باربرا مكلينتوك: سيرة ومساهمات هذا العالم الأمريكي

على الرغم من أنه في الثلاثينيات من القرن الماضي كان يُشتبه بالفعل في أن الكروموسومات تحتوي على جينات ، وهي أجزاء من المادة الجينية التي تشفر من نحن ، إلا أن هذا لم يتم إثباته تجريبيًا. حاول الكثيرون ، لكن لم يجد أحد دليلًا مرئيًا على العلاقة بين الكروموسوم والجين.

لكن وصلت باربرا مكلينتوك ، التي ستتمكن من خلال زراعة نباتات الذرة بنفسها ، من إثبات ذلك ، على الرغم من حقيقة أن الكثيرين رآها مجرد عالمة نبات في جو من علماء الوراثة.

شخصية هذه الباحثة هي شخصية شخص أسيء فهمه بسبب تقدمها في وقتها. بعد ذلك سوف نكتشف ما مرت به قصته سيرة باربرا مكلينتوك، والتي سنرى فيها سبب أهميتها لتاريخ علم الوراثة.

• مقالات لها صلة: "روزاليند فرانكلين: سيرة ومساهمات هذا الكيميائي البريطاني"

سيرة قصيرة لباربرا مكلينتوك

كانت باربرا مكلينتوك عالمة أمريكية متخصصة في علم الوراثة الخلوية وحصلت على جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء عام 1983، كونها سابع امرأة تحصل على هذا الاعتراف.

أجاب عملهم بدقة على السؤال الأكثر إثارة للاهتمام في الثلاثينيات: في أي بنية للخلية توجد الجينات؟ ساعد بحث مكلينتوك ، مع طالبة الدكتوراه هارييت كريتون ، على إثبات أن الجينات كانت موجودة في الكروموسومات. قدم عمله مع نباتات الذرة لأول مرة

علاقة بصرية بين بعض السمات الموروثة وأساسها على الكروموسومات.

وجد بحثهم أيضًا أن الجينات لا تحتل دائمًا نفس المكان على الكروموسوم. اكتشف مكلينتوك نقل الجينات ، وهو أمر يتعارض مع فكرة زمانه أن المادة الجينية كانت ثابتة. لذلك كان عنصرًا أكثر تعقيدًا ومرونة مما كان يُفترض في ذلك الوقت ، بنية ديناميكية قادرة على إعادة تنظيم نفسها.

• قد تكون مهتمًا بـ: "جريجور مندل: سيرة أب علم الوراثة الحديثة"

الطفولة والمراهقة

ولدت باربرا مكلينتوك في هارتفورد ، كونيتيكت (الولايات المتحدة) في 16 يونيو 1902. تم تسجيلها في البداية باسم إليانور ، ولكن بعد أربعة أشهر تم تغيير التسجيل إلى الاسم الذي كانت تعرف به باربرا. كانت الابنة الثالثة لزواج الطبيب توماس هنري مكلينتوك وسارة هاندي مكلينتوك. أظهرت قربًا أكبر من والدها من والدتها ، وأكدت ، في مرحلة البلوغ ، أن كليهما كانا داعمين للغاية ، على الرغم من أن العلاقات مع والدتها كانت باردة إلى حد ما.

أظهرت مكلينتوك استقلالًا كبيرًا منذ أن كانت صغيرة، وهو الشيء الذي قد تصفه بنفسها بأنه قدرة عظيمة على أن تكون بمفردها. من سن الثالثة إلى المدرسة ، عاش مكلينتوك مع أعمامه في الحي. من بروكلين ، نيويورك ، لمساعدة عائلته مالياً بينما أنشأ والده a غرفة الاستشارات.

أنهى تعليمه الثانوي في مدرسة إيراسموس هول الثانوية في بروكلين. أظهر اهتمامًا بالعلوم منذ صغره ، لذلك قرر مواصلة دراسته في جامعة كورنيل. عارضت والدتها ذلك ، ولم ترغب في حصول بناتها على تعليم عالٍ ، معتقدةً أنه يضعف فرصهن في الزواج. يضاف إلى ذلك أن الأسرة كانت تعاني من مشاكل مالية معينة حالت دون دفع مصاريف الدراسة الجامعية لأبنائها.

