Barbara McClintock: biografi dan kontribusi ilmuwan Amerika ini

Meskipun pada tahun 1930-an sudah diduga bahwa kromosom menyimpan gen, potongan-potongan materi genetik yang mengkode siapa kita, ini tidak terbukti secara empiris. Banyak yang telah mencoba, tetapi tidak ada yang menemukan bukti visual dari hubungan kromosom-gen.

Tetapi Barbara McClintock tiba, yang dengan tanaman jagungnya yang ditanam sendiri, akan dapat membuktikannya, terlepas dari kenyataan bahwa banyak yang melihatnya sebagai ahli botani belaka dengan suasana ahli genetika.

Sosok peneliti ini adalah seseorang yang, karena betapa majunya dia pada zamannya, disalahpahami. Selanjutnya kita akan menemukan bagaimana kisahnya biografi Barbara McClintock, di mana kita akan melihat mengapa hal itu begitu penting bagi sejarah genetika.

• Artikel terkait: "Rosalind Franklin: biografi dan kontribusi ahli kimia Inggris ini"

Biografi Singkat Barbara McClintock

Barbara McClintock adalah seorang ilmuwan Amerika yang mengkhususkan diri dalam sitogenetika yang dianugerahi Hadiah Nobel dalam Kedokteran atau Fisiologi pada tahun 1983, menjadi wanita ketujuh yang menerima pengakuan tersebut.

Pekerjaan mereka secara akurat menjawab pertanyaan paling menarik tahun 1930-an: dalam struktur sel apa gen ditemukan? Penelitian McClintock, bersama dengan mahasiswa doktoralnya Harriet Creighton, berfungsi untuk menunjukkan secara empiris bahwa gen terletak pada kromosom. Karyanya dengan tanaman jagung disediakan untuk pertama kalinya hubungan visual antara sifat-sifat tertentu yang diwariskan dan basisnya pada kromosom.

Penelitian mereka juga menemukan bahwa gen tidak selalu menempati tempat yang sama pada kromosom. McClintock menemukan transposisi gen, sesuatu yang bertentangan dengan gagasan pada masanya bahwa materi genetik itu statis. Oleh karena itu, itu adalah elemen yang jauh lebih kompleks dan fleksibel daripada yang diasumsikan pada saat itu, struktur dinamis yang mampu mengatur ulang dirinya sendiri.

• Anda mungkin tertarik pada: "Gregor Mendel: Biografi Bapak Genetika Modern"

Masa kecil dan remaja

Barbara McClintock lahir di Hartford, Connecticut (Amerika Serikat) pada 16 Juni 1902. Dia awalnya terdaftar sebagai Eleanor, tetapi setelah empat bulan pendaftaran diubah menjadi nama yang dia kenal, Barbara. Dia adalah putri ketiga dari pernikahan dokter Thomas Henry McClintock dan Sara Handy McClintock. Dia menunjukkan kedekatan yang lebih besar dengan ayahnya daripada ibunya dan, di masa dewasa mereka, menekankan bahwa keduanya sangat mendukung, meskipun hubungan dengan ibunya agak dingin.

McClintock menunjukkan kemandirian yang luar biasa sejak dia kecil, sesuatu yang dia sendiri akan gambarkan sebagai kemampuan hebat untuk menyendiri. Sejak usia tiga tahun hingga sekolah, McClintock tinggal bersama paman-pamannya di lingkungan itu. dari Brooklyn, New York, untuk membantu keluarganya secara finansial sementara ayahnya mendirikan ruang konsultasi.

Ia menyelesaikan pendidikan menengahnya di Erasmus Hall High School di Brooklyn. Sejak usia muda ia menunjukkan minat dalam sains, sehingga ia memutuskan untuk melanjutkan studinya di Cornell University. Ibunya menentang hal ini, tidak ingin putrinya menerima pendidikan tinggi, percaya bahwa hal itu mengganggu peluang mereka untuk menikah. Ditambah lagi, keluarga tersebut sedang mengalami masalah keuangan tertentu yang mencegah mereka membayar biaya kuliah anak-anak mereka di universitas.

