Barbara McClintock: tämän amerikkalaisen tiedemiehen elämäkerta ja panokset

Vaikka jo 1930-luvulla epäiltiin, että kromosomeissa on geenejä, geneettisen materiaalin palasia, jotka koodaavat keitä olemme, tätä ei empiirisesti todistettu. Monet olivat yrittäneet, mutta kukaan ei ollut löytänyt visuaalista näyttöä kromosomi-geenisuhteesta.

Mutta Barbara McClintock saapui, joka omilla maissikasveillaan pystyisi todistamaan sen huolimatta siitä, että monet näkivät hänet pelkkänä kasvitieteilijänä, jolla on geneetikko.

Tämän tutkijan hahmo on sellaisen henkilön hahmo, joka aikansa edistyksellisyyden vuoksi ymmärrettiin väärin. Seuraavaksi saamme selville, mitä hänen tarinansa koki elämäkerta Barbara McClintockista, jossa näemme, miksi se on ollut niin tärkeä genetiikan historian kannalta.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Rosalind Franklin: tämän brittiläisen kemistin elämäkerta ja panokset"

Lyhyt elämäkerta Barbara McClintockista

Barbara McClintock oli amerikkalainen sytogenetiikkaan erikoistunut tiedemies, jolle myönnettiin lääketieteen tai fysiologian Nobel-palkinto vuonna 1983., on seitsemäs nainen, joka on saanut tällaisen tunnustuksen.

Heidän työnsä vastasi tarkasti 1930-luvun mielenkiintoisimpaan kysymykseen: missä solun rakenteessa geenejä löytyy? McClintockin tutkimus yhdessä hänen tohtoriopiskelijansa Harriet Creightonin kanssa osoitti empiirisesti, että geenit sijaitsevat kromosomeissa. Hänen työnsä maissikasvien kanssa tarjosi ensimmäistä kertaa visuaalinen yhteys tiettyjen perinnöllisten piirteiden ja niiden kromosomeihin perustuvien ominaisuuksien välillä.

Heidän tutkimuksessaan havaittiin myös, että geenit eivät aina ole samassa paikassa kromosomissa. McClintock löysi geenien transponoinnin, mikä oli ristiriidassa hänen aikansa ajatuksen kanssa, että geneettinen materiaali oli staattista. Se oli siksi paljon monimutkaisempi ja joustavampi elementti kuin tuolloin oletettiin, dynaaminen rakenne, joka pystyi järjestäytymään uudelleen.

• Saatat olla kiinnostunut: "Gregor Mendel: Modernin genetiikan isän elämäkerta"

Lapsuus ja nuoruus

Barbara McClintock syntyi Hartfordissa, Connecticutissa (Yhdysvallat) 16. kesäkuuta 1902.. Hänet rekisteröitiin alun perin nimellä Eleanor, mutta neljän kuukauden kuluttua rekisteröinti muutettiin nimeksi, jolla hänet tunnettiin, Barbara. Hän oli lääkäri Thomas Henry McClintockin ja Sara Handy McClintockin avioliiton kolmas tytär. Hän osoitti suurempaa läheisyyttä isäänsä kuin äitiään kohtaan ja korosti aikuisuudessaan, että molemmat olivat olleet erittäin tukevia, vaikka suhteet äitiin olivat olleet melko kylmiä.

McClintock osoitti suurta itsenäisyyttä pienestä pitäen, jota hän itse kuvaisi erinomaiseksi kyvyksi olla yksin. Kolmevuotiaasta kouluun asti McClintock asui setänsä luona naapurustossa. Brooklynista New Yorkista auttaakseen perhettään taloudellisesti, kun hänen isänsä perusti a vastaanottohuone.

Hän suoritti toisen asteen koulutuksensa Erasmus Hall High Schoolissa Brooklynissa. Nuoresta iästä lähtien hän osoitti kiinnostusta tieteeseen, joten hän päätti jatkaa opintojaan Cornellin yliopistossa. Hänen äitinsä vastusti tätä, koska hän ei halunnut tyttäriensä saavan korkeakoulutusta, koska uskoi sen heikentävän heidän mahdollisuuksiaan mennä naimisiin. Tämän lisäksi perheellä oli tiettyjä taloudellisia ongelmia, jotka estivät heitä maksamasta lastensa yliopisto-opintoja.

