Barbara McClintock: selle Ameerika teadlase elulugu ja panused

Kuigi juba 1930. aastatel kahtlustati, et kromosoomid sisaldavad geene, geneetilise materjali tükke, mis kodeerivad seda, kes me oleme, ei suudetud seda empiiriliselt tõestada. Paljud olid proovinud, kuid keegi polnud leidnud visuaalset tõestust kromosoomi-geeni seose kohta.

Kuid saabus Barbara McClintock, kes oma enda kasvatatud maisitaimedega suudaks seda tõestada, hoolimata sellest, et paljud nägid teda pelgalt geneetiku õhuga botaanikuna.

Selle teadlase kuju on inimese oma, keda tema aja kohta arenenud oleku tõttu mõisteti valesti. Järgmisena avastame, mida tema lugu läbi elas Barbara McClintocki elulugu, milles näeme, miks see on olnud geneetika ajaloo jaoks nii oluline.

• Seotud artikkel: "Rosalind Franklin: selle Briti keemiku elulugu ja panused"

Barbara McClintocki lühike elulugu

Barbara McClintock oli tsütogeneetikale spetsialiseerunud Ameerika teadlane, kes pälvis 1983. aastal Nobeli meditsiini- või füsioloogiaauhinna., olles seitsmes naine, kes sellise tunnustuse pälvib.

Nende töö vastas täpselt 1930. aastate kõige huvitavamale küsimusele: millises raku struktuuris leidub geene? McClintocki uurimistöö koos doktorandi Harriet Creightoniga näitas empiiriliselt, et geenid paiknesid kromosoomides. Tema töö maisitaimedega nägi ette esimest korda

visuaalne seos teatud pärilike tunnuste ja nende aluse vahel kromosoomidel.

Nende uuringud näitasid ka, et geenid ei ole alati kromosoomis sama koha peal. McClintock avastas geenide ülekandmise, mis läks vastuollu tema aja ideega, et geneetiline materjal oli staatiline. Seetõttu oli see palju keerulisem ja paindlikum element, kui tol ajal eeldati, dünaamiline struktuur, mis on võimeline end ümber korraldama.

• Teid võivad huvitada: "Gregor Mendel: kaasaegse geneetika isa elulugu"

Lapsepõlv ja noorukieas

Barbara McClintock sündis Hartfordis Connecticutis (Ameerika Ühendriigid) 16. juunil 1902.. Algselt registreeriti ta Eleanorina, kuid nelja kuu pärast muudeti registreeringu nimi, mille järgi teda tunti, Barbara. Ta oli arsti Thomas Henry McClintocki ja Sara Handy McClintocki abielu kolmas tütar. Ta näitas üles suuremat lähedust isa kui emaga ja rõhutas täiskasvanueas, et mõlemad olid olnud väga toetavad, kuigi suhted emaga olid olnud üsna külmad.

McClintock näitas väikesest peale suurt iseseisvust, mida ta ise kirjeldaks kui suurepärast võimet üksi olla. Alates kolmandast eluaastast kuni koolini elas McClintock naabruses oma onude juures. New Yorgist Brooklynist, et aidata oma perekonda rahaliselt, samal ajal kui tema isa asutas a nõustamisruum.

Keskhariduse omandas ta Brooklynis Erasmus Halli keskkoolis. Alates noorusest tundis ta üles huvi teaduse vastu, mistõttu otsustas ta jätkata õpinguid Cornelli ülikoolis. Tema ema oli sellele vastu, ei soovinud, et tema tütred saaksid kõrgharidust, arvates, et see kahjustab nende võimalusi abielluda. Sellele lisandusid perel teatud rahalised probleemid, mis ei lasknud neil maksta oma laste ülikooliõpingute eest.

Õnneks sai Barbara McClintock osaleda Cornelli põllumajanduskoolis ilma õppemaksu maksmata ja pärast selle lõpetamist. keskharidusega, suutis ta ühendada töö tööhõiveametis raamatukogus käimisest saadud iseõppimisega avalik. Lõpuks ja tänu isa sekkumisele hakkas ta 1919. aastal käima Cornellil, kus tema edu ei olnud ainult akadeemiline, aga ka ühiskondlik, olles valitud üliõpilasühingu presidendiks selle esimesel korral muidugi.

• Seotud artikkel: "Geneetika ja käitumine: kas geenid otsustavad, kuidas me tegutseme?"

Koolitus ja teadusuuringud Cornellis

McClintock asus õppima Cornelli põllumajanduskoolis 1919. aastal, kus ta õppis botaanikat ja omandas 1923. aastal bakalaureusekraadi (BSc). Tema huvi geneetika vastu äratas 1921. aastal, kui ta osales selle aine esimesel kursusel, mida juhtis taimekasvataja ja geneetik C. B. Hutchison. McClintocki suure huvi tõttu kutsus Hutchinson ta 1922. aastal osalema geneetika kursustel. See tähistaks McClintocki karjääris enne ja pärast, keskendudes tema olulised jõupingutused geneetikasse süvenemisele.