Untungnya, Barbara McClintock dapat menghadiri Sekolah Pertanian Cornell tanpa membayar uang sekolah, dan setelah menyelesaikannya pendidikan menengah, ia mampu menggabungkan pekerjaannya di kantor pekerjaan dengan pelatihan otodidak yang berasal dari pergi ke perpustakaan publik. Akhirnya dan berkat campur tangan ayahnya, ia mulai menghadiri Cornell pada tahun 1919 di mana kesuksesannya tidak akan tercapai hanya akademis tetapi juga sosial, terpilih sebagai presiden asosiasi mahasiswa pada awalnya kursus.

• Artikel terkait: "Genetika dan perilaku: apakah gen menentukan bagaimana kita bertindak?"

Pelatihan dan Penelitian di Cornell

McClintock mulai belajar di Sekolah Pertanian Cornell pada tahun 1919, di mana ia akan belajar botani dan memperoleh gelar Bachelor of Science (BSc) pada tahun 1923. Ketertarikannya pada genetika dibangkitkan pada tahun 1921, ketika ia mengikuti kursus pertama dalam mata pelajaran itu, yang dipimpin oleh pemulia tanaman dan ahli genetika C. B. Hutchison. Karena minat McClintock yang besar, Hutchinson mengundangnya untuk mengikuti kursus genetika lulusan pada tahun 1922. Ini akan menandai sebelum dan sesudah karir McClintock, memfokuskan upaya vitalnya untuk menyelidiki genetika.

Baik saat belajar gelar dan sudah bekerja sebagai profesor botani, McClintock mendedikasikan dirinya untuk apa yang saat itu merupakan bidang baru dari sitogenetika jagung. Kelompok penelitiannya terdiri dari pemulia tanaman dan ahli sitologi, termasuk Charles R. Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle, dan Harriet Creighton.

Tujuan utama dari pekerjaan McClintock pada saat itu adalah untuk mengembangkan teknik untuk memvisualisasikan dan mengkarakterisasi kromosom jagung. Dia menciptakan teknik berdasarkan pewarnaan carmine untuk dapat melihat kromosom ini melalui mikroskop cahaya, menunjukkan untuk pertama kalinya bentuk sepuluh kromosom pada jagung. Dengan mempelajari morfologi kromosom-kromosom ini, ia mampu menghubungkan karakter-karakter yang diwarisi bersama dengan segmen-segmen kromosom dan memastikan bahwa kromosom adalah rumah dari gen.

Pada tahun 1930, Barbara McClintock adalah orang pertama yang menggambarkan persilangan yang terjadi antara kromosom homolog selama meiosis. Bersama dengan mahasiswa tesis doktornya, Harriet Creighton, pada tahun 1931 ia menunjukkan bahwa ada hubungan antara persilangan kromosom meiosis ini dan rekombinasi sifat-sifat yang diwariskan. McClintock dan Creighton menemukan bahwa rekombinasi kromosom dan fenotipe yang dihasilkan menghasilkan pewarisan sifat baru.

Selama musim panas tahun 1931 dan 1932 ia bekerja di Missouri dengan ahli genetika bergengsi Lewis Stadler, yang menunjukkan kepadanya penggunaan sinar-X sebagai elemen yang mampu menginduksi mutasi. Dengan menggunakan galur jagung yang mengalami mutagen, McClintock mengidentifikasi kromosom cincin, yaitu struktur DNA sirkular yang dihasilkan dengan menggabungkan ujung kromosom tunggal yang diiradiasi. Selama periode ini ia juga menunjukkan keberadaan pengatur nukleolus di wilayah kromosom 6 jagung, yang telah terbukti penting untuk perakitan nukleolus.