Onneksi Barbara McClintock pystyi osallistumaan Cornell School of Agriculture Schooliin maksamatta lukukausimaksua ja suoritettuaan hänen toisen asteen koulutuksen, hän pystyi yhdistämään työnsä työvoimatoimistossa kirjastossa käymisestä saatuun itseoppivaan koulutukseen julkinen. Lopulta ja isänsä väliintulon ansiosta hän alkoi käydä Cornellissa vuonna 1919, missä hänen menestyksensä ei ollut vain akateeminen, mutta myös sosiaalinen, koska hänet valittiin opiskelijayhdistyksen puheenjohtajaksi sen ensimmäisellä kerralla tietenkin.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Genetiikka ja käyttäytyminen: määräävätkö geenit, miten toimimme?"

Koulutus ja tutkimus Cornellissa

McClintock aloitti opinnot Cornell School of Agriculturessa vuonna 1919, jossa hän opiskeli kasvitiedettä ja suoritti kandidaatin tutkinnon vuonna 1923. Hänen kiinnostuksensa genetiikkaan heräsi vuonna 1921, kun hän osallistui tämän aineen ensimmäiselle kurssille, jota johti kasvinjalostaja ja geneetikko C. B. Hutchison. McClintockin suuren kiinnostuksen vuoksi Hutchinson kutsui hänet osallistumaan genetiikan jatkokurssille vuonna 1922. Tämä merkitsee McClintockin uraa ennen ja jälkeen, kun hän keskittäisi hänen elintärkeät ponnistelunsa genetiikan tutkimiseen.

Sekä tutkintoa opiskellessaan että jo kasvitieteen professorina McClintockina omistautui tuolloin uudelle maissin sytogenetiikan alalle. Hänen tutkimusryhmänsä koostui kasvinjalostajista ja sytologeista, mukaan lukien Charles R. Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle ja Harriet Creighton.

McClintockin työn päätavoite oli tuolloin kehittää tekniikoita maissin kromosomien visualisoimiseksi ja karakterisoimiseksi. Hän loi karmiinivärjäykseen perustuvan tekniikan näiden kromosomien näkemiseksi valomikroskopian avulla ja esitti ensimmäistä kertaa maissin kymmenen kromosomin muodon. Tutkimalla näiden kromosomien morfologiaa hän pystyi yhdistämään kromosomisegmenttien kanssa periytyviä hahmoja ja vahvistamaan, että kromosomit olivat geenien koti.

Vuonna 1930 Barbara McClintock oli ensimmäinen henkilö, joka kuvaili risteymiä, joita tapahtuu homologisten kromosomien välillä meioosin aikana. Yhdessä väitöskirja-opiskelijansa Harriet Creightonin kanssa hän osoitti vuonna 1931, että tämän meioottisen kromosomaalisen risteyksen ja periytyvien ominaisuuksien rekombinaation välillä on yhteys. McClintock ja Creighton havaitsivat, että kromosomien rekombinaatio ja siitä johtuva fenotyyppi johtivat uuden ominaisuuden periytymiseen.

Kesänä 1931 ja 1932 hän työskenteli Missourissa arvostetun geneetikko Lewis Stadlerin kanssa., joka osoitti hänelle röntgensäteiden käytön elementtinä, joka pystyy aiheuttamaan mutaatioita. McClintock tunnisti mutagenisoitujen maissilinjojen avulla rengaskromosomit, eli pyöreät DNA-rakenteet, jotka syntyivät yhdistämällä yhden säteilytetyn kromosomin päät. Tänä aikana hän osoitti myös nukleolaarisen organisaattorin olemassaolon maissin kromosomin 6 alueella, jonka on osoitettu olevan välttämätön nukleoluksen kokoonpanolle.

Barbara McClintock sai Guggenheim-säätiön stipendin, joka maksoi hänen kuuden kuukauden oppisopimuskoulutuksensa Saksassa vuosina 1933 ja 1934. Hänen alkuperäinen suunnitelmansa oli työskennellä geneetikko Curt Sternin kanssa, tutkija, joka osoitti risteytymistä Drosophilassa (kärpästen) viikkojen ajan. sen jälkeen kun hän ja Creighton tekivät saman maissin kanssa, mutta niin tapahtui, että Stern muutti Amerikkaan juuri sinne hetki. Tästä syystä laboratorio, joka lopulta hyväksyi McClintockin, oli Richard B. Goldschmidt.

