ברברה מקלינטוק: ביוגרפיה ותרומות של המדען האמריקאי הזה

למרות שבשנות ה-30 כבר עלה חשד שכרומוזומים מכילים גנים, פיסות החומר הגנטי המקודדות למי שאנחנו, הדבר לא הוכח אמפירית. רבים ניסו, אך איש לא מצא הוכחה חזותית לקשר הכרומוזום-גן.

אבל הגיעה ברברה מקלינטוק, שבעזרת צמחי התירס שגודלה לבד, תוכל להוכיח זאת, למרות העובדה שרבים ראו בה בוטנאית בלבד עם אווירה של גנטיקאי.

דמותה של חוקרת זו היא של אדם שבגלל עד כמה היא הייתה מתקדמת לתקופתה, לא הובנה לא נכון. בהמשך נגלה מה עבר הסיפור שלו ביוגרפיה של ברברה מקלינטוק, שבו נראה מדוע זה היה כל כך חשוב להיסטוריה של הגנטיקה.

• מאמר קשור: "רוזלינד פרנקלין: ביוגרפיה ותרומות של כימאי בריטי זה"

ביוגרפיה קצרה של ברברה מקלינטוק

ברברה מקלינטוק הייתה מדענית אמריקאית המתמחה בציטוגנטיקה שזכתה בפרס נובל לרפואה או פיזיולוגיה בשנת 1983, בהיותה האישה השביעית שזוכה להכרה כזו.

עבודתם ענתה במדויק על השאלה המעניינת ביותר של שנות ה-30: באיזה מבנה של התא נמצאים גנים? המחקר של מקלינטוק, יחד עם הדוקטורנט שלו הרייט קרייטון, שימשו להדגים אמפירית שגנים ממוקמים על כרומוזומים. עבודתו עם צמחי תירס סיפקה לראשונה קשר חזותי בין תכונות תורשתיות מסוימות והבסיס שלהן על כרומוזומים.

המחקר שלהם גם מצא שגנים לא תמיד תופסים את אותו מקום בכרומוזום. מקלינטוק גילה את הטרנספוזיציה של גנים, דבר שהתנגש עם הרעיון של זמנו שחומר גנטי הוא סטטי. זה היה, אם כן, אלמנט מורכב וגמיש הרבה יותר ממה שהניחו אז, מבנה דינמי המסוגל לארגן את עצמו מחדש.

• אולי יעניין אותך: "גרגור מנדל: ביוגרפיה של אבי הגנטיקה המודרנית"

ילדות והתבגרות

ברברה מקלינטוק נולדה בהרטפורד, קונטיקט (ארצות הברית) ב-16 ביוני 1902. היא נרשמה בתחילה כאלינור, אך לאחר ארבעה חודשים שונה הרישום לשם שבו היא הייתה מוכרת, ברברה. היא הייתה הבת השלישית בנישואיהם של הרופא תומס הנרי מקלינטוק ושרה הנדי מקלינטוק. היא הפגינה קרבה גדולה יותר לאביה מאשר לאמה, ובבגרותן הדגישה ששניהם תמכו מאוד, למרות שהיחסים עם אמה היו קרים למדי.

מקלינטוק הפגינה עצמאות רבה מאז שהייתה קטנה, משהו שהיא עצמה הייתה מתארת ​​כיכולת נהדרת להיות לבד. מגיל שלוש ועד לבית הספר, גר מקלינטוק עם דודיו בשכונה. מברוקלין, ניו יורק, כדי לעזור למשפחתו כלכלית בזמן שאביו הקים א חדר ייעוץ.

הוא סיים את לימודיו התיכוניים בבית הספר התיכון ארסמוס הול בברוקלין. מגיל צעיר גילה עניין במדע, ולכן החליט להמשיך את לימודיו באוניברסיטת קורנל. אמה התנגדה לכך, לא רצתה שבנותיה יקבלו השכלה גבוהה, מתוך אמונה שזה פוגע בסיכויי הנישואין שלהן. נוסף על כך, המשפחה עברה בעיות כלכליות מסוימות שמנעו מהם לשלם עבור לימודי ילדיהם באוניברסיטה.

