Barbara McClintock: šī amerikāņu zinātnieka biogrāfija un ieguldījums

Lai gan jau pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados bija aizdomas, ka hromosomas satur gēnus, ģenētiskā materiāla gabalus, kas kodē to, kas mēs esam, tas netika empīriski pierādīts. Daudzi bija mēģinājuši, bet neviens nebija atradis vizuālu pierādījumu hromosomu un gēnu attiecībām.

Taču ieradās Barbara Makklintoka, kura ar pašas izaudzētajiem kukurūzas augiem to spēs pierādīt, neskatoties uz to, ka daudzi viņā uzskatīja vienkāršu botāniķi ar ģenētikas gaisotni.

Šīs pētnieces tēls ir cilvēks, kurš sava laika progresa dēļ tika pārprasts. Tālāk mēs uzzināsim, kas bija viņa stāstam Barbaras Makklintokas biogrāfija, kurā mēs redzēsim, kāpēc tas ir bijis tik svarīgs ģenētikas vēsturē.

• Saistīts raksts: "Rozalinda Franklina: šī britu ķīmiķa biogrāfija un ieguldījums"

Īsa Barbaras Makklintokas biogrāfija

Barbara Makklintoka bija amerikāņu zinātniece, kas specializējās citoģenētikā un kurai 1983. gadā tika piešķirta Nobela prēmija medicīnā vai fizioloģijā., būdama septītā sieviete, kas saņēmusi šādu atzinību.

Viņu darbs precīzi atbildēja uz interesantāko 30. gadu jautājumu: kādā šūnas struktūrā ir atrodami gēni? Makklintoka pētījumi kopā ar viņa doktorantūras studenti Harietu Kreitoni empīriski pierādīja, ka gēni atrodas hromosomās. Viņa darbs ar kukurūzas augiem sniegts pirmo reizi vizuāla saikne starp noteiktām iedzimtām pazīmēm un to bāzi uz hromosomām.

Viņu pētījumi arī atklāja, ka gēni ne vienmēr ieņem vienu un to pašu vietu hromosomā. Makklintoks atklāja gēnu transponēšanu, kas bija pretrunā ar viņa laika ideju, ka ģenētiskais materiāls bija statisks. Tāpēc tas bija daudz sarežģītāks un elastīgāks elements, nekā tika pieņemts tajā laikā, dinamiska struktūra, kas spēj sevi reorganizēt.

• Jūs varētu interesēt: "Gregors Mendels: Mūsdienu ģenētikas tēva biogrāfija"

Bērnība un pusaudža gadi

Barbara Makklintoka dzimusi Hārtfordā, Konektikutā (ASV) 1902. gada 16. jūnijā.. Sākotnēji viņa tika reģistrēta kā Eleonora, bet pēc četriem mēnešiem reģistrācija tika mainīta uz vārdu, ar kuru viņa bija pazīstama, Barbara. Viņa bija trešā meita ārsta Tomasa Henrija Makklintoka un Sāras Hendijas Makklintokas laulībā. Viņa izrādīja lielāku tuvību savam tēvam nekā mātei un pieaugušā vecumā uzsvēra, ka abi bijuši ļoti atbalstoši, lai gan attiecības ar māti bijušas diezgan aukstas.

Makklintoka kopš mazotnes parādīja lielu neatkarību, ko viņa pati raksturotu kā lielisku spēju pabūt vienatnē. No trīs gadu vecuma līdz skolai Makklintoks dzīvoja pie saviem onkuļiem kaimiņos. no Bruklinas, Ņujorkas štatā, lai palīdzētu savai ģimenei finansiāli, kamēr viņa tēvs nodibināja a konsultāciju telpa.

Vidējo izglītību viņš pabeidza Erasmus Hall vidusskolā Bruklinā. Jau no mazotnes viņš izrādīja interesi par zinātni, tāpēc nolēma turpināt studijas Kornela universitātē. Viņas māte bija pret to, nevēloties, lai viņas meitas iegūtu augstāko izglītību, uzskatot, ka tas mazina viņu izredzes apprecēties. Papildus tam ģimenei bija zināmas finansiālas problēmas, kas liedza samaksāt par savu bērnu studijām augstskolā.