Saksan silloisen poliittisen jännitteen vuoksi, jossa hän näki natsien nousun olevan välitön, McClintock palasi Cornelliin, jossa se pysyi vuoteen 1936 asti. Sinä vuonna hän sai apulaisprofessorin tehtävän Missouri-Columbian yliopiston kasvitieteen laitokselta.

• Saatat olla kiinnostunut: "DNA: n ja RNA: n erot"

Kokemuksia Missourista

Missourin yliopistossa McClintock jatkoi röntgenmutageneesin linjaa. Hän havaitsi, että kromosomit hajosivat ja fuusioituivat näissä olosuhteissa, mutta endospermisolut tekivät niin myös spontaanisti. Selvitetty miten katkenneiden kromatidien päät liitettiin DNA-replikaation jälkeen mitoosivaiheessa.

Tarkemmin sanottuna anafaasissa katkenneet kromosomit muodostivat kromatidisillan, joka katosi, kun kromatidit siirtyivät solunapoja kohti. Nämä repeämät hävisivät muodostaen liitoksia seuraavan mitoosin välivaiheen aikana, toistaa sykliä ja aiheuttaa valtavia mutaatioita, jotka johtivat endospermin ilmaantumista kirjava.

Tätä kromosomien rikkoutumisen, sulautumisen ja sillan muodostumisen sykliä pidettiin tuolloin ratkaisevana löydönä.. Ensinnäkin, koska se osoitti, että kromosomiin sitoutuminen ei ollut satunnainen prosessi, ja toiseksi, koska se tunnisti mekanismin laajamittaisten mutaatioiden tuottamiseksi. Itse asiassa tämä havainto on niin tärkeä, että sitä käytetään edelleen, erityisesti syöpätutkimuksen tutkimuksessa.

Vaikka hänen tutkimuksensa tuotti erittäin vihreitä versoja Missourissa, McClintock ei ollut ollenkaan tyytyväinen asemaansa. Hän tunsi olevansa jätetty pois tiedekunnan kokouksista, eikä hänelle ilmoitettu muiden oppilaitosten avoimista työpaikoista. Huolimatta siitä, että hän oli alussa saanut paljon tukea ikätovereiltaan, akateemisesta kilpailukyvystä ja siitä, että että hän oli itsenäinen ja yksinäinen nainen, sai hänet joka kerta vieraantumaan tutkimuksissaan plus.

Epämiellyttävä anekdootti, joka osoittaisi, kuinka vähän jotkut hänen ikäisensä arvostivat häntä Vuonna 1936 julkaistiin kihlailmoitus naisesta, jolla oli sama nimi ja sukunimi sanomalehdet. Luulisi tämän naisen häneen, ja hänen osastopäällikkönsä uhkasi erottaa hänet, jos hän meni naimisiin. Siihen mennessä McClintock oli jo Genetics Society of America -yhdistyksen varapuheenjohtaja.

McClintock oli menettänyt luottamuksensa koordinaattoriinsa Stadleriin ja Missourin yliopiston hallintoon. Siksi, kun hän vuonna 1941 sai Cold Spring Harbor Laboratoryn genetiikan osaston johtajalta kutsun viettää kesää siellä, hän hyväksyi sen välittömästi. Hän teki sen keinona etsiä työtä muualta kuin Missourista ja kokeilla onneaan.

Samoihin aikoihin hän otti vastaan ​​vierailevan professorin viran Columbian yliopistossa, jossa hänen kollegansa Marcus Rhoades oli professori. Hän tarjoutui jakamaan tutkimuslinjansa Long Islandin Cold Spring Harborin kanssa. Joulukuussa 1941 hänelle tarjottiin tutkijapaikka Cold Spring Harbor Laboratoryssa, joka kuuluu Washingtonin Carnegie-instituutin genetiikan laitokseen. Lopulta hyväksyisin sen.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Kromosomit: mitä ne ovat, ominaisuudet ja miten ne toimivat"

Tutkimukset Cold Spring Harborissa

Työskenneltyään vuoden osa-aikaisesti Cold Spring Harborissa Barbara McClintock hyväksyi kokopäiväisen tutkijan viran Cold Spring Harborissa. Siellä hän jatkoi työtään katkaise-yhdistä-silta-syklissä, joka oli poikkeuksellisen tuottava ajanjakso tieteellisissä julkaisuissa.

