Harvarda w latach 1986–1989. Następnie w 1989 r. Uzyskała stopień adiunkta, aw 1993 r. Docenta. W 1995 r. Otrzymała tytuł profesora zwyczajnego „za [jej] odkrycia i reputację nauczyciela i mentora”. Cavanaugh był współdyrektorem Harvard Microbial Sciences Initiative przez 17 lat.

Najważniejsze informacje o badaniach i zasięgu

Cavanaugh kontynuowała budowanie swojej kariery na badaniu ekologii kominów hydrotermalnych. Cavanaugh odkrył podobne symbiotyczne partnerstwa między z rodziny Solemyidae żyjącymi w płytkich pokładach trawy morskiej i równinach błotnych wzdłuż wybrzeża Nowej Anglii oraz u krewetek w pobliżu podmorskich źródeł na środku Atlantyku .

Cavanaugh uważa, że ​​życie na Ziemi mogło powstać w podobnych warunkach i mówi, że „pomysł ma sens, ponieważ niektóre z najstarszych form wolno żyjących bakterii wykazują oznaki bycia organizmami kochającymi ciepło”. Praca Cavanaugha skłoniła społeczność naukową do ponownego przemyślenia teorii pochodzenia życia „ciepłego rosołu ” , według której nagromadzenie cząsteczek organicznych w płytkich wodach było wynikiem wyładowań atmosferycznych .

Ruth Turner i Cavanaugh przeprowadzają sekcję małży Alvina wydobytych z głębin morskich w 1992 roku

Odkrycia Cavanaugh dotyczące biologii głębokiego Oceanu Spokojnego zostały dokonane w laboratorium w Cambridge w stanie Massachusetts (Harvard) , a ona pracowała nad życiem morskim w laboratorium i na pokładach statków przez dwanaście lat, zanim zapewniła sobie miejsce na głęboko nurkującej łodzi podwodnej Alvin ; po raz pierwszy udała się na dno Zatoki Meksykańskiej u wybrzeży Florydy w 1992 roku. Według artykułu w Harvard Gazette :

Niewiele osób odwiedziło 6-metrowe, jaskrawoczerwone robaki na wrzącym dnie oceanu. Brzmi to jak Julesa Verne'a , ale niedawno zatrudniona profesor biologii Colleen Cavanaugh widziała te i inne dziwne stworzenia podczas podróży na dno głębokiego morza.

Później brała udział w kolejnych „ekstremalnych ekspedycjach” – takich jak nurkowanie na głębokość 8200 stóp u zachodniego wybrzeża Meksyku w celu zebrania robaków rurowych i ich bakterii, bogatych chemicznie płynów wypływających z otworów wentylacyjnych oraz próbek minerałów z dno oceanu głębinowego . Cavanaugh, który został nazwany „naukowym kapitanem Nemo ”. jest wybitna w swojej dziedzinie biologii. Robert Kunzig, opisując swoją pracę w Discover z 2001 roku , pisze o swojej wizycie w „gorącej szczelinie na Ziemi pod Oceanem Indyjskim ”:

Biolodzy badający fizjologię organizmów działają pod presją czasu: muszą przeprowadzić sekcję organizmów, zanim ulegną rozkładowi. Colleen Cavanaugh, mikrobiolog z Harvardu, potrzebuje żywych zwierząt, które nie są zagłodzone; kiedy zbyt długo przebywają z dala od swojego otworu wentylacyjnego, nawet jeśli siedzą w pudełku na dnie oceanu, zaczynają trawić bakterie symbiotyczne, którymi jest zainteresowana.

Jak doniesiono w lutym 2000 r., Cavanaugh jest odkrywcą nowego gatunku omułka głęboko żyjącego w Zatoce Meksykańskiej , który dzieli swoje ciało z symbiotycznymi bakteriami żywiącymi się metanem. Dołączyła do Craiga Smitha z University of Hawaii i innych kolegów w Nature dotyczącym badania NOAA National Undersea Research Program w West Coast and Polar Regions Center (na University of Alaska, Fairbanks ), dotyczącego tego, w jaki sposób zwłoki wielorybów spadają do oceanu. dno oceanu — aw szczególności ich kości — odgrywają ważną rolę w ekologii dna oceanu .

Laboratorium Cavanaugha

Cavanaugh Laboratory na Harvardzie pracuje nad wieloma projektami związanymi z symbiozą bakteryjną u bezkręgowców morskich z głębinowych kominów hydrotermalnych , wycieków metanu i przybrzeżnych osadów redukujących . Tamtejsi badacze są szczególnie zainteresowani charakteryzacją metabolicznych i genetycznych zdolności symbiontów, ich ewolucyjnych związków z wolno żyjącymi bakteriami oraz koewolucją symbiontu i żywiciela.

Nagrody

• Członek Amerykańskiego Stowarzyszenia Postępu Nauki (1996)

Znaczące publikacje

•     Cavanaugh, CM; Abbott, MS; Veenhuis, M (1988). „Immunochemiczna lokalizacja karboksylazy rybulozo-1,5-bisfosforanowej w skrzelach Solemya velum zawierających symbiont (Bivalvia: Mollusca)” (PDF) . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 85 (20): 7786–7789. Bibcode : 1988PNAS...85.7786C . doi : 10.1073/pnas.85.20.7786 . JSTOR 33030 . PMC 282278 . PMID 16593987 .
•   Cavanaugh, CM; Gardiner, SL; Jones, ML ; Jannasch, HW; Waterbury, JB (1981). „Komórki prokariotyczne w hydrotermalnym kanale wentylacyjnym robaka Riftia pachyptila Jones: możliwe symbionty chemoautotroficzne”. nauka . 213 (4505): 340–342. Bibcode : 1981Sci...213..340C . doi : 10.1126/science.213.4505.340 . PMID 17819907 .

Linki zewnętrzne

• Media związane z Colleen Cavanaugh w Wikimedia Commons
• Strony wydziału CM Cavanaugha na Wydziale Biologii Organizmów i Ewolucji Uniwersytetu Harvarda.