Nii kraadiõpingute ajal kui ka juba botaanikaprofessorina töötades McClintock pühendas end tollal uudsele maisi tsütogeneetika valdkonnale. Tema uurimisrühm koosnes taimekasvatajatest ja tsütoloogidest, sealhulgas Charles R. Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle ja Harriet Creighton.

McClintocki tolleaegse töö peamine eesmärk oli välja töötada tehnikad maisi kromosoomide visualiseerimiseks ja iseloomustamiseks. Ta lõi karmiinvärvimisel põhineva tehnika, et näha neid kromosoome läbi valgusmikroskoopia, näidates esimest korda maisi kümne kromosoomi kuju. Nende kromosoomide morfoloogiat uurides suutis ta seostada tegelasi, mis on päritud koos kromosoomi segmentidega, ja kinnitada, et kromosoomid olid geenide koduks.

1930. aastal Barbara McClintock oli esimene inimene, kes kirjeldas meioosi ajal homoloogsete kromosoomide vahelisi ristumisi. Koos oma doktoritöö üliõpilase Harriet Creightoniga demonstreeris ta 1931. aastal, et selle meiootilise kromosomaalse ristumise ja pärilike tunnuste rekombinatsiooni vahel on seos. McClintock ja Creighton leidsid, et kromosoomide rekombinatsioon ja sellest tulenev fenotüüp põhjustasid uue tunnuse pärimise.

1931. ja 1932. aasta suvedel töötas ta Missouris koos maineka geneetiku Lewis Stadleriga., kes näitas talle röntgenkiirte kasutamist mutatsioone esile kutsuva elemendina. McClintock tuvastas mutageniseeritud maisiliinide abil ringkromosoomid, st ümmargused DNA struktuurid, mis tekkisid ühe kiiritatud kromosoomi otste liitmisel. Sel perioodil demonstreeris ta ka nukleolaarse organisaatori olemasolu maisi kromosoomi 6 piirkonnas, mis on osutunud nukleoolide kokkupanekuks hädavajalikuks.

Barbara McClintock pälvis Guggenheimi fondi stipendiumi, millega tasus tema kuuekuuline praktika Saksamaal aastatel 1933 ja 1934. Tema esialgne plaan oli teha koostööd geneetik Curt Sterniga, teadlasega, kes demonstreeris nädalaid Drosophilas (kärbeste) ristumist. pärast seda, kui tema ja Creighton tegid sama maisiga, kuid juhtus nii, et Stern immigreerus Ameerikasse just seal hetk. Sel põhjusel oli labor, kes lõpuks McClintocki vastu võttis, Richard B. Goldschmidt.

Tollaste poliitiliste pingete tõttu Saksamaal, kus ta nägi, kuidas natside tõus oli peatne, naasis McClintock Cornelli., kuhu see jääks kuni 1936. aastani. Sel aastal sai ta Missouri-Columbia ülikooli botaanikaosakonna dotsendi ametikoha.

• Teid võivad huvitada: "Erinevus DNA ja RNA vahel"

Kogemused Missouris

Missouri ülikoolis viibides jätkas McClintock röntgenikiirguse mutageneesi rida. Ta täheldas, et nendes tingimustes kromosoomid purunesid ja sulandusid, kuid endospermirakud tegid seda ka spontaanselt. Sai teada, kuidas purunenud kromatiidide otsad ühendati pärast DNA replikatsiooni mitoosi faasis.

Täpsemalt, just anafaasis moodustasid purunenud kromosoomid kromatiidide silla, mis kadus, kui kromatiidid liikusid rakupooluste poole. Need rebendid kadusid, moodustades liite järgmise mitoosi vahefaasis, tsükli kordamine ja tohutute mutatsioonide põhjustamine, mis viis endospermi ilmumiseni kirjud.

Seda kromosoomide purunemise, ühinemise ja silla loomise tsüklit peeti tol ajal ülioluliseks avastuseks.. Esiteks seetõttu, et see näitas, et kromosoomide sidumine ei olnud juhuslik protsess, ja teiseks, kuna see tuvastas mehhanismi suuremahuliste mutatsioonide tekkeks. Tegelikult on see leid nii oluline, et seda kasutatakse tänapäevalgi, eriti vähiuuringute uurimisel.

Kuigi tema uurimistöö andis Missouris väga rohelisi võrseid, polnud McClintock oma positsiooniga sugugi rahul. Ta tundis end õppejõudude koosolekutelt kõrvalejäetuna ja teda ei teavitatud vabadest töökohtadest teistes asutustes. Vaatamata sellele, et alguses oli teda palju toetanud eakaaslased, oli akadeemiline konkurentsivõime ja tõsiasi, et et ta oli iseseisev ja üksildane naine, pani ta iga kord oma uurimistes võõranduma pluss.