Näiden tuottoisten tutkimusten takia, McClintock hänet tunnustettiin vuonna 1944 akateemiseksi tutkijaksi Yhdysvaltain kansallisessa tiedeakatemiassa, ja hän oli kolmas nainen, joka valittiin. Vuotta myöhemmin hänet nimitettiin Genetics Society of America -yhdistyksen presidentiksi, kunnia, jota ei ollut koskaan myönnetty naiselle.

Geneetikko George Beadlen suosituksesta hän teki vuonna 1944 sytogeneettisen analyysin Neurospora crassa -sienestä. Beadle oli osoittanut geeni-entsyymi-suhteen työskentelemällä tämän sienen kanssa ensimmäistä kertaa. McClintock määritti sienen karyotyypin sekä sen elinkaaren ja siitä lähtien N. crassaa käytetään malliorganismina geneettisissä tutkimuksissa.

• Saatat olla kiinnostunut: "Erot mitoosin ja meioosin välillä"

Geenisäätelyn löytäminen

McClintock omisti kesän 1944 geneettisen mosaiikkiilmiön takana olevan biologisen mekanismin löytämiselle, geneettinen sairaus, joka sai saman tähkän siemenille erilaisen värin. Hän löysi kromosomeista (lokuksesta) kaksi paikkaa, jotka hän antoi nimeksi "Disssociator" (Ds) ja "Activator" (Ac). Ds liittyi kromosomien rikkoutumiseen sen lisäksi, että se vaikutti lähellä olevien geenien aktiivisuuteen, kun Ac oli läsnä. Vuonna 1948 hän havaitsi, että molemmat lokukset olivat transponoitavia elementtejä, jotka voivat muuttaa paikkaansa kromosomissa.

McClintock tutki Ac: n ja Ds: n transponoinnin vaikutuksia maissin jyvien värjäytymiskuvioiden analysointi risteytysten sukupolvien aikana. Hänen havainnot saivat hänet päättelemään, että Ac kontrolloi D: n transpositiota kromosomissa 9 ja että sen transpositio oli syy kromosomin hajoamiseen.

Kun Ds liikkuu, aleuronin (maissin siemenen) värin määräävä geeni ilmentyy, koska Ds: n estävä vaikutus menetetään ja sen seurauksena värin ilmaantumista tapahtuu. Tämä transponointi on satunnaista, mikä tarkoittaa, että se ei vaikuta kaikkiin soluihin, mikä selittää miksi mosaiikki esiintyy hedelmättömyydessä. McClintock määritti myös, että Ds: n transponointi määräytyy Ac: n kopioiden lukumäärän mukaan.

50-luvun vuosikymmenen aikana kehitti hypoteesin, joka selitti, kuinka siirrettävät elementit säätelevät geenien toimintaa estäen tai moduloivat niitä. Hän määritteli D: t ja Ac: t ohjausyksiköiksi tai säätelyelementeiksi erottaakseen ne selvästi geeneistä. Tällä hän oletti, että geenisäätely voi selittää kuinka monisoluiset organismit voivat monipuolistaa kunkin solun ominaisuuksia, vaikka niiden genomi on identtinen. Tämä ajatus muutti täysin genomin käsitteen, joka siihen asti tulkittiin pelkäksi staattisiksi ohjeiksi.

McClintockin työ geenisäätely- ja ohjauselementeistä oli niin monimutkaista ja uutta, että muu tiedeyhteisö suhtautui hänen löytöihinsä hieman epäluuloisesti. Itse asiassa hän itse kuvaili tätä vastausta hämmennyksen ja vihamielisyyden sekoituksena. Tästä huolimatta McClintock meni eteenpäin ja jatkoi tutkimuslinjaansa.

Myöhemmin hän tunnistaa uuden säätelyelementin nimeltä "Supressor-mutator" (Spm), joka, vaikka se oli samanlainen kuin Ac ja Ds, suoritti monimutkaisempia toimintoja. Kuitenkin, kun otetaan huomioon tiedeyhteisön tuolloiset reaktiot ja McClintockin käsitys että hän ajautui pois valtavirran tieteestä, sai hänet lopettamaan julkaisunsa tuloksia.

