Barbara McClintock: šio amerikiečių mokslininko biografija ir indėlis

Nors 1930-aisiais jau buvo įtariama, kad chromosomose yra genų, genetinės medžiagos gabalėlių, koduojančių, kas mes esame, tai nebuvo empiriškai įrodyta. Daugelis bandė, bet niekas nerado vizualaus chromosomų ir genų ryšio įrodymų.

Tačiau atvyko Barbara McClintock, kuri su savo pačios užaugintais kukurūzų augalais galės tai įrodyti, nepaisant to, kad daugelis ją matė kaip tik botaniką su genetiko oru.

Šios tyrinėtojos figūra yra žmogaus, kuris dėl savo laiko pažangumo buvo nesuprastas. Toliau sužinosime, kokia buvo jo istorija Barbaros McClintock biografija, kuriame pamatysime, kodėl ji buvo tokia svarbi genetikos istorijai.

• Susijęs straipsnis: „Rosalind Franklin: šio britų chemiko biografija ir indėlis“

Trumpa Barbaros McClintock biografija

Barbara McClintock buvo amerikiečių mokslininkė, besispecializuojanti citogenetikos srityje, 1983 m. apdovanota Nobelio medicinos ar fiziologijos premija., būdama septintoji moteris, sulaukusi tokio pripažinimo.

Jų darbas tiksliai atsakė į įdomiausią 1930-ųjų klausimą: kokioje ląstelės struktūroje randami genai? McClintocko tyrimas kartu su jo doktorante Harriet Creighton padėjo empiriškai įrodyti, kad genai yra chromosomose. Jo darbas su kukurūzų augalais pateiktas pirmą kartą

vizualinis ryšys tarp tam tikrų paveldimų požymių ir jų pagrindo chromosomose.

Jų tyrimai taip pat nustatė, kad genai ne visada užima tą pačią vietą chromosomoje. McClintockas atrado genų perkėlimą, o tai prieštarauja jo laikų idėjai, kad genetinė medžiaga buvo statiška. Todėl tai buvo daug sudėtingesnis ir lankstesnis elementas, nei buvo manyta tuo metu, dinamiška struktūra, galinti persitvarkyti.

• Galbūt jus domina: Gregoras Mendelis: Šiuolaikinės genetikos tėvo biografija

Vaikystė ir paauglystė

Barbara McClintock gimė Hartforde, Konektikuto valstijoje (JAV) 1902 m. birželio 16 d.. Iš pradžių ji buvo registruota kaip Eleonora, tačiau po keturių mėnesių registracija buvo pakeista į vardą, kuriuo ji buvo žinoma – Barbara. Ji buvo trečioji gydytojo Thomaso Henry McClintock ir Saros Handy McClintock santuokos dukra. Ji rodė didesnį artumą tėčiui nei mamai ir suaugus pabrėžė, kad abu labai palaikė, nors santykiai su mama buvo gana šalti.

McClintock nuo mažens demonstravo didelę nepriklausomybę, ką ji pati apibūdintų kaip puikų gebėjimą pabūti vienai. Nuo trejų metų iki mokyklos McClintock gyveno su savo dėdėmis kaimynystėje. iš Bruklino, Niujorko, padėti savo šeimai finansiškai, o jo tėvas įsteigė a konsultacijų kambarys.

Vidurinį išsilavinimą jis baigė Erasmus Hall vidurinėje mokykloje Brukline. Nuo mažens jis domėjosi mokslu, todėl nusprendė tęsti studijas Kornelio universitete. Jos mama tam priešinosi, nenorėjusi, kad jos dukros įgytų aukštąjį išsilavinimą, manydamos, kad tai pablogina jų galimybes ištekėti. Be to, šeima išgyveno tam tikras finansines problemas, kurios neleido susimokėti už vaikų studijas universitete.

