Барбара Макклинток: биография и приноси на този американски учен
Въпреки че през 30-те години на миналия век вече се подозираше, че хромозомите съдържат гени, парченцата генетичен материал, които кодират кои сме, това не беше емпирично доказано. Мнозина бяха опитвали, но никой не беше намерил визуално доказателство за връзката хромозома-ген.
Но пристигна Барбара МакКлинток, която със своите царевични растения, отгледани сама, щеше да успее да го докаже, въпреки факта, че мнозина я видяха като обикновен ботаник с вид на генетик.
Фигурата на тази изследователка е на човек, който поради това колко напреднала е била за времето си, е била неразбрана. След това ще разберем какво е преживяла неговата история биография на Барбара Макклинток, в който ще видим защо е бил толкова важен за историята на генетиката.
- Свързана статия: "Розалинд Франклин: биография и приноси на този британски химик"
Кратка биография на Барбара Макклинток
Барбара МакКлинток е американски учен, специализиран в цитогенетика, награден с Нобелова награда по медицина или физиология през 1983 г., като е седмата жена, получила такова признание.
Тяхната работа отговаря точно на най-интересния въпрос от 30-те години на миналия век: в каква структура на клетката се намират гените? Изследванията на Макклинток, заедно с неговата докторантка Хариет Крейтън, послужиха за емпирично доказване, че гените са разположени в хромозомите. Работата му с царевични растения предоставена за първи път визуална връзка между определени наследствени черти и тяхната основа върху хромозоми.
Техните изследвания също така установиха, че гените не винаги заемат едно и също място в хромозомата. Макклинток открива транспонирането на гени, нещо, което се сблъсква с идеята на неговото време, че генетичният материал е статичен. Следователно това беше много по-сложен и гъвкав елемент, отколкото се предполагаше по онова време, динамична структура, способна да се реорганизира.
- Може да се интересувате от: "Грегор Мендел: Биография на бащата на съвременната генетика"
Детство и юношество
Барбара Макклинток е родена в Хартфорд, Кънектикът (САЩ) на 16 юни 1902 г.. Първоначално тя е регистрирана като Елеонора, но след четири месеца регистрацията е променена на името, с което е известна, Барбара. Тя беше третата дъщеря от брака на лекаря Томас Хенри Макклинток и Сара Хенди Макклинток. Тя показа по-голяма близост с баща си, отколкото с майка си и в зряла възраст подчерта, че и двамата са били много подкрепящи, въпреки че отношенията с майка й са били доста студени.
Макклинток показа голяма независимост от малка, нещо, което самата тя би описала като страхотна способност да бъдеш сам. От тригодишна възраст до училище Макклинток живее с чичовците си в квартала. от Бруклин, Ню Йорк, за да помогне на семейството си финансово, докато баща му създаде a стая за консултации.
Завършва средното си образование в гимназията Еразъм Хол в Бруклин. Още от малък проявява интерес към науката, затова решава да продължи обучението си в университета Корнел. Майка й се противопоставяла на това, като не искала дъщерите й да получат висше образование, смятайки, че това намалява шансовете им да се оженят. В допълнение към това семейството преминава през определени финансови проблеми, които не им позволяват да плащат за обучението на децата си в университет.
За щастие, Барбара Макклинток успя да посещава селскостопанското училище в Корнел без да плаща обучение и след завършване средно образование, той успя да съчетае работата си в бюра по труда със самоуко обучение, получено от ходене в библиотеката обществено. Накрая и благодарение на намесата на баща си, той започва да посещава Корнел през 1919 г., където успехът му няма да бъде само академичен, но и социален, като е избран за президент на студентска асоциация в първия й разбира се.
- Свързана статия: "Генетика и поведение: гените решават ли как действаме?"
Обучение и изследвания в Корнел
Макклинток започва да учи в селскостопанското училище в Корнел през 1919 г, където ще учи ботаника и ще получи бакалавърска степен по наука (BSc) през 1923 г. Интересът му към генетиката се пробужда през 1921 г., докато посещава първия курс по тази тема, воден от селекционера и генетик C. Б. Хътчисън. Поради големия интерес на МакКлинток, Хътчинсън я кани да участва в курс по генетика през 1922 г. Това ще отбележи преди и след в кариерата на Макклинток, съсредоточавайки жизненоважните му усилия върху задълбочаване в генетиката.