Tunnustukset ja viimeiset vuodet

Vuonna 1967 McClintock jäi eläkkeelle tehtävästään Carnegie Institutionissa., joka on nimetty saman jäseneksi. Tämän eron ansiosta hän pystyi jatkamaan työskentelyä emeritustieteilijänä Cold Spring Harbor Laboratoryssa jatko-opiskelijoidensa kanssa. Itse asiassa hän pysyi laboratorion sidoksissa kuolemaansa asti.

Vuonna 1973 hän myönsi syyn, miksi hän päätti olla julkaisematta havaintojaan sääntelyelementeistä huolimatta siitä, että hän jatkoi tutkimuksia. Hän kommentoi, että hänen laboratoriokokemuksensa vuoksi on erittäin vaikeaa saada toinen henkilö tietoiseksi hänen lausumattomistaan ​​oletuksillaan. Hän katsoi, että monien tiedemiesten kiinteistä ideoista johtuen joitakin edistysaskeleita ei voida jakaa tietyllä hetkellä, koska kritiikki on varmaa. Sinun on odotettava käsitteellisen muutoksen tapahtumista ja ilmoitettava niistä oikeaan aikaan.

Hänen kokemuksensa vahvisti hänen mielipiteitään tässä asiassa, Kesti vuosikymmeniä, ennen kuin heidän havainnot otettiin huomioon. Barbara McClintockin työtä arvostettiin täysin vasta, kun geneetikko François Jacob ja Jacques Monod pääsivät 1960-luvulla samanlaisiin johtopäätöksiin. vastaavat tutkimukset, jotka esiteltiin vuoden 1961 teoksessa "Geneettiset säätelymekanismit proteiinien synteesissä". proteiinit"). McClintock luki työn ja vertasi havaintojaan ranskalaisten esittämiin havaintoihin.

Onneksi, McClintock sai lopulta laajan tunnustuksen työstään. Hänen löytämistään transponoinnista arvostettiin, kun muut kirjoittajat kuvasivat saman prosessin bakteereista ja hiivoista 1960- ja 1970-luvuilla. 70-luvulla Ac ja Ds kloonattiin, mikä osoitti, että ne olivat luokan II transposoneja.

Ac on täydellinen transposoni, joka koodaa sekvenssissään toiminnallista transposaasia, joka mahdollistaa elementin liikkumisen genomin läpi. Sen sijaan Ds koodaa ei-toiminnallista, mutatoitunutta versiota transposaasista ja vaatii Ac: n läsnäolon hypätäkseen genomiin, mikä sopii McClintockin toiminnalliseen kuvaukseen. Myöhemmät tutkimukset osoittivat, että nämä sekvenssit eivät liiku, jos niitä ei stressata, kuten katkeaa säteilytyksen tai muun vaikutuksesta, tästä syystä sen aktivaatio voisi tarjota evoluution lähteen vaihtelua.

McClintock ymmärsivät näiden aineiden roolin evolutionaarisina aineina ennen kuin muutkaan tiedemiehet epäilivät sitä. Itse asiassa nykyään Ac / Ds -järjestelmää käytetään mutageneesityökaluna kasveissa, karakterisoimaan geenejä, joilla on tuntematon toiminta, ja muissa lajeissa kuin maissin lajeissa.

Barbara sen ansiosta, että hänen löytönsä totuus ja hänen työnsä arvo, jota voidaan soveltaa kasvitieteen alan ulkopuolelle, vihdoin tunnistettiin McClintock sai Nobelin fysiologian palkinnon vuonna 1983, koska hän oli seitsemäs nainen, joka on saanut sen ja toisin kuin muissa tapauksissa, vain yksi. henkilö. Yleensä tiede-Nobel-palkinto menee tutkimusryhmille, mutta koska McClintock joutui toimimaan itsenäisenä ammatinharjoittajana suurimman osan elämästään, kunnia meni hänelle yksin.

Barbara McClintock kuoli luonnollisiin syihin 2. syyskuuta 1992 Huntingtonin sairaalassa, lähellä Cold Spring Harbor -laboratoriota, jossa hän eli niin monta hetkeä. Hän oli 90-vuotias, ja kuoliko hän jättämättä jälkeläisiä tai koskaan naimisissa?