Laimei, Barbara McClintock galėjo lankyti Kornelio žemės ūkio mokyklą nemokėdama už mokslą ir ją baigusi. vidurinį išsilavinimą, jis sugebėjo derinti darbą įdarbinimo biure su savamoksliu mokymu, įgytu lankantis bibliotekoje viešas. Galiausiai, tėvo įsikišimo dėka, 1919 m. jis pradėjo lankyti Kornelį, kur jo sėkmės nebuvo tik akademinis, bet ir socialinis, pirmą kartą išrinktas studentų asociacijos prezidentu kursą.

• Susijęs straipsnis: "Genetika ir elgesys: ar genai nusprendžia, kaip mes elgiamės?"

Mokymai ir tyrimai Kornelyje

McClintock pradėjo mokytis Kornelio žemės ūkio mokykloje 1919 m, kur studijavo botaniką ir 1923 m. įgijo bakalauro (BSc) laipsnį. Jo susidomėjimas genetika buvo pažadintas 1921 m., kai jis lankė pirmąjį šio dalyko kursą, kuriam vadovavo augalų selekcininkas ir genetikas C. B. Hutchisonas. Dėl didelio McClintocko susidomėjimo Hutchinson pakvietė ją dalyvauti genetikos kurse 1922 m. Tai reikštų prieš ir po McClintocko karjeros, sutelkiant jo gyvybiškai svarbias pastangas gilinantis į genetiką.

Tiek studijuodamas laipsnį, tiek jau dirbdamas botanikos profesoriumi McClintocku atsidėjo tuo metu naujai kukurūzų citogenetikos sričiai. Jo tyrimų grupę sudarė augalų selekcininkai ir citologai, įskaitant Charlesą R. Burnhamas, Marcusas Rhoadesas, George'as Wellsas Beadle'as ir Harriet Creighton.

Pagrindinis McClintocko darbo tikslas tuo metu buvo sukurti kukurūzų chromosomų vizualizavimo ir charakterizavimo metodus. Jis sukūrė techniką, pagrįstą dažymu karminu, kad būtų galima pamatyti šias chromosomas per šviesos mikroskopiją, pirmą kartą parodydamas dešimties chromosomų formą kukurūzuose. Tyrinėdamas šių chromosomų morfologiją, jis sugebėjo susieti simbolius, kurie yra paveldimi kartu su chromosomų segmentais, ir patvirtino, kad chromosomos buvo genų buveinė.

1930 m. Barbara McClintock buvo pirmasis asmuo, kuris apibūdino perėjimą tarp homologinių chromosomų mejozės metu. Kartu su savo daktaro disertacijos studente Harriet Creighton 1931 m. jis įrodė, kad yra ryšys tarp šio mejozinio chromosomų kryžminimo ir paveldimų savybių rekombinacijos. McClintockas ir Creightonas nustatė, kad chromosomų rekombinacija ir dėl to atsiradęs fenotipas lėmė naujo bruožo paveldėjimą.

1931 ir 1932 m. vasarą jis dirbo Misūryje su prestižiniu genetiku Lewisu Stadleriu., kuris jam parodė, kad rentgeno spinduliai naudojami kaip elementas, galintis sukelti mutacijas. Naudodamas mutagenizuotas kukurūzų linijas, McClintockas nustatė žiedines chromosomas, tai yra žiedines DNR struktūras, sukurtas suliejus vienos apšvitintos chromosomos galus. Per šį laikotarpį jis taip pat įrodė, kad kukurūzų 6 chromosomos regione yra branduolio organizatorius, kuris, kaip įrodyta, yra būtinas branduolio surinkimui.

Barbara McClintock buvo apdovanota Guggenheimo fondo stipendija, apmokėta už jos šešių mėnesių pameistrystę Vokietijoje 1933 ir 1934 m. Pradinis jo planas buvo dirbti su genetiku Curtu Sternu, mokslininku, kuris kelias savaites demonstravo kryžminimąsi Drosofiloje (musės). po to, kai ji ir Creighton padarė tą patį su kukurūzais, bet taip atsitiko, kad Sternas čia pat imigravo į Ameriką momentas. Dėl šios priežasties laboratorija, kuri galiausiai priėmė McClintocką, buvo Richardas B. Goldschmidtas.

