Barbara McClintock: Biographie und Beiträge dieser amerikanischen Wissenschaftlerin

Obwohl bereits in den 1930er Jahren vermutet wurde, dass Chromosomen Gene beherbergen, die Teile des Erbguts, die uns kodieren, konnte dies empirisch nicht nachgewiesen werden. Viele hatten es versucht, aber niemand hatte einen visuellen Beweis für die Chromosomen-Gen-Beziehung gefunden.

Aber Barbara McClintock kam, die es mit ihren selbst angebauten Maispflanzen beweisen würde, obwohl sie von vielen nur als Botanikerin mit Genetik-Akzent wahrgenommen wurde.

Die Figur dieser Forscherin ist die einer Person, die aufgrund ihrer für ihre Zeit fortgeschrittenen Entwicklung missverstanden wurde. Als nächstes werden wir herausfinden, was seine Geschichte durchgemacht hat eine Biographie von Barbara McClintock, in dem wir sehen werden, warum es für die Geschichte der Genetik so wichtig war.

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Kurzbiografie von Barbara McClintock

Barbara McClintock war eine auf Zytogenetik spezialisierte amerikanische Wissenschaftlerin, die 1983 mit dem Nobelpreis für Medizin oder Physiologie ausgezeichnet wurde

, ist die siebte Frau, die eine solche Anerkennung erhält.

Ihre Arbeit beantwortete genau die interessanteste Frage der 1930er Jahre: In welcher Struktur der Zelle befinden sich Gene? McClintocks Forschung zusammen mit seiner Doktorandin Harriet Creighton diente dem empirischen Nachweis, dass Gene auf Chromosomen lokalisiert sind. Seine Arbeit mit Maispflanzen lieferte zum ersten Mal eine visuelle Verbindung zwischen bestimmten vererbten Merkmalen und ihrer Grundlage auf Chromosomen.

Ihre Forschung ergab auch, dass Gene nicht immer dieselbe Stelle auf dem Chromosom einnehmen. McClintock entdeckte die Transposition von Genen, etwas, das mit der Vorstellung seiner Zeit kollidierte, dass genetisches Material statisch sei. Es war also ein viel komplexeres und flexibleres Element als damals angenommen, eine dynamische Struktur, die sich selbst reorganisieren kann.

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Kindheit und Jugend

Barbara McClintock wurde am 16. Juni 1902 in Hartford, Connecticut (USA) geboren. Sie wurde zunächst als Eleanor registriert, aber nach vier Monaten wurde die Registrierung auf den Namen geändert, unter dem sie bekannt war, Barbara. Sie war die dritte Tochter aus der Ehe des Arztes Thomas Henry McClintock und Sara Handy McClintock. Sie zeigte größere Nähe zu ihrem Vater als zu ihrer Mutter und betonte im Erwachsenenalter, dass beide sehr unterstützend gewesen seien, obwohl das Verhältnis zu ihrer Mutter eher kalt gewesen sei.

McClintock zeigte seit ihrer Kindheit große Unabhängigkeit, etwas, das sie selbst als große Fähigkeit zum Alleinsein bezeichnen würde. Vom Alter von drei Jahren bis zur Schule lebte McClintock bei seinen Onkeln in der Nachbarschaft. aus Brooklyn, New York, um seiner Familie finanziell zu helfen, während sein Vater ein Sprechzimmer.

Er beendete seine Sekundarschulbildung an der Erasmus Hall High School in Brooklyn. Schon in jungen Jahren interessierte er sich für Naturwissenschaften und beschloss, sein Studium an der Cornell University fortzusetzen. Ihre Mutter war dagegen und wollte nicht, dass ihre Töchter eine höhere Bildung erhielten, da sie glaubte, dass dies ihre Heiratschancen beeinträchtigte. Darüber hinaus hatte die Familie einige finanzielle Probleme, die sie daran hinderten, das Studium ihrer Kinder zu bezahlen.

