Barbara McClintock: biografi og bidrag fra denne amerikanske videnskabsmand

Selvom det allerede i 1930'erne var mistanke om, at kromosomerne husede gener, de stykker genetisk materiale, der koder for, hvem vi er, var dette ikke empirisk bevist. Mange havde forsøgt, men ingen havde fundet visuelt bevis på kromosom-gen-forholdet.

Men Barbara McClintock ankom, som med sine majsplanter dyrket af hende selv ville være i stand til at bevise det, på trods af at mange så hende som en ren botaniker med en genetikers luft.

Figuren af ​​denne forsker er en person, der på grund af hvor avanceret hun var for sin tid, blev misforstået. Dernæst vil vi opdage, hvad hans historie var igennem en biografi om Barbara McClintock, hvor vi vil se, hvorfor det har været så vigtigt for genetikkens historie.

• Relateret artikel: "Rosalind Franklin: biografi og bidrag fra denne britiske kemiker"

Kort biografi om Barbara McClintock

Barbara McClintock var en amerikansk videnskabsmand med speciale i cytogenetik, som blev tildelt Nobelprisen i medicin eller fysiologi i 1983, som er den syvende kvinde til at modtage en sådan anerkendelse.

Deres arbejde besvarede nøjagtigt det mest interessante spørgsmål fra 1930'erne: i hvilken struktur af cellen findes gener? McClintocks forskning, sammen med hans doktorand Harriet Creighton, tjente til empirisk at påvise, at gener var lokaliseret på kromosomer. Hans arbejde med majsplanter sørgede for første gang en visuel sammenhæng mellem visse arvelige egenskaber og deres grundlag på kromosomer.

Deres forskning fandt også ud af, at gener ikke altid indtager samme sted på kromosomet. McClintock opdagede transpositionen af ​​gener, noget der kolliderede med tanken på hans tid om, at genetisk materiale var statisk. Det var derfor et meget mere komplekst og fleksibelt element, end man antog på det tidspunkt, en dynamisk struktur, der var i stand til at reorganisere sig selv.

• Du kan være interesseret i: "Gregor Mendel: Biografi om den moderne genetiks fader"

Barndom og ungdom

Barbara McClintock blev født i Hartford, Connecticut (USA) den 16. juni 1902. Hun blev oprindeligt registreret som Eleanor, men efter fire måneder blev registreringen ændret til det navn, hun var kendt under, Barbara. Hun var den tredje datter af ægteskabet mellem lægen Thomas Henry McClintock og Sara Handy McClintock. Hun viste større nærhed til sin far end til sin mor og understregede i deres voksenalder, at begge havde været meget støttende, selvom forholdet til hendes mor havde været ret koldt.

McClintock viste stor uafhængighed, siden hun var lille, noget hun selv vil beskrive som en stor evne til at være alene. Fra han var tre år til skole, boede McClintock hos sine onkler i nabolaget. fra Brooklyn, New York, for at hjælpe sin familie økonomisk, mens hans far etablerede en konsultationsrum.

Han afsluttede sin ungdomsuddannelse på Erasmus Hall High School i Brooklyn. Fra en ung alder viste han interesse for videnskab, så han besluttede at fortsætte sine studier på Cornell University. Hendes mor var imod dette, fordi hun ikke ønskede, at hendes døtre skulle modtage en videregående uddannelse, og mente, at det svækkede deres chancer for at gifte sig. Hertil kommer, at familien gennemgik visse økonomiske problemer, der forhindrede dem i at betale for deres børns universitetsstudier.

Heldigvis var Barbara McClintock i stand til at gå på Cornell School of Agriculture uden at betale undervisning, og efter at have afsluttet sin ungdomsuddannelse, var han i stand til at kombinere sit arbejde på et arbejdsformidlingskontor med selvlært uddannelse afledt af at gå på biblioteket offentlig. Endelig og takket være sin fars indgriben begyndte han at gå på Cornell i 1919, hvor hans succes ikke ville være kun fagligt, men også socialt, bliver valgt til formand for en studenterforening i sin første Rute.

• Relateret artikel: "Genetik og adfærd: bestemmer generne, hvordan vi handler?"

Uddannelse og forskning hos Cornell

McClintock begyndte at studere ved Cornell School of Agriculture i 1919, hvor han ville studere botanik og opnå sin Bachelor of Science (BSc) grad i 1923. Hans interesse for genetik blev vakt i 1921, mens han deltog i det første kursus i det emne, ledet af planteavleren og genetikeren C. B. Hutchison. På grund af McClintocks store interesse inviterede Hutchinson hende til at deltage i et graduate genetikkursus i 1922. Dette ville markere et før og efter i McClintocks karriere, hvor hans vitale indsats fokuserede på at dykke ned i genetik.