Dėl politinės įtampos Vokietijoje tuo metu, kai jis matė, kaip neišvengiamas nacių pakilimas, McClintockas grįžo į Kornelį., kur išliks iki 1936 m. Tais metais ji gavo asistento pareigas Misūrio-Kolumbijos universiteto Botanikos katedroje.

• Galbūt jus domina: „DNR ir RNR skirtumai“

Patirtis Misūryje

Būdamas Misūrio universitete, McClintock tęsė rentgeno mutagenezės liniją. Jis pastebėjo, kad tokiomis sąlygomis chromosomos lūžta ir susiliejo, tačiau endospermo ląstelės taip pat tai padarė spontaniškai. Sužinojo kaip nutrūkusių chromatidžių galai susijungė po DNR replikacijos mitozės fazėje.

Tiksliau, anafazėje sulaužytos chromosomos suformavo chromatidinį tiltelį, kuris išnyko, kai chromatidės pajudėjo link ląstelės polių. Šie plyšimai išnyko ir susidarė sąjungos kitos mitozės tarpfazės metu, kartojantis ciklą ir sukeliantis didžiules mutacijas, dėl kurių atsirado endospermas margas.

Šis chromosomų lūžimo, susijungimo ir sujungimo ciklas tuo metu buvo laikomas esminiu atradimu.. Pirma, todėl, kad jis parodė, kad chromosomų surišimas nebuvo atsitiktinis procesas, ir, antra, dėl to, kad buvo nustatytas didelio masto mutacijų atsiradimo mechanizmas. Tiesą sakant, ši išvada yra tokia svarbi, kad ji vis dar naudojama ir šiandien, ypač tiriant vėžio tyrimus.

Nors jos tyrinėjimai Misūryje išaugino labai žalius ūglius, McClintock buvo visiškai nepatenkinta savo padėtimi. Ji jautėsi pašalinta iš fakulteto posėdžių ir nebuvo pranešta apie laisvas vietas kitose institucijose. Nepaisant to, kad pradžioje jis sulaukė didelio bendraamžių palaikymo, akademinio konkurencingumo ir fakto kad ji buvo nepriklausoma ir vieniša moteris, ji kiekvieną kartą susvetimėjo atliekant tyrimus pliusas.

Nemalonus anekdotas, rodantis, kaip mažai jį vertino kai kurie bendraamžiai 1936 m. buvo paskelbtas skelbimas apie moters sužadėtuves tuo pačiu vardu ir pavarde laikraščiai. Sumaišęs šią moterį su ja, skyriaus vadovas pagrasino ją atleisti iš darbo, jei ji ištekės. Tuo metu McClintock jau buvo Amerikos genetikos draugijos viceprezidentas.

McClintockas prarado pasitikėjimą savo koordinatoriumi Stadleriu ir Misūrio universiteto administracija. Todėl 1941 metais gavęs Cold Spring Harbor laboratorijos Genetikos departamento direktoriaus kvietimą vasaroti ten, iškart jį priėmė. Jis tai padarė ieškodamas darbo ne Misūrio valstijoje, o bandydamas laimę.

Taip pat maždaug tuo metu jis priimtų kviestinio profesoriaus pareigas Kolumbijos universitete, kur profesoriavo jo kolega Marcusas Rhoadesas. Jis pasiūlė pasidalyti savo tyrimų linija su Long Islando šaltojo pavasario uostu. 1941 m. gruodį jam buvo pasiūlyta mokslininko pareigas Cold Spring Harbor laboratorijoje, priklausančioje Vašingtono Carnegie instituto Genetikos departamentui. Aš galų gale tai priimčiau.

• Susijęs straipsnis: "Chromosomos: kas tai yra, savybės ir kaip jos veikia"

Tyrimai Cold Spring Harbore

Po metų dirbusi ne visą darbo dieną Cold Spring Harbor, Barbara McClintock priėmė visą darbo dieną dirbančios tyrėjos pareigas Cold Spring Harbor. Ten jis tęsė savo darbą ties lūžio-sujungimo-tilto ciklu, kuris buvo nepaprastai produktyvus mokslo publikacijų laikotarpis.