Glücklicherweise konnte Barbara McClintock die Cornell School of Agriculture besuchen, ohne Studiengebühren zu zahlen, und nach Abschluss ihres Studiums Mittelschule konnte er seine Arbeit im Arbeitsamt mit einer autodidaktischen Ausbildung aus dem Bibliotheksbesuch verbinden öffentlich. Schließlich und dank der Intervention seines Vaters begann er 1919 Cornell zu besuchen, wo sein Erfolg nicht sein sollte nur akademisch, sondern auch sozial, zum ersten Mal zum Präsidenten einer Studentenvereinigung gewählt Kurs.

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Ausbildung und Forschung bei Cornell

McClintock begann 1919 ein Studium an der Cornell School of Agriculture, wo er Botanik studierte und 1923 seinen Bachelor of Science (BSc) erhielt. Sein Interesse für Genetik wurde 1921 geweckt, als er den ersten Kurs in diesem Fach besuchte, der von dem Pflanzenzüchter und Genetiker C. B. Hutchison. Aufgrund des großen Interesses von McClintock lud Hutchinson sie 1922 ein, an einem Genetik-Graduiertenkurs teilzunehmen. Dies würde ein Vorher und Nachher in McClintocks Karriere markieren und sich darauf konzentrieren, sich mit der Genetik zu befassen.

Sowohl während des Studiums als auch bereits als Botanikprofessor, McClintock widmete sich dem damals neuartigen Gebiet der Maiszytogenetik. Seine Forschungsgruppe bestand aus Pflanzenzüchtern und Zytologen, darunter Charles R. Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle und Harriet Creighton.

Das Hauptziel von McClintocks Arbeit war damals die Entwicklung von Techniken zur Visualisierung und Charakterisierung von Maischromosomen. Er entwickelte eine Technik, die auf Karminfärbung basiert, um diese Chromosomen durch Lichtmikroskopie zu sehen und zum ersten Mal die Form der zehn Chromosomen in Mais zu zeigen. Durch das Studium der Morphologie dieser Chromosomen konnte er Merkmale, die zusammen mit Chromosomenabschnitten vererbt werden, in Beziehung setzen und bestätigen, dass die Chromosomen die Heimat der Gene sind.

1930, Barbara McClintock war die erste Person, die die Überkreuzungen beschrieb, die zwischen homologen Chromosomen während der Meiose auftreten. Zusammen mit seiner Doktorandin Harriet Creighton zeigte er 1931, dass es einen Zusammenhang zwischen diesem meiotischen Chromosomen-Crossover und der Rekombination erblicher Merkmale gibt. McClintock und Creighton fanden heraus, dass die Chromosomenrekombination und der daraus resultierende Phänotyp zur Vererbung eines neuen Merkmals führten.

In den Sommern 1931 und 1932 arbeitete er in Missouri mit dem renommierten Genetiker Lewis Stadler, der ihm die Verwendung von Röntgenstrahlen als Element zeigte, das Mutationen induzieren kann. Unter Verwendung mutagenisierter Maislinien identifizierte McClintock Ringchromosomen, d. h. zirkuläre DNA-Strukturen, die durch Fusion der Enden eines einzelnen bestrahlten Chromosoms erzeugt wurden. Während dieser Zeit demonstrierte er auch die Existenz des nukleolären Organisators in einer Region des Mais-Chromosoms 6, die nachweislich für die Nukleolus-Montage essentiell ist.

Barbara McClintock erhielt ein Stipendium der Guggenheim Foundation, mit dem sie 1933 und 1934 ihre sechsmonatige Ausbildung in Deutschland finanzierte. Sein ursprünglicher Plan war, mit dem Genetiker Curt Stern zusammenzuarbeiten, einem Forscher, der wochenlang die Vermischung von Drosophila (Fliegen) demonstrierte. nachdem sie und Creighton dasselbe mit dem Mais gemacht hatten, aber es geschah, dass Stern genau dort nach Amerika auswanderte Moment. Aus diesem Grund war das Labor, das McClintock letztendlich akzeptierte, Richard B. Goldschmidt.