Både mens han studerede graden og allerede arbejdede som botanikprofessor, McClintock dedikerede sig til det, der dengang var et nyt felt inden for majscytogenetik. Hans forskningsgruppe bestod af planteavlere og cytologer, herunder Charles R. Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle og Harriet Creighton.

Hovedmålet med McClintocks arbejde på det tidspunkt var at udvikle teknikker til at visualisere og karakterisere majskromosomer. Han skabte en teknik baseret på karminfarvning for at kunne se disse kromosomer gennem lysmikroskopi, der for første gang viser formen af ​​de ti kromosomer i majs. Ved at studere morfologien af ​​disse kromosomer var han i stand til at relatere karakterer, der er nedarvet sammen med kromosomale segmenter og bekræfte, at kromosomerne var genernes hjemsted.

I 1930, Barbara McClintock var den første person til at beskrive de krydsninger, der opstår mellem homologe kromosomer under meiose. Sammen med sin doktorafhandlingsstuderende, Harriet Creighton, demonstrerede han i 1931, at der er en sammenhæng mellem denne meiotiske kromosomale krydsning og rekombinationen af ​​arvelige træk. McClintock og Creighton fandt ud af, at kromosomrekombination og den resulterende fænotype resulterede i nedarvning af en ny egenskab.

I somrene 1931 og 1932 arbejdede han i Missouri med den prestigefyldte genetiker Lewis Stadler, som viste ham brugen af ​​røntgenstråler som et element, der er i stand til at inducere mutationer. Ved hjælp af mutageniserede majslinjer identificerede McClintock ringkromosomer, det vil sige cirkulære DNA-strukturer genereret ved at fusionere enderne af et enkelt bestrålet kromosom. I løbet af denne periode demonstrerede han også eksistensen af ​​den nukleolære organisator i en region af majskromosom 6, som har vist sig at være essentiel for nukleolussamling.

Barbara McClintock blev tildelt et Guggenheim Foundation-stipendium, der betalte for hendes seks måneders læretid i Tyskland i 1933 og 1934. Hans oprindelige plan var at arbejde med genetiker Curt Stern, en forsker, der demonstrerede krydsning i Drosophila (fluer) i uger. efter at hun og Creighton gjorde det samme med majsen, men det skete så, at Stern immigrerede til Amerika lige der øjeblik. Af denne grund var laboratoriet, der i sidste ende accepterede McClintock, Richard B. Goldschmidt.

På grund af den politiske spænding i Tyskland på det tidspunkt, hvor han så, hvordan den nazistiske opgang var nært forestående, vendte McClintock tilbage til Cornell, hvor det ville forblive indtil 1936. Det år opnåede hun stillingen som adjunkt ved Institut for Botanik ved University of Missouri-Columbia.

• Du kan være interesseret i: "Forskelle mellem DNA og RNA"

Oplevelser i Missouri

Mens han var på University of Missouri, fortsatte McClintock linjen med røntgenmutagenese. Han observerede, at kromosomer gik i stykker og smeltede sammen under disse forhold, men at endospermceller også gjorde det spontant. Fandt ud af hvordan enderne af de knækkede kromatider blev forbundet efter DNA-replikation i mitosefasen.

Helt konkret var det ved anafase, at de knækkede kromosomer dannede en kromatidbro, som forsvandt, når kromatiderne bevægede sig mod cellepolerne. Disse brud forsvandt og dannede foreninger under interfasen af ​​den næste mitose, gentage cyklussen og forårsage massive mutationer, som førte til fremkomsten af ​​endosperm broget.

Denne cyklus af kromosombrud, sammensmeltning og brodannelse blev betragtet som en afgørende opdagelse på det tidspunkt.. For det første fordi det viste, at kromosombinding ikke var en tilfældig proces, og for det andet fordi det identificerede en mekanisme til produktion af storskala mutationer. Faktisk er denne opdagelse så vigtig, at den stadig bruges i dag, især i studiet af kræftforskning.

Selvom hendes forskning producerede meget grønne skud i Missouri, var McClintock slet ikke tilfreds med hendes position. Hun følte sig udelukket fra fakultetsmøder og fik ikke besked om ledige stillinger på andre institutioner. På trods af at han i begyndelsen havde haft stor opbakning fra sine jævnaldrende, den akademiske konkurrenceevne og det faktum at hun var en selvstændig og ensom kvinde fik hende til at blive fremmedgjort i sine undersøgelser hver gang plus.