لحسن الحظ ، تمكنت باربرا مكلينتوك من الالتحاق بمدرسة كورنيل للزراعة دون دفع رسوم دراسية ، وعند الانتهاء منها التعليم الثانوي ، كان قادرًا على الجمع بين عمله في مكتب التوظيف والتدريب الذاتي المشتق من الذهاب إلى المكتبة عام. أخيرًا وبفضل تدخل والده ، بدأ في حضور كورنيل في عام 1919 حيث لن يكون نجاحه أكاديمي فقط ولكن اجتماعيًا أيضًا ، تم انتخابه رئيسًا لاتحاد طلابي في أول مرة مسار.

• مقالات لها صلة: "الوراثة والسلوك: هل تحدد الجينات كيف نتصرف؟"

التدريب والبحث في كورنيل

بدأت مكلينتوك الدراسة في مدرسة كورنيل للزراعة عام 1919، حيث سيدرس علم النبات ويحصل على بكالوريوس العلوم عام 1923. استيقظ اهتمامه بعلم الوراثة في عام 1921 ، بينما كان يحضر الدورة التدريبية الأولى في هذا الموضوع ، بقيادة مربي النباتات وعالم الوراثة C. ب. هوتشيسون. بسبب اهتمام مكلينتوك الكبير ، دعتها هاتشينسون للمشاركة في دورة الدراسات العليا في علم الوراثة في عام 1922. كان هذا علامة قبل وبعد في مسيرة مكلينتوك المهنية ، حيث يركز جهوده الحيوية على الخوض في علم الوراثة.

كلاهما أثناء دراسة الدرجة والعمل بالفعل كأستاذ علم النبات ، مكلينتوك كرس نفسه لما كان آنذاك حقلاً جديدًا في علم الوراثة الخلوية للذرة. تألفت مجموعته البحثية من مربي النباتات وعلماء الخلايا ، بما في ذلك تشارلز ر. بورنهام ، ماركوس رودس ، جورج ويلز بيدل ، وهارييت كريتون.

كان الهدف الرئيسي من عمل مكلينتوك في ذلك الوقت هو تطوير تقنيات لتصور وتوصيف كروموسومات الذرة. ابتكر تقنية تعتمد على تلطيخ القرمزي ليتمكن من رؤية هذه الكروموسومات من خلال الفحص المجهري الضوئي ، ويظهر لأول مرة شكل الكروموسومات العشرة في الذرة. من خلال دراسة مورفولوجيا هذه الكروموسومات ، تمكن من ربط الشخصيات الموروثة مع مقاطع الكروموسومات والتأكد من أن الكروموسومات كانت موطن الجينات.

في عام 1930 ، باربرا مكلينتوك كان أول شخص يصف عمليات الانتقال التي تحدث بين الكروموسومات المتماثلة أثناء الانقسام الاختزالي. جنبا إلى جنب مع طالبة الدكتوراه هارييت كريتون ، في عام 1931 ، أظهر أن هناك علاقة بين هذا التقاطع الكروموسومي الانتصافي وإعادة تركيب السمات الوراثية. وجد مكلينتوك وكرايتون أن إعادة تركيب الكروموسوم والنمط الظاهري الناتج أدى إلى وراثة سمة جديدة.

خلال صيفي عامي 1931 و 1932 ، عمل في ميسوري مع عالم الوراثة المرموق لويس ستادلر، الذي أظهر له استخدام الأشعة السينية كعنصر قادر على إحداث طفرات. باستخدام خطوط الذرة المطفرة ، حددت مكلينتوك الكروموسومات الحلقية ، أي هياكل الحمض النووي الدائرية المتولدة عن طريق دمج نهايات كروموسوم واحد مشع. خلال هذه الفترة ، أظهر أيضًا وجود المنظم النووي في منطقة كروموسوم الذرة 6 ، والذي ثبت أنه ضروري لتجميع النواة.

حصلت باربرا مكلينتوك على منحة مؤسسة غوغنهايم التي دفعت مقابل تدريبها المهني لمدة ستة أشهر في ألمانيا خلال عامي 1933 و 1934. كانت خطته الأولية هي العمل مع عالم الوراثة كيرت ستيرن ، وهو باحث أظهر التزاوج في ذبابة الفاكهة (الذباب) لأسابيع. بعد أن فعلت هي وكرايتون نفس الشيء مع الذرة ، لكن حدث أن هاجر ستيرن إلى أمريكا هناك الوقت الحاضر. لهذا السبب ، كان المختبر الذي قبل ماك كلينتوك هو ريتشارد ب. غولدشميت.