И докато учи степента, и вече работи като професор по ботаника, Макклинток се посвети на тогавашната нова област на царевичната цитогенетика. Неговата изследователска група се състоеше от селекционери и цитолози, включително Чарлз Р. Бърнъм, Маркъс Роудс, Джордж Уелс Бийдъл и Хариет Крейтън.
Основната цел на работата на МакКлинток по това време е да разработи техники за визуализиране и характеризиране на царевични хромозоми. Той създаде техника, базирана на оцветяване с кармин, за да може да види тези хромозоми чрез светлинна микроскопия, показвайки за първи път формата на десетте хромозоми в царевицата. Изучавайки морфологията на тези хромозоми, той успя да свърже характери, които са наследени, заедно с хромозомни сегменти и да потвърди, че хромозомите са домът на гените.
През 1930 г. Барбара Макклинток е първият човек, който описва кросоувърите, които се случват между хомоложни хромозоми по време на мейоза. Заедно със своята докторантка Хариет Крейтън през 1931 г. той демонстрира, че има връзка между този мейотичен хромозомен кросоувър и рекомбинацията на наследствени черти. Макклинток и Крейтън откриват, че хромозомната рекомбинация и полученият фенотип водят до унаследяване на нова черта.
През лятото на 1931 и 1932 г. той работи в Мисури с престижния генетик Люис Стадлър, който му показа използването на рентгенови лъчи като елемент, способен да предизвика мутации. Използвайки мутагенизирани царевични линии, McClintock идентифицира пръстенни хромозоми, тоест кръгови ДНК структури, генерирани чрез сливане на краищата на единична облъчена хромозома. През този период той също така демонстрира съществуването на нуклеоларния организатор в област от царевична хромозома 6, за която е доказано, че е от съществено значение за сглобяването на ядра.
Барбара Макклинток получава стипендия на фондация Гугенхайм, която плаща за шестте й месеца чиракуване в Германия през 1933 и 1934 г. Първоначалният му план беше да работи с генетика Кърт Стърн, изследовател, който демонстрира кръстосване в Drosophila (мухи) в продължение на седмици. след като тя и Крейтън направиха същото с царевицата, но се случи така, че Стърн емигрира в Америка точно там момент. Поради тази причина лабораторията, която в крайна сметка прие McClintock, беше Ричард Б. Голдшмит.
Поради политическото напрежение в Германия по това време, в което вижда как нацисткият възход е неизбежен, Макклинток се връща в Корнел, където ще остане до 1936 г. През същата година тя получава длъжността асистент в катедрата по ботаника в Университета на Мисури-Колумбия.
- Може да се интересувате от: "Разликите между ДНК и РНК"
Опит в Мисури
Докато е в университета в Мисури, Макклинток продължава линията на рентгеновата мутагенеза. Той наблюдава, че хромозомите се счупват и сливат при тези условия, но ендосперманите клетки също правят това спонтанно. Разбрах как краищата на счупените хроматиди се съединяват след репликация на ДНК във фазата на митоза.
По-конкретно, в анафазата счупените хромозоми образуват хроматиден мост, който изчезва, когато хроматидите се придвижват към клетъчните полюси. Тези разкъсвания изчезнаха, образувайки съюзи по време на интерфазата на следващата митоза, повтаряйки цикъла и причинявайки масивни мутации, довели до появата на ендосперма пъстър.
Този цикъл на счупване, сливане и свързване на хромозоми се смяташе за решаващо откритие по това време.. Първо, защото показа, че свързването на хромозомите не е случаен процес, и второ, защото идентифицира механизъм за производство на широкомащабни мутации. Всъщност това откритие е толкова важно, че все още се използва днес, особено при изследване на раковите изследвания.