למרבה המזל, ברברה מקלינטוק הצליחה ללמוד בבית הספר לחקלאות קורנל מבלי לשלם שכר לימוד, ולאחר שסיימה את לימודיה. השכלה תיכונית, הוא הצליח לשלב את עבודתו בלשכת תעסוקה עם הכשרה אוטודידקטית שנגזרת מהליכה לספרייה פּוּמְבֵּי. לבסוף ובזכות התערבותו של אביו, הוא החל ללמוד בקורנל ב-1919 שם הצלחתו לא תהיה. רק אקדמי אבל גם חברתי, שנבחר לנשיאות אגודת סטודנטים בראשונה קוּרס.

• מאמר קשור: "גנטיקה והתנהגות: האם הגנים מחליטים כיצד אנו פועלים?"

הדרכה ומחקר בקורנל

מקלינטוק החל ללמוד בבית הספר לחקלאות קורנל ב-1919, שם ילמד בוטניקה ויקבל את התואר הראשון שלו במדעים (BSc) ב-1923. התעניינותו בגנטיקה התעוררה בשנת 1921, בזמן שהוא השתתף בקורס הראשון בנושא זה, בהנחיית מגדל הצמחים והגנטיקאי סי. ב. האצ'יסון. בגלל העניין הרב של מקלינטוק, האצ'ינסון הזמין אותה להשתתף בקורס גנטיקה לתואר שני ב-1922. זה יסמן לפני ואחרי בקריירה של מקלינטוק, תוך מיקוד מאמציו החיוניים בהתעמקות בגנטיקה.

גם תוך כדי לימודי התואר וכבר עבד כפרופסור לבוטניקה, מקלינטוק הקדיש את עצמו למה שהיה אז תחום חדש של ציטוגנטיקה של תירס. קבוצת המחקר שלו כללה מגדלי צמחים וציטולוגים, כולל צ'ארלס ר. ברנהאם, מרקוס רואדס, ג'ורג' וולס בידל והרייט קרייטון.

המטרה העיקרית של עבודתו של מקלינטוק באותה תקופה הייתה לפתח טכניקות להמחשה ואפיון של כרומוזומי תירס. הוא יצר טכניקה המבוססת על צביעת קרמין כדי להיות מסוגל לראות את הכרומוזומים הללו באמצעות מיקרוסקופ אור, המראה לראשונה את צורתם של עשרת הכרומוזומים בתירס. על ידי לימוד המורפולוגיה של הכרומוזומים הללו, הוא הצליח לקשר בין דמויות שעברו בתורשה יחד עם מקטעים כרומוזומליים ולאשר שהכרומוזומים הם הבית של הגנים.

בשנת 1930, ברברה מקלינטוק היה האדם הראשון שתיאר את ההצלבות המתרחשות בין כרומוזומים הומולוגיים במהלך המיוזה. יחד עם סטודנטית לעבודת הדוקטורט שלו, הרייט קרייטון, בשנת 1931 הוא הוכיח שיש קשר בין הצלבה כרומוזומלית מיוטית זו לבין שילוב מחדש של תכונות תורשתיות. מקלינטוק וקרייטון גילו ששילוב כרומוזומים והפנוטיפ שנוצר הביאו להורשה של תכונה חדשה.

במהלך הקיץ של 1931 ו-1932 הוא עבד במיזורי עם הגנטיקאי היוקרתי לואיס סטדלר, שהראה לו את השימוש בקרני רנטגן כאלמנט המסוגל לעורר מוטציות. באמצעות קווי תירס שעברו מוטציה, זיהה מקלינטוק כרומוזומים טבעתיים, כלומר מבני DNA מעגליים שנוצרו על ידי איחוי קצוות של כרומוזום מוקרן בודד. במהלך תקופה זו הוא גם הדגים את קיומו של המארגן הגרעיני באזור של כרומוזום תירס 6, אשר הוכח כחיוני להרכבת הגרעין.

ברברה מקלינטוק זכתה במלגת קרן גוגנהיים ששילמה עבור ששת חודשי התלמדותה בגרמניה במהלך 1933 ו-1934. התוכנית הראשונית שלו הייתה לעבוד עם הגנטיקאי קורט סטרן, חוקר שהדגים השתלבות בתסיסנית (זבובים) במשך שבועות. אחרי שהיא וקרייטון עשו את אותו הדבר עם התירס, אבל קרה שסטרן היגר לאמריקה ממש שם רֶגַע. מסיבה זו, המעבדה שקיבלה בסופו של דבר את מקלינטוק הייתה ריצ'רד ב. גולדשמידט.