Aufgrund der politischen Spannungen in Deutschland, in denen er sah, wie der Naziaufstand unmittelbar bevorstand, kehrte McClintock nach Cornell zurück, wo es bis 1936 bleiben sollte. In diesem Jahr erhielt sie die Position einer Assistenzprofessorin am Department of Botany der University of Missouri-Columbia.

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Erfahrungen in Missouri

Während seiner Zeit an der University of Missouri setzte McClintock die Linie der Röntgen-Mutagenese fort. Er beobachtete, dass Chromosomen unter diesen Bedingungen brachen und verschmolzen, aber auch Endospermzellen taten dies spontan. Herausgefunden wie die Enden der gebrochenen Chromatiden wurden nach der DNA-Replikation in der Mitosephase verbunden.

Insbesondere in der Anaphase bildeten die gebrochenen Chromosomen eine Chromatidbrücke, die verschwand, wenn sich die Chromatiden zu den Zellpolen hin bewegten. Diese Brüche verschwanden und bildeten während der Interphase der nächsten Mitose Vereinigungen, wiederholte den Zyklus und verursachte massive Mutationen, die zum Auftreten von Endospermen führten bunt gemischt.

Dieser Zyklus aus Chromosomenbruch, Verschmelzung und Brückenbildung galt damals als eine entscheidende Entdeckung.. Erstens, weil es zeigte, dass die Chromosomenbindung kein zufälliger Prozess ist, und zweitens, weil es einen Mechanismus für die Produktion von Mutationen im großen Maßstab identifizierte. Tatsächlich ist diese Erkenntnis so wichtig, dass sie auch heute noch verwendet wird, insbesondere in der Krebsforschung.

Obwohl ihre Forschung in Missouri sehr grüne Triebe hervorbrachte, war McClintock mit ihrer Position überhaupt nicht zufrieden. Sie fühlte sich von Fakultätssitzungen ausgeschlossen und wurde nicht über freie Stellen an anderen Institutionen informiert. Trotz der Tatsache, dass er zu Beginn viel Unterstützung von seinen Kollegen hatte, waren die akademische Wettbewerbsfähigkeit und die Tatsache, dass sie eine unabhängige und einsame Frau war, entfremdete sie bei ihren Ermittlungen jedes Mal Plus.

Eine unangenehme Anekdote, die zeigen würde, wie wenig er von einigen seiner Kollegen geschätzt wurde, ist dies 1936 erschien eine Verlobungsanzeige für eine Frau gleichen Vor- und Nachnamens in der Zeitungen. Ihr Abteilungsleiter hielt diese Frau für sie und drohte ihr, sie zu entlassen, falls sie heiraten sollte. Zu diesem Zeitpunkt war McClintock bereits Vizepräsident der Genetics Society of America.

McClintock hatte das Vertrauen in seinen Koordinator Stadler und in die Verwaltung der University of Missouri verloren. Als er 1941 eine Einladung des Direktors der Abteilung für Genetik am Cold Spring Harbor Laboratory erhielt, dort den Sommer zu verbringen, nahm er sie daher sofort an. Er tat es, um an einem anderen Ort als in Missouri nach einem Job zu suchen und sein Glück zu versuchen.

Ebenfalls um diese Zeit würde er die Gastprofessur an der Columbia University annehmen, wo sein Kollege Marcus Rhoades Professor war. Er bot an, seine Forschungslinie mit Cold Spring Harbor auf Long Island zu teilen. Im Dezember 1941 wurde ihm angeboten eine Forschungsstelle am Cold Spring Harbor Laboratory, das zum Department of Genetics der Carnegie Institution of Washington gehört. Ich würde es am Ende akzeptieren.

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Untersuchungen in Cold Spring Harbor

Nach einem Jahr Teilzeitarbeit bei Cold Spring Harbor nahm Barbara McClintock eine Vollzeitstelle als Ermittlerin bei Cold Spring Harbor an. Dort würde er seine Arbeit am Break-Merge-Bridge-Zyklus fortsetzen, einer außerordentlich produktiven Zeit für wissenschaftliche Publikationen.