بسبب التوتر السياسي في ألمانيا في ذلك الوقت ، والذي رأى فيه كيف كان الصعود النازي وشيكًا ، عاد مكلينتوك إلى كورنيل، حيث ستبقى حتى عام 1936. في ذلك العام حصلت على منصب أستاذ مساعد في قسم علم النبات في جامعة ميسوري كولومبيا.

• قد تكون مهتمًا بـ: "الاختلافات بين DNA و RNA"

تجارب في ولاية ميسوري

أثناء وجودها في جامعة ميسوري ، واصلت مكلينتوك خط طفرات الأشعة السينية. لاحظ أن الكروموسومات تتكسر وتنصهر في ظل هذه الظروف ، لكن خلايا السويداء تفعل ذلك أيضًا بشكل تلقائي. اكتشف كيف تم ضم أطراف الكروماتيدات المكسورة بعد تكرار الحمض النووي في مرحلة الانقسام.

على وجه التحديد ، كانت الكروموسومات المكسورة في طور الطور تشكل جسرًا كروماتيدًا ، والذي اختفى عندما تحركت الكروماتيدات نحو أقطاب الخلية. اختفت هذه التمزقات ، وتشكلت اتحادات خلال الطور البيني للانقسام التالي ، تكرار الدورة والتسبب في حدوث طفرات هائلة مما أدى إلى ظهور السويداء متنوع.

كانت هذه الدورة من تكسير الكروموسومات ودمجها وتجسيرها تعتبر اكتشافًا مهمًا في ذلك الوقت.. أولاً ، لأنه أظهر أن ارتباط الكروموسوم لم يكن عملية عشوائية ، وثانيًا ، لأنه حدد آلية لإنتاج طفرات واسعة النطاق. في الواقع ، هذه النتيجة مهمة جدًا لدرجة أنها لا تزال تستخدم حتى اليوم ، خاصة في دراسة أبحاث السرطان.

على الرغم من أن بحثها كان ينتج براعم خضراء جدًا في ميسوري ، إلا أن مكلينتوك لم تكن راضية على الإطلاق عن منصبها. شعرت بأنها مستبعدة من اجتماعات أعضاء هيئة التدريس ولم يتم إخطارها بالوظائف الشاغرة في المؤسسات الأخرى. على الرغم من حقيقة أنه حصل في البداية على الكثير من الدعم من أقرانه ، والقدرة التنافسية الأكاديمية والحقيقة أنها كانت امرأة مستقلة وحيدة جعلتها تنفر في تحقيقاتها في كل مرة زائد.

حكاية غير سارة من شأنها أن تظهر مدى ضآلة تقديره من قبل بعض أقرانه في عام 1936 ، ظهر إعلان خطوبة لامرأة تحمل نفس الاسم واللقب في الصحف. أخطأ رئيس قسمها بهذه المرأة وهددها بطردها إذا تزوجت. بحلول ذلك الوقت ، كان مكلينتوك بالفعل نائب رئيس جمعية علم الوراثة الأمريكية.

فقد مكلينتوك الثقة في منسقه ستادلر وإدارة جامعة ميسوري. لذلك ، عندما تلقى في عام 1941 دعوة من مدير قسم علم الوراثة في مختبر كولد سبرينج هاربور لقضاء الصيف هناك ، قبلها على الفور. لقد فعل ذلك كطريقة للبحث عن وظيفة في مكان آخر غير ميسوري ، جربًا حظه.

في هذا الوقت أيضًا ، كان سيقبل منصب أستاذ زائر في جامعة كولومبيا ، حيث كان زميله ماركوس رودس أستاذاً. عرض مشاركة مجال أبحاثه مع كولد سبرينغ هاربور في لونغ آيلاند. في ديسمبر 1941 عرض عليه منصب بحثي في ​​مختبر كولد سبرينغ هاربور التابع لقسم الوراثة في معهد كارنيجي بواشنطن. سوف ينتهي بي الأمر بقبولها.

• مقالات لها صلة: "الكروموسومات: ما هي وخصائصها وكيف تعمل"

التحقيقات في كولد سبرينغ هاربور

بعد عام من العمل بدوام جزئي في كولد سبرينج هاربور ، قبلت باربرا مكلينتوك منصب محقق بدوام كامل في كولد سبرينج هاربور. هناك سيواصل عمله في دورة كسر-دمج-جسر ، كونها فترة منتجة بشكل غير عادي في المنشورات العلمية.