En ubehagelig anekdote, der ville vise, hvor lidt værdsat han var af nogle af sine jævnaldrende, er det I 1936 dukkede en forlovelsesmeddelelse for en kvinde med samme navn og efternavn op i aviser. Da hun forvekslede kvinden med hende, truede hendes afdelingsleder med at fyre hende, hvis hun giftede sig. På det tidspunkt var McClintock allerede vicepræsident for Genetics Society of America.

McClintock havde mistet tilliden til sin koordinator Stadler og til administrationen af ​​University of Missouri. Derfor, da han i 1941 modtog en invitation fra direktøren for afdelingen for genetik på Cold Spring Harbor Laboratory om at tilbringe sommeren der, accepterede han den med det samme. Han gjorde det som en måde at søge et job et andet sted end Missouri på og prøve lykken.

Også omkring dette tidspunkt ville han acceptere gæsteprofessorstillingen ved Columbia University, hvor hans kollega Marcus Rhoades var professor. Han tilbød at dele sin forskningslinje med Long Islands Cold Spring Harbor. I december 1941 blev han tilbudt en forskerstilling ved Cold Spring Harbor Laboratory, tilhørende Department of Genetics i Carnegie Institution of Washington. Jeg ville ende med at acceptere det.

• Relateret artikel: "Kromosomer: hvad er de, egenskaber og hvordan de virker"

Undersøgelser ved Cold Spring Harbor

Efter et års deltidsarbejde i Cold Spring Harbor, accepterede Barbara McClintock en fuldtidsefterforskerstilling i Cold Spring Harbor. Der ville han fortsætte sit arbejde på break-fusion-bro-cyklussen, idet han var en ekstraordinært produktiv periode i videnskabelige publikationer.

På grund af disse produktive undersøgelser, McClintock blev anerkendt i 1944 som akademiker i National Academy of Sciences i USA, og var den tredje kvinde, der blev valgt. Et år senere blev hun udnævnt til præsident for Genetics Society of America, en ære, der aldrig var blevet skænket en kvinde.

Efter anbefaling af genetiker George Beadle lavede han i 1944 en cytogenetisk analyse på Neurospora crassa-svampen. Beadle havde vist et gen-enzym-forhold ved at arbejde med denne svamp for første gang. McClintock bestemte karyotypen af ​​svampen såvel som dens livscyklus og siden da, N. crassa bruges som modelorganisme i genetiske undersøgelser.

• Du kan være interesseret i: "Forskelle mellem mitose og meiose"

Opdagelse af genregulering

McClintock dedikerede sommeren 1944 til at opdage den biologiske mekanisme bag det genetiske mosaikfænomen, en genetisk tilstand, der gjorde, at frøene fra det samme aks havde forskellige farver. Han fandt to steder på kromosomerne (locus), som han kaldte "Dissociator" (Ds) og "Activator" (Ac). Ds var relateret til kromosombrud, ud over at påvirke aktiviteten af ​​nærliggende gener, når Ac var til stede. I 1948 opdagede han, at begge loci var transponerbare elementer, der kunne ændre deres plads på kromosomet.

McClintock undersøgte virkningerne af transpositionen af ​​Ac og Ds analysere farvemønstrene i majskernerne gennem generationer af krydsninger. Hans observationer fik ham til at konkludere, at Ac kontrollerede transpositionen af ​​Ds på kromosom 9, og at dets transposition var årsagen til nedbrydningen af ​​kromosomet.

Når Ds bevæger sig, udtrykkes genet, der bestemmer farven på aleuron (majsfrø), da den undertrykkende effekt af Ds går tabt, og følgelig fremkomsten af ​​farve opstår. Denne transponering er tilfældig, hvilket betyder, at den ikke vil påvirke alle celler, hvilket forklarer, hvorfor mosaik opstår i frugtesløshed. McClintock fastslog også, at transponeringen af ​​Ds er bestemt af antallet af kopier af Ac.

I løbet af tiåret af 50'erne udviklede en hypotese, der forklarede, hvordan transponerbare elementer regulerer virkningen af ​​gener, hæmmer eller modulerer dem. Han definerede Ds og Ac som kontrolenheder eller regulatoriske elementer for klart at adskille dem fra gener. Med dette antog han, at genregulering kan forklare, hvordan flercellede organismer kan diversificere hver celles egenskaber, på trods af at deres genom er identisk. Denne idé ændrede fuldstændigt konceptet om genomet, som indtil da blev fortolket som blot et sæt statiske instruktioner.