Въпреки че изследванията й дават много зелени издънки в Мисури, Макклинток изобщо не е доволен от позицията си. Тя се чувстваше изключена от срещите на преподавателите и не беше уведомена за свободни места в други институции. Въпреки факта, че в началото имаше голяма подкрепа от връстниците си, академичната конкурентоспособност и факта това, че е независима и самотна жена, я караше да се отчуждава всеки път в своите разследвания плюс.
Неприятен анекдот, който би показал колко малко е ценен от някои свои връстници През 1936 г. се появява съобщение за годеж на жена със същото име и фамилия. вестници. Сбъркал тази жена с нея, ръководителят на отдела й заплашил да я уволни, ако се омъжи. По това време Макклинток вече беше вицепрезидент на Американското дружество по генетиката.
Макклинток беше загубил доверие в своя координатор Стадлер и в администрацията на университета в Мисури. Затова, когато през 1941 г. получава покана от директора на катедрата по генетика в лабораторията на Колд Спринг Харбър да прекара лятото там, той веднага я приема. Той го направи като начин да си търси работа на място, различно от Мисури, опитвайки късмета си.
Също по това време той ще приеме позицията на гостуващ професор в Колумбийския университет, където неговият колега Маркъс Роудс беше професор. Той предложи да сподели своята линия на изследвания с пристанището Cold Spring Harbor на Лонг Айлънд. През декември 1941 г. е предложен изследователска позиция в лабораторията Cold Spring Harbor, принадлежаща към катедрата по генетика на Института Карнеги във Вашингтон. В крайна сметка бих го приел.
- Свързана статия: "Хромозомите: какви са те, характеристики и как работят"
Разследвания в Колд Спринг Харбър
След една година работа на непълно работно време в Cold Spring Harbor, Барбара Макклинток прие длъжността следовател на пълен работен ден в Cold Spring Harbor. Там той ще продължи работата си по цикъла прекъсване-сливане-мост, който е изключително продуктивен период в научните публикации.
Заради тези плодотворни разследвания, Макклинток е призната през 1944 г. за академик в Националната академия на науките на Съединените щати, като е третата жена, избрана. Година по-късно тя е обявена за президент на Американското дружество по генетиката, чест, която никога не е била предоставяна на жена.
По препоръка на генетика Джордж Бийдъл, през 1944 г. той прави цитогенетичен анализ на гъбата Neurospora crassa. Beadle демонстрира връзка ген-ензим, като работи с тази гъбичка за първи път. McClintock определя кариотипа на гъбата, както и нейния жизнен цикъл и оттогава N. crassa се използва като модел на организъм в генетичните изследвания.
- Може да се интересувате от: "Разлики между митоза и мейоза"
Откриване на генната регулация
Макклинток посвети лятото на 1944 г. на откриването на биологичния механизъм зад феномена на генетичната мозайка, генетично заболяване, което причинява различни цветове на семената на едно и също царевично класиране. Той откри две места в хромозомите (локус), които нарече "Дисоциатор" (Ds) и "Активатор" (Ac). Ds е свързан с хромозомно счупване, в допълнение към повлияването на активността на близките гени, когато Ac е присъствал. През 1948 г. той открива, че и двата локуса са транспозируеми елементи, които могат да променят мястото си в хромозомата.
McClintock изследва ефектите от транспонирането на Ac и Ds анализиране на моделите на оцветяване в царевичните зърна през поколенията кръстосвания. Наблюденията му го накараха да заключи, че Ac контролира транспозицията на Ds върху хромозома 9 и че нейното транспониране е причината за разпадането на хромозомата.
Когато Ds се движи, се експресира генът, който определя цвета на алеврона (царевично семе), тъй като репресивният ефект на Ds се губи и следователно се появява появата на цвят. Това транспониране е произволно, което означава, че няма да засегне всички клетки, което обяснява защо мозайката се появява в безплодие. McClintock също така определи, че транспонирането на Ds се определя от броя на копията на Ac.