See on ebameeldiv anekdoot, mis näitaks, kui vähe väärtustasid teda mõned tema eakaaslased 1936. aastal ilmus sama nime ja perekonnanimega naise kihluskuulutus ajalehed. Pidades seda naist temaga ekslikult, ähvardas osakonnajuhataja ta vallandada, kui ta abiellub. Selleks ajaks oli McClintock juba Ameerika geneetikaühingu asepresident.

McClintock oli kaotanud usalduse oma koordinaatori Stadleri ja Missouri ülikooli administratsiooni vastu. Seetõttu, kui ta sai 1941. aastal Cold Spring Harbori labori geneetikaosakonna direktorilt kutse seal suvitada, võttis ta selle kohe vastu. Ta tegi seda selleks, et otsida tööd mujal kui Missouris, proovides õnne.

Samuti võttis ta umbes sel ajal vastu külalisprofessori koha Columbia ülikoolis, kus tema kolleeg Marcus Rhoades oli professor. Ta pakkus, et jagab oma uurimistööd Long Islandi Cold Spring Harboriga. 1941. aasta detsembris tehti talle ettepanek uurijakoht Cold Spring Harbori laboris, mis kuulub Washingtoni Carnegie Instituudi geneetika osakonda. Ma võtaksin selle lõpuks vastu.

• Seotud artikkel: "Kromosoomid: mis need on, omadused ja kuidas nad töötavad"

Uurimine Cold Spring Harboris

Pärast aastast osalise tööajaga töötamist Cold Spring Harboris võttis Barbara McClintock vastu täiskohaga uurija koha Cold Spring Harboris. Seal jätkas ta oma tööd katke-ühenda-silla tsükli kallal, mis on teaduspublikatsioonides erakordselt produktiivne periood.

Nende viljakate uurimiste tõttu, McClintock tunnustati 1944. aastal Ameerika Ühendriikide Riikliku Teaduste Akadeemia akadeemikuna, olles kolmas naine, kes valiti. Aasta hiljem nimetati ta Ameerika Geneetikaühingu presidendiks – au, mida polnud kunagi naisele osatud.

Geneetik George Beadle'i soovitusel tegi ta 1944. aastal Neurospora crassa seente tsütogeneetilise analüüsi. Beadle näitas esimest korda selle seenega töötades geeni-ensüümi suhet. McClintock määras kindlaks nii seene karüotüübi kui ka selle elutsükli ning sellest ajast saadik N. crassat kasutatakse geeniuuringutes mudelorganismina.

• Teid võivad huvitada: "Mitoosi ja meioosi erinevused"

Geeniregulatsiooni avastamine

McClintock pühendas 1944. aasta suve geneetilise mosaiigi fenomeni taga oleva bioloogilise mehhanismi avastamisele, geneetiline seisund, mis põhjustas sama maisikõrva seemnete erineva värvuse. Ta leidis kromosoomidelt (lookust) kaks kohta, millele ta pani nimeks "Disssociator" (Ds) ja "Activator" (Ac). Ds oli seotud kromosoomide purunemisega, lisaks sellele, et see mõjutas lähedalasuvate geenide aktiivsust, kui Ac oli olemas. 1948. aastal avastas ta, et mõlemad lookused on ülekantavad elemendid, mis võivad muuta nende kohta kromosoomis.

McClintock uuris Ac ja Ds ülevõtmise mõju analüüsides maisi tuumade värvuse mustreid läbi põlvkondade ristamise. Tema tähelepanekud viisid ta järeldusele, et Ac kontrollis D-de transpositsiooni 9. kromosoomil ja et selle transpositsioon oli kromosoomi lagunemise põhjus.

Kui Ds liigub, väljendub aleurooni (maisiseemne) värvuse määrav geen, kuna Ds-i repressiivne toime kaob ja järelikult ilmneb värvus. See transpositsioon on juhuslik, mis tähendab, et see ei mõjuta kõiki rakke, mis selgitab, miks mosaiik tekib viljatusena. McClintock tegi ka kindlaks, et D-de ülevõtmise määrab Ac koopiate arv.

50. aastakümnel töötas välja hüpoteesi, mis selgitas, kuidas ülekantavad elemendid reguleerivad geenide toimet, inhibeerides või moduleerides neid. Ta määratles D-d ja Ac kui juhtüksused või reguleerivad elemendid, et need selgelt geenidest eraldada. Sellega püstitas ta hüpoteesi, et geeniregulatsioon võib selgitada, kuidas mitmerakulised organismid võivad iga raku omadusi mitmekesistada, hoolimata asjaolust, et nende genoom on identne. See idee muutis täielikult genoomi kontseptsiooni, mida seni tõlgendati pelgalt staatiliste juhiste kogumina.