Dėl šių produktyvių tyrimų McClintock 1944 m. buvo pripažinta JAV Nacionalinės mokslų akademijos akademine ir tapo trečiąja išrinkta moterimi.. Po metų ji buvo paskirta Amerikos genetikos draugijos prezidente – garbė, kuri niekada nebuvo suteikta moteriai.

Genetiko George'o Beadle'o rekomendacija, 1944 m. jis atliko Neurospora crassa grybelio citogenetinę analizę. Pirmą kartą dirbdamas su šiuo grybeliu Beadle įrodė genų ir fermentų ryšį. McClintock nustatė grybelio kariotipą, taip pat jo gyvavimo ciklą ir nuo tada N. crassa yra naudojamas kaip pavyzdinis organizmas genetiniuose tyrimuose.

• Galbūt jus domina: „Mitozės ir mejozės skirtumai“

Genų reguliavimo atradimas

McClintockas 1944 m. vasarą skyrė genetinės mozaikos reiškinio biologiniam mechanizmui atrasti, genetinė būklė, dėl kurios tos pačios kukurūzų varpos sėklos buvo skirtingų spalvų. Jis rado dvi chromosomų (lokuso) vietas, kurias pavadino „Dissociator“ (Ds) ir „Activator“ (Ac). Ds buvo susijęs su chromosomų lūžiu, be to, paveikė netoliese esančių genų aktyvumą, kai buvo Ac. 1948 m. jis atrado, kad abu lokusai yra perkeliami elementai, galintys pakeisti savo vietą chromosomoje.

McClintock ištyrė Ac ir Ds perkėlimo poveikį analizuojant kukurūzų branduolių spalvos modelius kryžminimo kartos. Jo stebėjimai paskatino jį padaryti išvadą, kad Ac kontroliuoja Ds perkėlimą į 9 chromosomą ir kad jo perkėlimas buvo chromosomos skilimo priežastis.

Kai Ds juda, išreiškiamas aleurono (kukurūzų sėklos) spalvą lemiantis genas, nes prarandamas represinis Ds poveikis ir dėl to atsiranda spalvos. Šis perkėlimas yra atsitiktinis, o tai reiškia, kad jis nepaveiks visų ląstelių, o tai paaiškina, kodėl mozaika atsiranda bevaisėje. McClintockas taip pat nustatė, kad Ds perkėlimą lemia Ac kopijų skaičius.

Per dešimtmetį 50 m. sukūrė hipotezę, kuri paaiškino, kaip perkeliami elementai reguliuoja genų veikimą, juos slopindami arba moduliuodami. Jis apibrėžė Ds ir Ac kaip valdymo blokus arba reguliavimo elementus, kad aiškiai atskirtų juos nuo genų. Tuo jis iškėlė hipotezę, kad genų reguliavimas gali paaiškinti, kaip daugialąsčiai organizmai gali įvairinti kiekvienos ląstelės savybes, nepaisant to, kad jų genomas yra identiškas. Ši idėja visiškai pakeitė genomo sampratą, kuri iki tol buvo aiškinama tik kaip statinių instrukcijų rinkinys.

McClintock darbas dėl genų reguliavimo ir kontrolės elementų buvo toks sudėtingas ir naujas, kad likusi mokslo bendruomenė kiek įtariai žiūrėjo į jo atradimus. Tiesą sakant, ji pati apibūdino šį atsakymą kaip sumišimo ir priešiškumo mišinį. Nepaisant to, McClintock tęsė savo tyrimą.

Vėliau jis nustatė naują reguliavimo elementą, vadinamą "Supressor-mutator" (Spm), kuris, nors ir buvo panašus į Ac ir Ds, atliko sudėtingesnes funkcijas. Tačiau atsižvelgiant į tuometines mokslo bendruomenės reakcijas ir McClintocko suvokimą kad jis nutolsta nuo pagrindinio mokslo, privertė jį nustoti skelbti savo rezultatus.