Par laimi, Barbara Makklintoka varēja apmeklēt Kornela lauksaimniecības skolu, nemaksājot mācību maksu, un pēc tās pabeigšanas. vidējo izglītību, viņš varēja apvienot darbu nodarbinātības birojā ar pašmācības izglītību, kas iegūta, apmeklējot bibliotēku publiski. Visbeidzot, pateicoties viņa tēva iejaukšanās, viņš sāka apmeklēt Kornelu 1919. gadā, kur viņa panākumi nebija tikai akadēmisks, bet arī sociāls, pirmo reizi tiekot ievēlēts par studentu asociācijas prezidentu protams.

• Saistīts raksts: "Ģenētika un uzvedība: vai gēni izlemj, kā mēs rīkojamies?"

Apmācība un pētniecība Kornelā

Makklintoks sāka mācīties Kornela Lauksaimniecības skolā 1919. gadā, kur viņš studēs botāniku un 1923. gadā iegūs zinātņu bakalaura (BSc) grādu. Viņa interese par ģenētiku pamodās 1921. gadā, kad viņš apmeklēja pirmo kursu šajā priekšmetā, ko vadīja augu selekcionārs un ģenētiķis C. B. Hačisons. Makklintoka lielās intereses dēļ Hačinsons uzaicināja viņu piedalīties ģenētikas absolventu kursā 1922. gadā. Tas iezīmētu pirms un pēc Maklintoka karjerā, koncentrējot viņa svarīgos centienus uz iedziļināšanos ģenētikā.

Gan studējot grādu, gan jau strādājot par botānikas profesoru Makklintoku veltīja sevi tam, kas tolaik bija jauns kukurūzas citoģenētikas lauks. Viņa pētniecības grupa sastāvēja no augu selekcionāriem un citologiem, tostarp Charles R. Bērnhems, Markuss Rods, Džordžs Velss Bīdls un Harieta Kreitone.

Galvenais McClintock darba mērķis tajā laikā bija izstrādāt paņēmienus, lai vizualizētu un raksturotu kukurūzas hromosomas. Viņš izveidoja paņēmienu, kura pamatā ir karmīna krāsošana, lai varētu redzēt šīs hromosomas, izmantojot gaismas mikroskopiju, pirmo reizi parādot desmit hromosomu formu kukurūzā. Pētot šo hromosomu morfoloģiju, viņš varēja saistīt rakstzīmes, kas tiek mantotas kopā ar hromosomu segmentiem, un apstiprināt, ka hromosomas ir gēnu mājvieta.

1930. gadā Barbara Makklintoka bija pirmā persona, kas aprakstīja krustojumus, kas notiek starp homologām hromosomām meiozes laikā. Kopā ar savu doktora disertācijas studenti Harietu Kreitoni 1931. gadā viņš pierādīja, ka pastāv saistība starp šo meiotisko hromosomu krustojumu un pārmantojamu īpašību rekombināciju. McClintock un Creighton atklāja, ka hromosomu rekombinācija un no tā izrietošais fenotips izraisīja jaunas pazīmes pārmantošanu.

1931. un 1932. gada vasarās viņš strādāja Misūri štatā kopā ar prestižo ģenētiķi Lūisu Stadleru., kurš viņam parādīja rentgenstaru izmantošanu kā elementu, kas spēj izraisīt mutācijas. Izmantojot mutagenizētas kukurūzas līnijas, McClintock identificēja gredzena hromosomas, tas ir, apļveida DNS struktūras, kas radušās, sapludinot vienas apstarotās hromosomas galus. Šajā periodā viņš arī demonstrēja nukleolārā organizatora esamību kukurūzas 6. hromosomas reģionā, kas ir izrādījies būtisks nukleolu montāžai.

Barbarai Makklintokai tika piešķirta Gugenheimas fonda stipendija, kas apmaksāja viņas sešus mēnešus ilgo mācekļa stažēšanos Vācijā 1933. un 1934. gadā. Viņa sākotnējais plāns bija sadarboties ar ģenētiķi Kērtu Stērnu, pētnieku, kurš nedēļām ilgi demonstrēja krustošanos Drosofilā (mušas). pēc tam, kad viņa un Kreitons izdarīja to pašu ar kukurūzu, bet tā notika, ka Sterns tieši tur imigrēja uz Ameriku brīdis. Šī iemesla dēļ laboratorija, kas galu galā pieņēma Makklintoku, bija Ričards B. Goldšmits.

Tā kā tajā laikā Vācijā valdīja politiskā spriedze, kurā viņš redzēja, ka nacistu uzplaukums bija nenovēršams, Makklintoks atgriezās Kornelā., kur tas paliks līdz 1936. gadam. Tajā gadā viņa ieguva docentes amatu Botānikas katedrā Misūri-Kolumbijas Universitātē.