McClintocks arbejde med genregulering og kontrolelementer var så komplekst og nyt, at resten af ​​det videnskabelige samfund var noget mistænksomt over for hans opdagelser. Faktisk beskrev hun selv den reaktion som en blanding af forvirring og fjendtlighed. På trods af dette gik McClintock videre og fortsatte med sin undersøgelseslinje.

Senere ville han identificere et nyt regulatorisk element kaldet "Supressor-mutator" (Spm), der, selvom det lignede Ac og Ds, udførte mere komplekse funktioner. Men i betragtning af reaktionerne fra det videnskabelige samfund på det tidspunkt og McClintocks opfattelse at han drev væk fra den almindelige videnskab, fik ham til at stoppe med at udgive sin resultater.

Anerkendelser og sidste år

I 1967 trak McClintock sig tilbage fra sin stilling ved Carnegie Institution., bliver udnævnt til fornemt medlem af samme. Denne sondring gjorde det muligt for hende at fortsætte med at arbejde som emeritus videnskabsmand på Cold Spring Harbor Laboratory sammen med sine medstuderende. Faktisk forblev hun tilknyttet laboratoriet indtil sin dødsdag.

I 1973 tilstod han grunden til, at han besluttede ikke at fortsætte med at offentliggøre sine resultater om reguleringselementer, på trods af at han fortsatte med at undersøge på egen hånd. Han kommenterede, at det på grund af hans erfaring i laboratorier er meget vanskeligt at gøre en anden person opmærksom på hans uudtalte antagelser. Han mente, at nogle fremskridt på grund af mange videnskabsmænds faste ideer ikke kan deles på et bestemt tidspunkt, da kritik vil være sikret. Du skal vente på, at der sker en konceptuel ændring og kommunikere dem på det rigtige tidspunkt.

Hans erfaring gav styrke til hans meninger i denne henseende, Det tog årtier, før deres resultater blev taget i betragtning. Barbara McClintocks arbejde blev først fuldt ud værdsat, da genetikerne François Jacob og Jacques Monod i 1960'erne nåede lignende konklusioner med deres respektive undersøgelser, præsenteret i et værk fra 1961 med titlen "Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins". proteiner"). McClintock læste værket og sammenlignede sine resultater med dem, som franskmændene rejste.

Heldigvis, McClintock blev endelig bredt anerkendt for sit arbejde. Hans opdagelse af transponering blev værdsat, da denne samme proces blev beskrevet af andre forfattere inden for bakterier og gær i 1960'erne og 1970'erne. I 70'erne blev Ac og D'er klonet, hvilket viste, at de var klasse II transposoner.

Ac er en komplet transposon, der i sin sekvens koder for en funktionel transposase, som tillader elementets bevægelse gennem genomet. I stedet koder Ds for en ikke-funktionel, muteret version af transposasen og kræver tilstedeværelsen af ​​Ac for at kunne springe ind i genomet, noget der passer til McClintocks funktionelle beskrivelse. Senere undersøgelser viste, at disse sekvenser ikke bevæger sig, hvis de ikke er stressede, såsom pauser ved bestråling eller andre, af denne grund kunne dens aktivering give en evolutionær kilde til variabilitet.

McClintock forstod disse midlers rolle som evolutionære midler, før selv andre videnskabsmænd havde mistanke om det. Faktisk bruges Ac/Ds-systemet i dag som et mutageneseværktøj i planter, til at karakterisere gener med ukendt funktion og i andre arter end majs.

Takket være det faktum, at sandheden om hendes resultater og værdien af ​​hendes arbejde, der kan anvendes uden for botanikområdet, endelig blev anerkendt, blev Barbara McClintock modtog Nobelprisen i fysiologi i 1983, da han var den syvende kvinde, der modtog den, og i modsætning til andre lejligheder fik den kun én person. Normalt går Nobelprisen i videnskab til forskerhold, men da McClintock skulle være selvstændig det meste af sit liv, tilfaldt æren hende alene.

Barbara McClintock døde af naturlige årsager den 2. september 1992 på Huntington Hospital, nær Cold Spring Harbor Laboratory, hvor hun boede så mange øjeblikke. Han var halvfems år gammel, og døde han uden at efterlade sig noget afkom eller nogensinde at have giftet sig?