Aufgrund dieser produktiven Untersuchungen hat McClintock wurde 1944 als dritte Frau von der National Academy of Sciences of the United States als Akademikerin anerkannt. Ein Jahr später wurde sie zur Präsidentin der Genetics Society of America ernannt, eine Ehre, die noch nie einer Frau zuteil wurde.

Auf Empfehlung des Genetikers George Beadle führte er 1944 eine zytogenetische Analyse des Pilzes Neurospora crassa durch. Beadle hatte eine Gen-Enzym-Beziehung nachgewiesen, indem er zum ersten Mal mit diesem Pilz arbeitete. McClintock bestimmte den Karyotyp des Pilzes sowie seinen Lebenszyklus und hat seitdem N. crassa wird als Modellorganismus in genetischen Studien verwendet.

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Entdeckung der Genregulation

McClintock widmete den Sommer 1944 der Entdeckung des biologischen Mechanismus hinter dem genetischen Mosaik-Phänomen, eine genetische Erkrankung, die dazu führte, dass die Samen derselben Maiskolben unterschiedliche Farben hatten. Er fand zwei Stellen auf den Chromosomen (Locus), die er "Dissoziator" (Ds) und "Aktivator" (Ac) nannte. Ds stand im Zusammenhang mit Chromosomenbrüchen und beeinflusste zusätzlich die Aktivität benachbarter Gene, wenn Ac vorhanden war. 1948 entdeckte er, dass beide Loci transponierbare Elemente sind, die ihren Platz auf dem Chromosom ändern können.

McClintock untersuchte die Auswirkungen der Transposition von Ac und Ds Analyse der Farbmuster in den Maiskörnern über Generationen von Kreuzungen. Seine Beobachtungen führten zu dem Schluss, dass Ac die Transposition von Ds auf Chromosom 9 kontrollierte und dass seine Transposition die Ursache für den Zusammenbruch des Chromosoms war.

Wenn sich Ds bewegt, wird das Gen, das die Farbe von Aleuron (Maissamen) bestimmt, exprimiert, da die repressive Wirkung von Ds verloren geht und folglich das Auftreten von Farbe auftritt. Diese Transposition ist zufällig, was bedeutet, dass sie nicht alle Zellen betrifft, was erklärt, warum Mosaik in Fruchtlosigkeit auftritt. McClintock stellte auch fest, dass die Transposition von Ds durch die Anzahl der Kopien von Ac bestimmt wird.

Während des Jahrzehnts der 50 ' eine Hypothese entwickelt, die erklärt, wie transponierbare Elemente die Wirkung von Genen regulieren, hemmen oder modulieren. Er definierte Ds und Ac als Kontrolleinheiten oder regulatorische Elemente, um sie klar von den Genen zu trennen. Damit stellte er die Hypothese auf, dass Genregulation erklären kann, wie vielzellige Organismen die Eigenschaften jeder Zelle diversifizieren können, obwohl ihr Genom identisch ist. Diese Idee veränderte das Konzept des Genoms, das bis dahin als bloße statische Anleitung interpretiert wurde, völlig.

McClintocks Arbeit über Genregulation und Kontrollelemente war so komplex und neu, dass der Rest der wissenschaftlichen Gemeinschaft stand seinen Entdeckungen etwas misstrauisch gegenüber. Tatsächlich beschrieb sie diese Reaktion selbst als eine Mischung aus Verwirrung und Feindseligkeit. Trotzdem fuhr McClintock fort und setzte seine Ermittlungen fort.

Später entdeckte er ein neues regulatorisches Element namens "Supressor-Mutator" (Spm), das, obwohl es Ac und Ds ähnlich war, komplexere Funktionen ausführte. Angesichts der damaligen Reaktionen der wissenschaftlichen Gemeinschaft und der Wahrnehmung von McClintock dass er von der Mainstream-Wissenschaft abdriftete, veranlasste ihn, seine Veröffentlichungen einzustellen Ergebnisse.