Pripažinimai ir paskutiniai metai

1967 m. McClintockas pasitraukė iš pareigų Carnegie institute., pavadintas išskirtiniu to paties nariu. Šis išskirtinumas leido jai toliau dirbti mokslininke emerite Cold Spring Harbor laboratorijoje kartu su kolegomis absolventais. Tiesą sakant, ji liko susijusi su laboratorija iki savo mirties dienos.

1973 m. jis prisipažino priežastį, kodėl nusprendė toliau neskelbti savo išvadų dėl reguliavimo elementų, nors ir toliau tyrinėjo pats. Jis komentavo, kad dėl savo patirties laboratorijose labai sunku priversti kitą žmogų suvokti jo neišsakytas prielaidas. Jis manė, kad dėl daugelio mokslininkų nusistovėjusių idėjų kai kuriais pasiekimais tam tikru momentu negalima dalytis, nes kritika bus užtikrinta. Turite laukti, kol įvyks konceptualus pokytis, ir pranešti apie juos tinkamu laiku.

Jo patirtis sustiprino jo nuomones šiuo klausimu, Prireikė dešimtmečių, kol buvo atsižvelgta į jų išvadas. Barbaros McClintock darbas buvo visiškai įvertintas tik tada, kai septintajame dešimtmetyje genetikai François Jacob ir Jacques'as Monod padarė panašias išvadas. atitinkamus tyrimus, pateiktus 1961 m. darbe „Genetinės reguliavimo mechanizmai baltymų sintezėje“. baltymai“). McClintockas perskaitė darbą ir palygino savo išvadas su prancūzų iškeltais.

Laimei, McClintock pagaliau buvo plačiai pripažinta už savo darbą. Jo atradimas apie perkėlimą buvo įvertintas, kai tą patį procesą septintajame ir aštuntajame dešimtmečiuose aprašė kiti autoriai apie bakterijas ir mieles. Aštuntajame dešimtmetyje Ac ir D buvo klonuoti, parodydami, kad tai II klasės transpozonai.

Ac yra pilnas transpozonas, savo seka koduojantis funkcinę transpozazę, kuri leidžia elementui judėti per genomą. Vietoj to, Ds koduoja nefunkcinę, mutavusią transpozazės versiją ir norint patekti į genomą, reikalingas Ac, o tai atitinka McClintock funkcinį aprašymą. Vėlesni tyrimai parodė, kad šios sekos nejuda, jei jos nėra įtemptos, pavyzdžiui, nutrūksta švitinant ar kitais būdais, todėl jo aktyvavimas galėtų būti evoliucinis šaltinis kintamumas.

McClintockas suprato šių agentų, kaip evoliucinių agentų, vaidmenį anksčiau nei kiti mokslininkai tai įtarė. Tiesą sakant, šiandien Ac / Ds sistema naudojama kaip augalų mutagenezės priemonė, apibūdinanti nežinomos funkcijos genus ir kitose nei kukurūzų rūšyse.

Dėl to, kad jos atradimų tiesa ir jos darbo vertė, pritaikoma ne tik botanikos srityje, buvo galutinai pripažinta, Barbara McClintock gavo Nobelio fiziologijos premiją 1983 m., būdama septintoji moteris, gavusi ją ir, skirtingai nei kitais atvejais, gavo tik vieną. asmuo. Paprastai Nobelio mokslo premija skiriama tyrinėtojų grupėms, tačiau kadangi McClintock didžiąją gyvenimo dalį turėjo dirbti savarankiškai, nuopelnas teko jai vienai.

Barbara McClintock mirė dėl natūralių priežasčių 1992 m. rugsėjo 2 d. Hantingtono ligoninėje, netoli Cold Spring Harbor laboratorijos, kur ji išgyveno tiek daug akimirkų. Jam buvo devyniasdešimt metų ir ar jis mirė nepalikęs palikuonių ar niekada nevedęs?