Barbara McClintock dianugerahi beasiswa Yayasan Guggenheim yang membayar enam bulan magangnya di Jerman selama tahun 1933 dan 1934. Rencana awalnya adalah bekerja dengan ahli genetika Curt Stern, seorang peneliti yang mendemonstrasikan kawin silang di Drosophila (lalat) selama berminggu-minggu. setelah dia dan Creighton melakukan hal yang sama dengan jagung, tetapi kebetulan Stern berimigrasi ke Amerika di sana momen. Untuk alasan ini, laboratorium yang akhirnya menerima McClintock adalah Richard B. Goldschmidt.

Karena ketegangan politik di Jerman pada saat itu, di mana ia melihat bagaimana kebangkitan Nazi akan segera terjadi, McClintock kembali ke Cornell., di mana itu akan tetap sampai 1936. Tahun itu ia memperoleh posisi asisten profesor di Departemen Botani di Universitas Missouri-Columbia.

• Anda mungkin tertarik pada: "Perbedaan DNA dan RNA"

Pengalaman di Missouri

Sementara di University of Missouri, McClintock melanjutkan garis mutagenesis sinar-X. Dia mengamati bahwa kromosom pecah dan menyatu dalam kondisi ini, tetapi sel endosperma juga melakukannya secara spontan. Menemukan caranya ujung kromatid yang rusak bergabung setelah replikasi DNA pada fase mitosis.

Secara khusus, pada anafase kromosom yang rusak membentuk jembatan kromatid, yang menghilang ketika kromatid bergerak menuju kutub sel. Pecahan ini menghilang, membentuk persatuan selama interfase mitosis berikutnya, mengulangi siklus dan menyebabkan mutasi besar-besaran, yang menyebabkan munculnya endosperma beraneka ragam.

Siklus pemecahan, penggabungan, dan penyambungan kromosom ini dianggap sebagai penemuan penting pada saat itu.. Pertama, karena menunjukkan bahwa pengikatan kromosom bukanlah proses acak, dan kedua, karena mengidentifikasi mekanisme untuk produksi mutasi skala besar. Faktanya, temuan ini sangat penting sehingga masih digunakan sampai sekarang, terutama dalam studi penelitian kanker.

Meskipun penelitiannya menghasilkan tunas yang sangat hijau di Missouri, McClintock sama sekali tidak puas dengan posisinya. Dia merasa dikucilkan dari rapat fakultas dan tidak diberitahu tentang lowongan di institusi lain. Terlepas dari kenyataan bahwa pada awalnya ia mendapat banyak dukungan dari rekan-rekannya, daya saing akademik dan fakta bahwa dia adalah wanita yang mandiri dan kesepian membuatnya menjadi terasing dalam penyelidikannya setiap saat plus.

Sebuah anekdot tidak menyenangkan yang akan menunjukkan betapa sedikitnya dia dihargai oleh beberapa rekannya adalah bahwa Pada tahun 1936, pengumuman pertunangan untuk seorang wanita dengan nama dan nama keluarga yang sama muncul di koran. Salah mengira wanita ini adalah dia, kepala departemennya mengancam akan memecatnya jika dia menikah. Saat itu McClintock sudah menjadi wakil presiden dari Masyarakat Genetika Amerika.

McClintock telah kehilangan kepercayaan pada koordinator Stadler dan administrasi Universitas Missouri. Oleh karena itu, ketika pada tahun 1941 ia menerima undangan dari direktur Departemen Genetika di Laboratorium Cold Spring Harbor untuk menghabiskan musim panas di sana, ia langsung menerimanya. Dia melakukannya sebagai cara mencari pekerjaan di tempat selain Missouri, mencoba peruntungannya.

Juga sekitar waktu ini dia akan menerima posisi profesor tamu di Universitas Columbia, di mana rekannya Marcus Rhoades adalah seorang profesor. Dia menawarkan untuk berbagi bidang penelitiannya dengan Cold Spring Harbor di Long Island. Pada bulan Desember 1941 ia ditawari posisi penelitian di Cold Spring Harbor Laboratory, milik Departemen Genetika dari Carnegie Institution of Washington. Saya akhirnya akan menerimanya.