بسبب هذه التحقيقات غزيرة ، مكلينتوك تم الاعتراف بها عام 1944 كأكاديمية في الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة ، وهي ثالث امرأة يتم انتخابها. وبعد مرور عام ، تم تعيينها رئيسة لجمعية علم الوراثة الأمريكية ، وهو شرف لم يُمنح أبدًا لامرأة.

بناءً على توصية من عالم الوراثة جورج بيدل ، أجرى في عام 1944 تحليلًا خلويًا على فطر Neurospora crassa. أظهر Beadle علاقة إنزيم جيني من خلال العمل مع هذه الفطريات لأول مرة. حددت مكلينتوك النمط النووي للفطر بالإضافة إلى دورة حياته ، ومنذ ذلك الحين ، حددت N. يستخدم crassa ككائن حي نموذجي في الدراسات الجينية.

• قد تكون مهتمًا بـ: "الاختلافات بين الانقسام والانقسام الاختزالي"

اكتشاف تنظيم الجينات

مكلينتوك خصص صيف عام 1944 لاكتشاف الآلية البيولوجية وراء ظاهرة الفسيفساء الجينية، وهي حالة وراثية تسببت في أن يكون لبذور نفس الذرة ألوانًا مختلفة. وجد مكانين على الكروموسومات (locus) سماهما "Dissociator" (Ds) و "Activator" (Ac). كان Ds مرتبطًا بانكسار الكروموسوم ، بالإضافة إلى التأثير على نشاط الجينات القريبة عندما كان Ac موجودًا. في عام 1948 اكتشف أن كلا الموقعين عبارة عن عناصر قابلة للنقل يمكن أن تغير مكانها على الكروموسوم.

درست مكلينتوك تأثيرات تبديل Ac و Ds تحليل أنماط التلوين في حبات الذرة عبر أجيال من الصلبان. قادته ملاحظاته إلى استنتاج أن Ac يتحكم في تبديل Ds على الكروموسوم 9 ، وأن تبديله كان سبب انهيار الكروموسوم.

عندما يتحرك Ds ، يتم التعبير عن الجين الذي يحدد لون aleurone (بذور الذرة) ، حيث يتم فقد التأثير القمعي لـ Ds ، وبالتالي يحدث ظهور اللون. هذا التغيير عشوائي ، مما يعني أنه لن يؤثر على جميع الخلايا ، وهو ما يفسر سبب حدوث الفسيفساء في عدم الثمر. حددت مكلينتوك أيضًا أن تبديل Ds يتحدد بعدد نسخ Ac.

خلال عقد الخمسينيات من القرن الماضي طور فرضية توضح كيف تنظم العناصر القابلة للنقل عمل الجينات وتثبيطها أو تعديلها. قام بتعريف Ds و Ac كوحدات تحكم أو عناصر تنظيمية ، لفصلها بوضوح عن الجينات. من خلال هذا افترض أن تنظيم الجينات يمكن أن يفسر كيف يمكن للكائنات متعددة الخلايا أن تنوع خصائص كل خلية ، على الرغم من حقيقة أن جينومها متطابق. غيرت هذه الفكرة تمامًا مفهوم الجينوم ، والذي تم تفسيره حتى ذلك الحين على أنه مجرد مجموعة من التعليمات الثابتة.

كان عمل مكلينتوك على تنظيم الجينات وعناصر التحكم فيه معقدًا وجديدًا للغاية كان باقي المجتمع العلمي متشككًا إلى حد ما في اكتشافاته. في الواقع ، وصفت هي نفسها هذا الرد بأنه مزيج من الحيرة والعداء. على الرغم من ذلك ، مضى مكلينتوك قدما واستمر في مساره في التحقيق.

في وقت لاحق ، حدد عنصرًا تنظيميًا جديدًا يسمى "Supressor-mutator" (Spm) والذي ، على الرغم من أنه مشابه لـ Ac و Ds ، قام بوظائف أكثر تعقيدًا. ومع ذلك ، نظرًا لردود فعل المجتمع العلمي في ذلك الوقت وتصور مكلينتوك أنه كان يبتعد عن العلم السائد ، جعله يتوقف عن نشر كتابه النتائج.