עקב המתיחות הפוליטית בגרמניה באותה תקופה, בה ראה כיצד עליית הנאצים קרובה, חזר מקלינטוק לקורנל., שם יישאר עד 1936. באותה שנה היא קיבלה את תפקיד עוזר פרופסור במחלקה לבוטניקה באוניברסיטת מיזורי-קולומביה.

• אולי יעניין אותך: "הבדלים בין DNA ל-RNA"

חוויות במיזורי

בהיותו באוניברסיטת מיזורי, מקלינטוק המשיך את קו המוטגנזה של קרני רנטגן. הוא הבחין כי כרומוזומים נשברו והתמזגו בתנאים אלו, אך גם תאי אנדוספרם עשו זאת באופן ספונטני. גילה איך הקצוות של הכרומטידות השבורות חוברו לאחר שכפול ה-DNA בשלב המיטוזה.

באופן ספציפי, באנפאזה הכרומוזומים השבורים יצרו גשר כרומטידי, שנעלם כאשר הכרומטידים נעו לכיוון קטבי התא. הקרעים הללו נעלמו, ויצרו איחודים במהלך השלב של המיטוזה הבאה, חוזרים על המחזור וגורמים למוטציות מסיביות, שהובילו להופעת אנדוספרם סַסגוֹנִי.

מחזור זה של שבירת כרומוזומים, מיזוג וגישור נחשב לתגלית מכרעת באותה תקופה.. ראשית, משום שהיא הראתה שקשירת כרומוזומים אינה תהליך אקראי, ושנית, משום שהיא זיהתה מנגנון לייצור מוטציות בקנה מידה גדול. למעשה, ממצא זה חשוב עד כדי כך שהוא משמש עד היום, במיוחד בחקר חקר הסרטן.

למרות שהמחקר שלה הוליד זרעים ירוקים מאוד במיזורי, מקלינטוק כלל לא הייתה מרוצה מהעמדה שלה. היא חשה מודרת מישיבות סגל ולא קיבלה הודעה על משרות פנויות במוסדות אחרים. למרות העובדה שבתחילת הדרך הייתה לו תמיכה רבה מעמיתיו, התחרותיות האקדמית והעובדה היותה אישה עצמאית ובודדה גרם לה להתנכר בחקירותיה בכל פעם ועוד.

אנקדוטה לא נעימה שתראה עד כמה הוא מוערך מעט על ידי חלק מבני גילו ב-1936 הופיעה ב-1936 הודעת אירוסין לאישה בעלת אותו שם ושם משפחה עיתונים. בהתחשב באישה הזו, ראש המחלקה שלה איים לפטר אותה אם תתחתן. אז מקלינטוק כבר היה סגן נשיא האגודה הגנטית של אמריקה.

מקלינטוק איבד את האמון במתאם שלו סטדלר ובמנהלת אוניברסיטת מיזורי. לכן, כאשר קיבל בשנת 1941 הזמנה ממנהל המחלקה לגנטיקה במעבדת Cold Spring Harbor לבלות שם את הקיץ, הוא נענה לה מיד. הוא עשה זאת כדרך לחפש עבודה במקום אחר מלבד מיזורי, מנסה את מזלו.

כמו כן, בערך בזמן הזה הוא יקבל את תפקיד הפרופסור אורח באוניברסיטת קולומביה, שם היה עמיתו מרקוס רואדס פרופסור. הוא הציע לחלוק את קו המחקר שלו עם נמל ה-Cold Spring של לונג איילנד. בדצמבר 1941 הוצע לו משרת מחקר במעבדת Cold Spring Harbor, השייכת למחלקה לגנטיקה של מכון קרנגי בוושינגטון. בסופו של דבר הייתי מקבל את זה.

• מאמר קשור: "כרומוזומים: מה הם, מאפיינים וכיצד הם פועלים"

חקירות בנמל קולד ספרינג

לאחר שנה שעבדה במשרה חלקית ב-Cold Spring Harbor, ברברה מקלינטוק קיבלה משרת חוקרת במשרה מלאה ב-Cold Spring Harbor. שם הוא ימשיך את עבודתו על מחזור הפריצה-מיזוג-גשר, בהיותו תקופה פורייה במיוחד בפרסומים מדעיים.