McClintocki töö geenide reguleerimise ja kontrolli elementide kohta oli nii keeruline ja uudne, et ülejäänud teadlaskond suhtus tema avastustesse mõnevõrra kahtlustavalt. Tegelikult kirjeldas ta ise seda vastust segaduse ja vaenulikkuse seguna. Sellest hoolimata läks McClintock edasi ja jätkas oma uurimist.

Hiljem tuvastas ta uue reguleeriva elemendi nimega "Supressor-mutator" (Spm), mis, kuigi see oli sarnane Ac ja Ds-ga, täitis keerukamaid funktsioone. Arvestades aga teadusringkondade tolleaegseid reaktsioone ja McClintocki ettekujutust et ta kaldus teaduse peavoolust eemale, lõpetas ta oma avaldamise tulemused.

Tunnustused ja viimased aastad

1967. aastal lahkus McClintock oma ametikohalt Carnegie Instituudis., mida nimetatakse sama väljapaistvaks liikmeks. See eristus võimaldas tal jätkata tööd emeriitteadlasena Cold Spring Harbori laboris koos oma kraadiõppuritega. Tegelikult jäi ta laboriga seotuks kuni oma surmapäevani.

1973. aastal tunnistas ta põhjuse, miks ta otsustas mitte jätkata oma regulatiivsete elementide kohta tehtud järelduste avaldamist, hoolimata sellest, et ta jätkas omal käel uurimist. Ta kommenteeris, et tema laborikogemuse tõttu on väga raske teisele inimesele tema väljaütlemata oletusi teadvustada. Ta leidis, et paljude teadlaste fikseeritud ideede tõttu ei saa teatud edusamme teatud hetkel jagada, kuna kriitika on kindel. Peate ootama kontseptuaalse muutuse toimumist ja edastama need õigel ajal.

Tema kogemus andis tema arvamustele selles osas jõudu, Nende leidude arvessevõtmiseks kulus aastakümneid. Barbara McClintocki tööd hinnati täielikult alles siis, kui 1960. aastatel jõudsid geneetikud François Jacob ja Jacques Monod omaga sarnastele järeldustele. vastavad uuringud, mis on esitatud 1961. aasta töös pealkirjaga "Geneetilised regulatsioonimehhanismid valkude sünteesis". valgud"). McClintock luges teost ja võrdles oma leide prantslaste tõstatatutega.

Õnneks McClintock sai lõpuks oma töö eest laialdaselt tunnustatud. Tema transponeerimise avastust hinnati kõrgelt, kui teised autorid kirjeldasid seda sama protsessi 1960. ja 1970. aastatel bakterite ja pärmseente kohta. 70ndatel klooniti Ac ja D, mis näitas, et need on II klassi transposoonid.

Ac on täielik transposoon, mis kodeerib oma järjestuses funktsionaalset transposaasi, mis võimaldab elemendi liikumist läbi genoomi. Selle asemel kodeerib Ds transposaasi mittefunktsionaalset muteeritud versiooni ja nõuab genoomi hüppamiseks Ac olemasolu, mis sobib McClintocki funktsionaalse kirjeldusega. Hilisemad uuringud näitasid, et need jadad ei liigu, kui neile pole pinget, näiteks murda kiiritamise või muu kaudu, sel põhjusel võib selle aktiveerimine olla evolutsiooniline allikas varieeruvus.

McClintock mõistsid nende ainete rolli evolutsiooniliste ainetena enne, kui isegi teised teadlased seda kahtlustasid. Tegelikult kasutatakse tänapäeval Ac / Ds süsteemi mutageneesi vahendina taimedes tundmatu funktsiooniga geenide iseloomustamiseks ja muudes liikides kui mais.

Tänu sellele, et tema leidude tõepärasus ja tema töö väärtus, mis on rakendatav väljaspool botaanika valdkonda, lõpuks tunnistati, Barbara McClintock sai Nobeli füsioloogiapreemia 1983. aastal, olles seitsmes naine, kes selle pälvis ja erinevalt teistest kordadest sai selle ainult ühel korral. isik. Tavaliselt antakse Nobeli teaduspreemia uurimisrühmadele, kuid kuna McClintock pidi suurema osa oma elust olema füüsilisest isikust ettevõtja, jäi au ainult temale.

Barbara McClintock suri loomulikul põhjusel 2. septembril 1992 Huntingtoni haiglas Cold Spring Harbori labori lähedal, kus ta elas nii palju hetki. Ta oli üheksakümmend aastat vana ja kas ta suri ilma järglasi jätmata või abiellumata?