Anerkennungen und letzte Jahre

1967 zog sich McClintock von seinem Posten an der Carnegie Institution zurück., benannt als angesehenes Mitglied desselben. Diese Auszeichnung ermöglichte es ihr, mit ihren Kommilitonen weiter als emeritierte Wissenschaftlerin am Cold Spring Harbor Laboratory zu arbeiten. Tatsächlich blieb sie bis zu ihrem Tod mit dem Labor verbunden.

1973 gestand er den Grund, warum er sich entschloss, seine Erkenntnisse zu regulatorischen Elementen trotz eigener Nachforschungen nicht weiter zu veröffentlichen. Er bemerkte, dass es aufgrund seiner Erfahrung in Labors sehr schwierig sei, eine andere Person auf seine unausgesprochenen Annahmen aufmerksam zu machen. Er meinte, dass aufgrund der festen Vorstellungen vieler Wissenschaftler einige Fortschritte zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht geteilt werden können, da Kritik sicher ist. Sie müssen auf eine konzeptionelle Änderung warten und diese zum richtigen Zeitpunkt kommunizieren.

Seine Erfahrung stärkte seine diesbezüglichen Ansichten, Es dauerte Jahrzehnte, bis ihre Erkenntnisse berücksichtigt wurden. Die Arbeit von Barbara McClintock wurde erst in vollem Umfang gewürdigt, als in den 1960er Jahren die Genetiker François Jacob und Jacques Monod mit ihren entsprechende Studien, die 1961 in einer Arbeit mit dem Titel „Genetische Regulationsmechanismen in der Proteinsynthese“ vorgestellt wurden. Proteine“). McClintock las das Werk und verglich seine Erkenntnisse mit denen der Franzosen.

Glücklicherweise, McClintock wurde schließlich weithin für ihre Arbeit anerkannt. Seine Entdeckung der Transposition wurde geschätzt, als derselbe Prozess in den 1960er und 1970er Jahren von anderen Autoren in Bakterien und Hefen beschrieben wurde. In den 70er Jahren wurden Ac und Ds kloniert, was zeigte, dass es sich um Klasse-II-Transposons handelte.

Ac ist ein vollständiges Transposon, das in seiner Sequenz für eine funktionelle Transposase kodiert, die die Bewegung des Elements durch das Genom ermöglicht. Stattdessen kodiert Ds eine nicht-funktionale, mutierte Version der Transposase und erfordert die Anwesenheit von Ac, um in das Genom zu springen, was zu McClintocks Funktionsbeschreibung passt. Spätere Studien zeigten, dass sich diese Sequenzen nicht bewegen, wenn sie nicht gestresst sind, wie z B. durch Bestrahlung oder andere, aus diesem Grund könnte seine Aktivierung eine evolutionäre Quelle für Variabilität.

McClintock verstanden die Rolle dieser Agenten als evolutionäre Agenten, bevor auch andere Wissenschaftler es vermuteten. Tatsächlich wird das Ac/Ds-System heute als Mutagenesewerkzeug in Pflanzen verwendet, um Gene unbekannter Funktion und in anderen Arten als denen von Mais zu charakterisieren.

Dank der Tatsache, dass die Wahrheit ihrer Erkenntnisse und der über die Botanik hinaus anwendbare Wert ihrer Arbeit endlich anerkannt wurden, hat Barbara McClintock erhielt 1983 den Nobelpreis für Physiologie als siebte Frau, die ihn erhielt, und im Gegensatz zu anderen Gelegenheiten, die ihn nur einmal erhielt Person. Normalerweise geht der Nobelpreis für Wissenschaft an Forschungsteams, aber da McClintock die meiste Zeit ihres Lebens selbstständig sein musste, ging das Verdienst allein an sie.

Barbara McClintock starb am 2. September 1992 eines natürlichen Todes im Huntington Hospital in der Nähe des Cold Spring Harbor Laboratory, wo sie so viele Momente verbrachte. Er war neunzig Jahre alt und starb, ohne Nachkommen zu hinterlassen oder jemals geheiratet zu haben?