• Artikel terkait: "Kromosom: apa itu, karakteristik dan cara kerjanya"

Investigasi di Cold Spring Harbor

Setelah satu tahun bekerja paruh waktu di Cold Spring Harbor, Barbara McClintock menerima posisi penyelidik penuh waktu di Cold Spring Harbor. Di sana ia akan melanjutkan karyanya pada siklus break-merge-bridge, menjadi periode yang luar biasa produktif dalam publikasi ilmiah.

Karena investigasi yang produktif ini, McClintock diakui pada tahun 1944 sebagai akademisi di National Academy of Sciences Amerika Serikat, menjadi wanita ketiga yang terpilih. Setahun kemudian dia diangkat menjadi presiden Masyarakat Genetika Amerika, suatu kehormatan yang belum pernah diberikan kepada seorang wanita.

Atas rekomendasi ahli genetika George Beadle, pada tahun 1944 ia melakukan analisis sitogenetik pada jamur Neurospora crassa. Beadle telah menunjukkan hubungan gen-enzim dengan bekerja dengan jamur ini untuk pertama kalinya. McClintock menentukan kariotipe jamur serta siklus hidupnya dan, sejak itu, N. crassa digunakan sebagai organisme model dalam studi genetik.

• Anda mungkin tertarik pada: "Perbedaan antara mitosis dan meiosis"

Penemuan regulasi gen

McClintock mendedikasikan musim panas 1944 untuk menemukan mekanisme biologis di balik fenomena mosaik genetik, suatu kondisi genetik yang menyebabkan biji jagung yang sama memiliki warna yang berbeda. Dia menemukan dua tempat pada kromosom (lokus) yang dia beri nama "Dissociator" (Ds) dan "Activator" (Ac). Ds terkait dengan kerusakan kromosom, selain mempengaruhi aktivitas gen terdekat ketika Ac hadir. Pada tahun 1948 ia menemukan bahwa kedua lokus adalah elemen transposable yang dapat mengubah tempat mereka pada kromosom.

McClintock mempelajari efek transposisi Ac dan Ds menganalisis pola pewarnaan pada biji jagung dari generasi ke generasi persilangan. Pengamatannya membawanya untuk menyimpulkan bahwa Ac mengendalikan transposisi Ds pada kromosom 9, dan bahwa transposisinya adalah penyebab kerusakan kromosom.

Ketika Ds bergerak, gen yang menentukan warna aleuron (biji jagung) diekspresikan, karena efek represi Ds hilang dan, akibatnya, munculnya warna. Transposisi ini acak, yang berarti tidak akan mempengaruhi semua sel, yang menjelaskan mengapa mosaik terjadi pada ketidakberhasilan. McClintock juga menentukan bahwa transposisi Ds ditentukan oleh jumlah salinan Ac.

Selama dekade 50' mengembangkan hipotesis yang menjelaskan bagaimana elemen transposabel mengatur aksi gen, menghambat atau memodulasinya. Dia mendefinisikan Ds dan Ac sebagai unit kontrol atau elemen pengatur, untuk secara jelas memisahkan mereka dari gen. Dengan ini ia berhipotesis bahwa regulasi gen dapat menjelaskan bagaimana organisme multiseluler dapat mendiversifikasi karakteristik setiap sel, meskipun genom mereka identik. Ide ini benar-benar mengubah konsep genom, yang sampai saat itu ditafsirkan sebagai serangkaian instruksi statis belaka.

Karya McClintock tentang regulasi gen dan elemen kontrol sangat kompleks dan baru sehingga komunitas ilmiah lainnya agak curiga dengan penemuannya. Bahkan, dia sendiri menggambarkan respons itu sebagai campuran antara kebingungan dan permusuhan. Meskipun demikian, McClintock tetap melanjutkan penyelidikannya.

Kemudian, ia akan mengidentifikasi elemen regulasi baru yang disebut "Supressor-mutator" (Spm), yang meskipun mirip dengan Ac dan Ds, menjalankan fungsi yang lebih kompleks. Namun, mengingat reaksi komunitas ilmiah pada waktu itu dan persepsi McClintock bahwa dia menjauh dari sains arus utama, menyebabkan dia berhenti menerbitkan karyanya hasil.