• Jūs varētu interesēt: "Atšķirības starp DNS un RNS"

Pieredze Misūri štatā

Atrodoties Misūri universitātē, Makklintoks turpināja rentgenstaru mutaģenēzes līniju. Viņš novēroja, ka šādos apstākļos hromosomas saplīsa un saplūsa, bet endospermas šūnas to darīja arī spontāni. Uzzinājis, kā šķelto hromatīdu gali tika savienoti pēc DNS replikācijas mitozes fāzē.

Konkrēti, anafāzē salauztās hromosomas izveidoja hromatīdu tiltu, kas pazuda, kad hromatīdi virzījās uz šūnu poliem. Šie plīsumi pazuda, veidojot savienojumus nākamās mitozes starpfāzes laikā, atkārtojot ciklu un izraisot masīvas mutācijas, kas noveda pie endospermas parādīšanās raibs.

Šis hromosomu sadalīšanas, saplūšanas un savienošanas cikls tajā laikā tika uzskatīts par būtisku atklājumu.. Pirmkārt, tāpēc, ka tas parādīja, ka hromosomu saistīšanās nav nejaušs process, un, otrkārt, tāpēc, ka tas identificēja mehānismu liela mēroga mutāciju radīšanai. Faktiski šis atklājums ir tik svarīgs, ka tas tiek izmantots arī mūsdienās, jo īpaši vēža pētījumu izpētē.

Lai gan viņas pētījumos Misūri štatā tika iegūti ļoti zaļi dzinumi, Makklintoka nemaz nebija apmierināta ar savu stāvokli. Viņa jutās izslēgta no mācībspēku sanāksmēm un viņai netika paziņots par vakancēm citās iestādēs. Neskatoties uz to, ka sākumā viņam bija liels vienaudžu atbalsts, akadēmiskā konkurētspēja un fakts tas, ka viņa bija neatkarīga un vientuļa sieviete, lika viņai katru reizi atsvešināties savās izmeklēšanās plus.

Tā ir nepatīkama anekdote, kas parādītu, cik maz viņu novērtēja daži viņa vienaudži 1936. gadā tika publicēts paziņojums par sievietes saderināšanos ar tādu pašu vārdu un uzvārdu avīzes. Sajaucot šo sievieti ar viņu, nodaļas vadītājs draudēja viņu atlaist no darba, ja viņa apprecēsies. Līdz tam McClintock jau bija Amerikas Ģenētikas biedrības viceprezidents.

Makklintoks bija zaudējis uzticību savam koordinatoram Stadleram un Misūri Universitātes administrācijai. Tāpēc, kad 1941. gadā viņš saņēma Cold Spring Harbor laboratorijas Ģenētikas departamenta direktora uzaicinājumu pavadīt tur vasaru, viņš to nekavējoties pieņēma. Viņš to darīja, lai meklētu darbu citā vietā, nevis Misūri štatā, izmēģinot veiksmi.

Arī ap šo laiku viņš pieņemtu viesprofesora amatu Kolumbijas universitātē, kur profesors bija viņa kolēģis Markuss Rods. Viņš piedāvāja dalīties savos pētījumos ar Longailendas Cold Spring Harbor. 1941. gada decembrī viņam tika piedāvāts pētnieka amats Cold Spring Harbor laboratorijā, kas pieder Vašingtonas Kārnegi institūta Ģenētikas departamentam. Beigās es to pieņemtu.

• Saistīts raksts: "Hromosomas: kas tās ir, īpašības un kā tās darbojas"

Izmeklēšana Cold Spring Harborā

Pēc gada, strādājot nepilnu slodzi Cold Spring Harbor, Barbara McClintock pieņēma pilnas slodzes izmeklētājas amatu Cold Spring Harborā. Tur viņš turpināja darbu pie pārtraukuma-sapludināšanas-tilta cikla, kas ir ārkārtīgi produktīvs periods zinātniskajās publikācijās.

Šo ražīgo izmeklēšanu dēļ Makklintoks 1944. gadā tika atzīta par akadēmiķi ASV Nacionālajā Zinātņu akadēmijā, būdama trešā sieviete, kas ievēlēta. Gadu vēlāk viņa tika iecelta par Amerikas Ģenētikas biedrības prezidenti, un tas gods nekad nebija ticis piešķirts sievietei.