През десетилетието на 50-те години разработи хипотеза, която обяснява как транспонируемите елементи регулират действието на гените, като ги инхибират или модулират. Той определи Ds и Ac като контролни единици или регулаторни елементи, за да ги отдели ясно от гените. С това той предположи, че генната регулация може да обясни как многоклетъчните организми могат да разнообразят характеристиките на всяка клетка, въпреки факта, че техният геном е идентичен. Тази идея напълно промени концепцията за генома, която дотогава се тълкува като обикновен набор от статични инструкции.
Работата на Макклинток върху генната регулация и контролните елементи беше толкова сложна и нова, че останалата част от научната общност беше донякъде подозрителна към неговите открития. Всъщност тя самата описа този отговор като смесица от недоумение и враждебност. Въпреки това МакКлинток продължи и продължи с разследването си.
По-късно той ще идентифицира нов регулаторен елемент, наречен "Supressor-mutator" (Spm), който, въпреки че е подобен на Ac и Ds, изпълнява по-сложни функции. Въпреки това, предвид реакциите на научната общност по това време и възприятието на Макклинток че той се отдалечава от основната наука, го накара да спре да публикува своите резултати.
Признания и последните години
През 1967 г. Макклинток се оттегля от поста си в Института Карнеги., като е обявен за отличен член на същото. Това отличие й позволи да продължи да работи като почетен учен в лабораторията Cold Spring Harbor със своите колеги студенти. Всъщност тя остава свързана с лабораторията до деня на смъртта си.
През 1973 г. той признава причината, поради която решава да не продължава да публикува своите констатации относно регулаторните елементи, въпреки че продължава да разследва самостоятелно. Той коментира, че заради опита си в лаборатории е много трудно да накара друг човек да разбере неизказаните му предположения. Той смята, че поради фиксираните идеи на много учени някои постижения не могат да бъдат споделени в определен момент, тъй като критиката ще бъде осигурена. Трябва да изчакате да настъпи концептуална промяна и да ги съобщите в точния момент.
Неговият опит даде сила на неговите мнения в това отношение, Отне десетилетия, за да бъдат взети предвид техните открития. Работата на Барбара Макклинток е оценена напълно едва когато през 60-те години на миналия век генетиците Франсоа Якоб и Жак Моно достигат до подобни заключения със своите съответни изследвания, представени в работа от 1961 г., озаглавена “Генетични регулаторни механизми в синтеза на протеини”. протеини“). Макклинток прочете работата и сравнява своите открития с тези, направени от французите.
за щастие, Макклинток най-накрая беше широко призната за работата си. Неговото откритие за транспониране беше оценено, когато същият този процес беше описан от други автори в бактерии и дрожди през 60-те и 70-те години на миналия век. През 70-те години Ac и Ds са клонирани, което показва, че са транспозони от клас II.
Ac е пълен транспозон, кодиращ в своята последователност функционална транспозаза, която позволява движението на елемента през генома. Вместо това Ds кодира нефункционална, мутирала версия на транспозаза и изисква присъствието на Ac, за да скочи в генома, нещо, което отговаря на функционалното описание на McClintock. По-късни проучвания показват, че тези последователности не се движат, ако не са стресирани, като например прекъсване чрез облъчване или други, поради тази причина неговото активиране би могло да осигури еволюционен източник на променливост.
Макклинток разбра ролята на тези агенти като еволюционни агенти, преди дори други учени да го подозират. Всъщност днес системата Ac/Ds се използва като средство за мутагенеза в растенията, за характеризиране на гени с неизвестна функция и при видове, различни от тези на царевицата.
Благодарение на факта, че истинността на нейните открития и стойността на нейната работа, приложима извън областта на ботаниката, най-накрая бяха признати, Барбара Макклинток получава Нобелова награда по физиология през 1983 г., като е седмата жена, която я получава и, за разлика от други случаи, получава само една лице. Обикновено Нобеловата награда за наука отива на изследователски екипи, но тъй като Макклинток трябваше да бъде самостоятелно заета през по-голямата част от живота си, заслугата беше само на нея.
Барбара Макклинток умира от естествена смърт на 2 септември 1992 г. в болница Хънтингтън, близо до лабораторията на Колд Спринг Харбър, където е живяла толкова много моменти. Той беше на деветдесет години и дали си отиде без да остави потомство или да се е оженил някога?