الاعترافات والسنوات الماضية

في عام 1967 تقاعد مكلينتوك من منصبه في معهد كارنيجي.، كونه عضوا مميزا في نفسه. سمح لها هذا التمييز بمواصلة العمل كعالمة فخري في مختبر كولد سبرينغ هاربور مع زملائها من طلاب الدراسات العليا. في الواقع ، ظلت تابعة للمختبر حتى يوم وفاتها.

في عام 1973 ، اعترف بالسبب الذي جعله يقرر عدم الاستمرار في نشر النتائج التي توصل إليها بشأن العناصر التنظيمية ، على الرغم من استمراره في التحقيق من تلقاء نفسه. وعلق أنه بسبب خبرته في المختبرات ، من الصعب جدًا جعل شخص آخر على دراية بافتراضاته غير المعلنة. واعتبر أنه بسبب الأفكار الثابتة للعديد من العلماء ، لا يمكن مشاركة بعض التطورات في لحظة معينة ، لأن النقد سيكون مضمونًا. يجب أن تنتظر حدوث تغيير مفاهيمي وتوصيله في الوقت المناسب.

وقد أعطت تجربته قوة لآرائه في هذا الصدد ، استغرق الأمر عقودًا حتى تؤخذ النتائج التي توصلوا إليها في الاعتبار. حظي عمل باربرا مكلينتوك بالتقدير الكامل فقط عندما توصل عالما الوراثة فرانسوا جاكوب وجاك مونود في الستينيات إلى استنتاجات مماثلة معهما. الدراسات المعنية ، قدمت في عمل عام 1961 بعنوان "آليات التنظيم الجيني في تخليق البروتينات". البروتينات "). قرأ مكلينتوك العمل وقارن نتائجه مع تلك التي أثارها الفرنسيون.

لحسن الحظ، تم أخيرًا تكريم مكلينتوك على نطاق واسع لعملها. تم تقييم اكتشافه للتبديل عندما وصف مؤلفون آخرون هذه العملية نفسها في البكتيريا والخمائر في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي. في السبعينيات ، تم استنساخ Ac و D ، مما يدل على أنها كانت من الدرجة الثانية الينقولات.

Ac هو ترانسبوزون كامل ، يشفر في تسلسله ترانسبوزيز وظيفي ، والذي يسمح بحركة العنصر عبر الجينوم. بدلاً من ذلك ، تقوم Ds بتشفير نسخة غير وظيفية متغيرة من transposase وتتطلب وجود Ac من أجل القفز إلى الجينوم ، وهو أمر يناسب الوصف الوظيفي لـ McClintock. أظهرت الدراسات اللاحقة أن هذه التسلسلات لا تتحرك إذا لم يتم إجهادها ، مثل الاستراحة عن طريق التشعيع أو غيره ، ولهذا السبب يمكن أن يوفر تنشيطه مصدرًا تطوريًا لـ تقلبية.

مكلينتوك فهم دور هذه العوامل كعوامل تطورية قبل أن يشك بها علماء آخرون. في الواقع ، يتم استخدام نظام Ac / Ds اليوم كأداة للطفرات في النباتات ، لتوصيف الجينات ذات الوظيفة غير المعروفة وفي الأنواع الأخرى غير تلك الموجودة في الذرة.

بفضل حقيقة أن حقيقة النتائج التي توصلت إليها وقيمة عملها ، التي يمكن تطبيقها خارج مجال علم النبات ، قد تم الاعتراف بها أخيرًا ، باربرا حصلت مكلينتوك على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء عام 1983 ، كونها سابع امرأة تحصل عليها ، وعلى عكس المناسبات الأخرى ، حصلت عليها مرة واحدة فقط شخص. عادةً ما تذهب جائزة نوبل في العلوم إلى فرق البحث ، ولكن نظرًا لأنه كان على مكلينتوك أن تعمل لحسابها الخاص معظم حياتها ، فقد ذهب الفضل إليها وحدها.

توفيت باربرا مكلينتوك لأسباب طبيعية في 2 سبتمبر 1992 في مستشفى هنتنغتون ، بالقرب من مختبر كولد سبرينغ هاربور حيث عاشت لحظات عديدة. كان عمره تسعون سنة ، وهل توفي دون أن يترك ذرية أو تزوج؟