בגלל החקירות הפוריות האלה, מקלינטוק הוכרה בשנת 1944 כאקדמאית באקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית, בהיותה האישה השלישית שנבחרה. שנה לאחר מכן היא נבחרה לנשיא האגודה הגנטית של אמריקה, כבוד שמעולם לא הוענק לאישה.

בהמלצת הגנטיקאי ג'ורג' בידל, ב-1944 הוא ערך ניתוח ציטוגנטי על פטריית ה-Neurospora crassa. בידל הוכיח קשר בין גנים לאנזים כשעבד עם הפטרייה הזו בפעם הראשונה. מקלינטוק קבע את הקריוטיפ של הפטרייה וכן את מחזור החיים שלה, ומאז, נ. crassa משמש כדגם אורגניזם במחקרים גנטיים.

• אולי יעניין אותך: "הבדלים בין מיטוזה למיוזה"

גילוי של ויסות גנים

מקלינטוק הקדיש את קיץ 1944 לגילוי המנגנון הביולוגי מאחורי תופעת הפסיפס הגנטי, מצב גנטי שגרם לזרעים של אותה אוזן תירס להיות בעלי צבעים שונים. הוא מצא שני מקומות בכרומוזומים (לוקוס) שאותם כינה "דיסוציאטור" (Ds) ו"מפעיל" (Ac). Ds היה קשור לשבירת כרומוזומים, בנוסף להשפעה על פעילות הגנים הסמוכים כאשר Ac היה נוכח. ב-1948 הוא גילה ששני הלוקוסים הם יסודות הניתנים להפיכה שיכולים לשנות את מקומם בכרומוזום.

מקלינטוק חקר את ההשפעות של הטרנספוזיציה של Ac ו-Ds ניתוח דפוסי הצבע בגרעיני התירס לאורך דורות של הצלבות. התצפיות שלו הביאו אותו למסקנה ש-Ac שולט בטרנספוזיציה של Ds בכרומוזום 9, ושהטרנספוזיציה שלו היא הסיבה לפירוק הכרומוזום.

כאשר Ds זז, בא לידי ביטוי הגן הקובע את צבעו של אלורון (זרעי תירס), מאחר שהאפקט המדכא של Ds אובד וכתוצאה מכך מתרחשת הופעת הצבע. טרנספוזיציה זו היא אקראית, מה שאומר שהיא לא תשפיע על כל התאים, מה שמסביר מדוע פסיפס מתרחש בחוסר פרי. מקלינטוק גם קבע שהטרנספוזיציה של Ds נקבעת לפי מספר העותקים של Ac.

במהלך העשור של שנות ה-50' פיתחה השערה שהסבירה כיצד אלמנטים הניתנים להעברה מווסתים את פעולת הגנים, מעכבים או מווסתים אותם. הוא הגדיר את Ds ו-Ac כיחידות בקרה או אלמנטים רגולטוריים, כדי להפריד ביניהם בבירור מהגנים. בכך הוא שיער שוויסות גנים יכול להסביר כיצד אורגניזמים רב-תאיים יכולים לגוון את המאפיינים של כל תא, למרות העובדה שהגנום שלהם זהה. רעיון זה שינה לחלוטין את מושג הגנום, שעד אז התפרש כסט של הוראות סטטיות בלבד.

עבודתו של מקלינטוק על ויסות גנים ואלמנטים בקרה הייתה כל כך מורכבת וחדישה עד כדי כך שאר הקהילה המדעית הייתה קצת חשדנית בתגליותיו. למעשה, היא עצמה תיארה את התגובה הזו כתערובת של תמיהה ועוינות. למרות זאת, מקלינטוק המשיך והמשיך בקו החקירה שלו.

מאוחר יותר, הוא יזהה אלמנט רגולטורי חדש בשם "מדכא-מוטטור" (Spm) שאף על פי שהיה דומה ל-Ac ו-Ds, ביצע פונקציות מורכבות יותר. עם זאת, לאור התגובות של הקהילה המדעית באותה תקופה ותפיסתו של מקלינטוק שהוא מתרחק מהמדע המיינסטרים, גרם לו להפסיק לפרסם את שלו תוצאות.