Pengakuan dan tahun-tahun terakhir

Pada tahun 1967 McClintock pensiun dari jabatannya di Carnegie Institution., yang bernama anggota terhormat yang sama. Perbedaan ini memungkinkan dia untuk terus bekerja sebagai ilmuwan emeritus di Cold Spring Harbor Laboratory bersama rekan-rekan mahasiswa pascasarjananya. Faktanya, dia tetap berafiliasi dengan laboratorium sampai hari kematiannya.

Pada tahun 1973, dia mengakui alasan mengapa dia memutuskan untuk tidak melanjutkan mempublikasikan temuannya tentang elemen regulasi, meskipun terus menyelidikinya sendiri. Dia berkomentar bahwa karena pengalamannya di laboratorium, sangat sulit untuk membuat orang lain menyadari asumsinya yang tidak terucapkan. Dia menganggap bahwa, karena ide-ide tetap dari banyak ilmuwan, beberapa kemajuan tidak dapat dibagikan pada saat tertentu, karena kritik akan terjamin. Anda harus menunggu perubahan konseptual terjadi dan mengomunikasikannya pada waktu yang tepat.

Pengalamannya memberi kekuatan pada pendapatnya dalam hal ini, Butuh beberapa dekade agar temuan mereka diperhitungkan. Karya Barbara McClintock baru dihargai sepenuhnya ketika, pada 1960-an, ahli genetika François Jacob dan Jacques Monod mencapai kesimpulan serupa dengan studi masing-masing, disajikan dalam karya 1961 berjudul "Mekanisme pengaturan genetik dalam sintesis protein". protein"). McClintock membaca karya tersebut dan membandingkan temuannya dengan temuan yang diajukan oleh Prancis.

Untung, McClintock akhirnya dikenal luas untuk karyanya. Penemuan transposisinya dihargai ketika proses yang sama ini dijelaskan oleh penulis lain pada bakteri dan ragi pada 1960-an dan 1970-an. Pada tahun 70-an, Ac dan Ds dikloning, menunjukkan bahwa mereka adalah transposon kelas II.

Ac adalah transposon lengkap, mengkodekan dalam urutan transposase fungsional, yang memungkinkan pergerakan elemen melalui genom. Sebaliknya, Ds mengkodekan versi transposase yang tidak berfungsi dan bermutasi dan membutuhkan kehadiran Ac untuk melompat ke dalam genom, sesuatu yang sesuai dengan deskripsi fungsional McClintock. Studi selanjutnya menunjukkan bahwa urutan ini tidak bergerak jika tidak ditekan, seperti break oleh iradiasi atau lainnya, untuk alasan ini aktivasinya dapat memberikan sumber evolusi variabilitas.

McClintock memahami peran agen-agen ini sebagai agen evolusi bahkan sebelum ilmuwan lain mencurigainya. Bahkan, saat ini sistem Ac/Ds digunakan sebagai alat mutagenesis pada tanaman, untuk mengkarakterisasi gen yang belum diketahui fungsinya dan pada spesies selain jagung.

Berkat fakta bahwa kebenaran temuannya dan nilai karyanya, yang dapat diterapkan di luar bidang botani, akhirnya diakui, Barbara McClintock menerima Hadiah Nobel dalam Fisiologi pada tahun 1983, menjadi wanita ketujuh yang mendapatkannya dan, tidak seperti kesempatan lain, hanya menerimanya satu kali. orang. Biasanya, Hadiah Nobel dalam Ilmu Pengetahuan diberikan kepada tim peneliti, tetapi karena McClintock harus bekerja sendiri untuk sebagian besar hidupnya, penghargaan itu diberikan kepadanya sendiri.

Barbara McClintock meninggal karena sebab alami pada tanggal 2 September 1992 di Rumah Sakit Huntington, dekat Laboratorium Pelabuhan Mata Air Dingin tempat dia tinggal begitu lama. Dia berusia sembilan puluh tahun, dan apakah dia meninggal tanpa meninggalkan keturunan atau pernah menikah?