הכרות ושנים אחרונות

בשנת 1967 פרש מקלינטוק מתפקידו במכון קרנגי., שנקרא חבר מכובד של אותו. הבחנה זו אפשרה לה להמשיך לעבוד כמדענית אמריטוס במעבדת Cold Spring Harbor עם חבריה לתואר שני. למעשה, היא נשארה קשורה למעבדה עד יום מותה.

ב-1973, הוא התוודה על הסיבה לכך שהחליט לא להמשיך ולפרסם את ממצאיו על מרכיבים רגולטוריים, למרות שהמשיך לחקור בעצמו. הוא העיר שבגלל ניסיונו במעבדות, קשה מאוד לגרום לאדם אחר להיות מודע להנחות הבלתי נאמרות שלו. הוא חשב שבגלל רעיונותיהם הקבועים של מדענים רבים, לא ניתן לשתף כמה התקדמות ברגע מסוים, שכן ביקורת תהיה מובטחת. עליך לחכות לשינוי קונספטואלי שיתרחש ולתקשר אותם בזמן הנכון.

הניסיון שלו נתן כוח לדעותיו בעניין זה, עברו עשרות שנים עד שהממצאים שלהם נלקחו בחשבון. עבודתה של ברברה מקלינטוק זכתה להערכה מלאה רק כאשר, בשנות ה-60, הגיעו הגנטיקאים פרנסואה ג'ייקוב וז'אק מונו למסקנות דומות. מחקרים בהתאמה, שהוצגו בעבודה משנת 1961 שכותרתה "מנגנוני ויסות גנטיים בסינתזה של חלבונים". חלבונים"). מקלינטוק קרא את העבודה והשווה את ממצאיו לאלו שהעלו הצרפתים.

לְמַרְבֶּה הַמַזָל, מקלינטוק זכתה לבסוף להכרה רחבה בזכות עבודתה. גילויו של טרנספוזיציה הוערך כאשר אותו תהליך זה תואר על ידי מחברים אחרים בחיידקים ושמרים בשנות ה-60 וה-70. בשנות ה-70, Ac ו-Ds שובטו, מה שהראה שהם טרנספוזונים מסוג II.

Ac הוא טרנספוזון שלם, המקודד ברצף שלו טרנספוסאז פונקציונלי, המאפשר את תנועת היסוד דרך הגנום. במקום זאת, Ds מקודדת גרסה לא פונקציונלית, שעברה מוטציה, של הטרנספוזזה ודורשת נוכחות של Ac על מנת לקפוץ לתוך הגנום, משהו שמתאים לתיאור הפונקציונלי של מקלינטוק. מחקרים מאוחרים יותר הראו שרצפים אלו אינם זזים אם הם אינם לחוצים, כגון הפסקה על ידי הקרנה או אחרים, מסיבה זו הפעלתו יכולה לספק מקור אבולוציוני של הִשׁתַנוּת.

מקלינטוק הבין את תפקידם של סוכנים אלה כסוכנים אבולוציוניים לפני שאפילו מדענים אחרים חשדו בכך. למעשה, כיום מערכת Ac/Ds משמשת ככלי למוטגנזה בצמחים, לאפיון גנים בעלי תפקוד לא ידוע ובמינים שאינם אלו של תירס.

הודות לעובדה שהאמת של ממצאיה וערך עבודתה, החלים מעבר לתחום הבוטניקה, הוכרו לבסוף, ברברה מקלינטוק קיבלה את פרס נובל בפיזיולוגיה ב-1983, כשהיא האישה השביעית שזוכה בו, ובניגוד למקרים אחרים, שקיבלה אותו רק אחת. אדם. בדרך כלל, פרס נובל למדע מגיע לצוותי מחקר, אבל מכיוון שמקלינטוק נאלצה להיות עצמאית במשך רוב חייה, הקרדיט הגיע רק לה.

ברברה מקלינטוק מתה מסיבות טבעיות ב-2 בספטמבר 1992 בבית החולים הנטינגטון, ליד מעבדת Cold Spring Harbor שבו היא חיה כל כך הרבה רגעים. הוא היה בן תשעים, והאם הוא נפטר מבלי שהותיר אחריו צאצאים או שהתחתן אי פעם?