Pēc ģenētiķa Džordža Bīdla ieteikuma 1944. gadā viņš veica Neurospora crassa sēnītes citoģenētisko analīzi. Bīls bija pierādījis gēnu un enzīmu attiecības, pirmo reizi strādājot ar šo sēnīti. McClintock noteica sēnītes kariotipu, kā arī tās dzīves ciklu, un kopš tā laika N. crassa tiek izmantots kā paraugorganisms ģenētiskajos pētījumos.

• Jūs varētu interesēt: "Atšķirības starp mitozi un mejozi"

Gēnu regulēšanas atklāšana

Makklintoks 1944. gada vasaru veltīja ģenētiskās mozaīkas fenomena bioloģiskā mehānisma atklāšanai, ģenētisks stāvoklis, kura dēļ vienas un tās pašas kukurūzas vārpas sēklas ir ieguvušas dažādas krāsas. Viņš atrada divas vietas hromosomās (lokusā), kuras nosauca par "Dissociator" (Ds) un "Activator" (Ac). Ds bija saistīts ar hromosomu pārrāvumu, kā arī ietekmēja tuvējo gēnu aktivitāti, kad bija Ac. 1948. gadā viņš atklāja, ka abi loki ir transponējami elementi, kas var mainīt savu vietu hromosomā.

McClintock pētīja Ac un Ds transponēšanas ietekmi analizējot krāsojuma modeļus kukurūzas kodolos krustojumu paaudzēs. Viņa novērojumi lika viņam secināt, ka Ac kontrolē Ds transponēšanu 9. hromosomā un ka tā transponēšana bija hromosomas sabrukšanas cēlonis.

Kad Ds pārvietojas, izpaužas gēns, kas nosaka aleurona (kukurūzas sēklu) krāsu, jo zūd Ds represīvā iedarbība un līdz ar to parādās krāsas izskats. Šī transponēšana ir nejauša, kas nozīmē, ka tā neietekmēs visas šūnas, kas izskaidro, kāpēc mozaīka rodas neauglībā. McClintock arī noteica, ka Ds transponēšanu nosaka Ac kopiju skaits.

50. gadu desmitgadē izstrādāja hipotēzi, kas izskaidro, kā transponējamie elementi regulē gēnu darbību, tos kavējot vai modulējot. Viņš definēja Ds un Ac kā kontroles vienības vai regulējošos elementus, lai tos skaidri atdalītu no gēniem. Ar to viņš izvirzīja hipotēzi, ka gēnu regulēšana var izskaidrot, kā daudzšūnu organismi var dažādot katras šūnas īpašības, neskatoties uz to, ka to genoms ir identisks. Šī ideja pilnībā mainīja genoma jēdzienu, kas līdz tam tika interpretēts kā tikai statisku instrukciju kopums.

McClintock darbs pie gēnu regulēšanas un kontroles elementiem bija tik sarežģīts un jauns, ka pārējā zinātnieku aprindās bija zināmas aizdomas par viņa atklājumiem. Patiesībā viņa pati šo atbildi raksturoja kā apjukuma un naidīguma sajaukumu. Neskatoties uz to, Makklintoks devās uz priekšu un turpināja savu izmeklēšanu.

Vēlāk viņš identificēs jaunu regulējošo elementu ar nosaukumu "Supressor-mutator" (Spm), kas, lai gan tas bija līdzīgs Ac un Ds, veica sarežģītākas funkcijas. Tomēr, ņemot vērā tā laika zinātniskās aprindas reakcijas un Makklintoka uztveri ka viņš attālinājās no galvenās zinātnes, lika viņam pārtraukt publicēt savu rezultātus.

Atzinības un pēdējie gadi

1967. gadā Makklintoks aizgāja pensijā no amata Kārnegi institūtā., tiek nosaukts par tās pašas izcilo locekli. Šī atšķirība ļāva viņai turpināt strādāt kā emeritētai zinātniecei Cold Spring Harbor Laboratory kopā ar saviem studiju biedriem. Patiesībā viņa palika saistīta ar laboratoriju līdz pat savas nāves dienai.

1973. gadā viņš atzinās, kāpēc viņš nolēma neturpināt publicēt savus secinājumus par regulējošiem elementiem, neskatoties uz to, ka viņš pats turpināja izmeklēt. Viņš komentēja, ka viņa pieredzes dēļ laboratorijās ir ļoti grūti likt citai personai apzināties viņa neizteiktos pieņēmumus. Viņš uzskatīja, ka daudzu zinātnieku stingro ideju dēļ daži sasniegumi noteiktā brīdī nevar tikt kopīgoti, jo kritika būs garantēta. Jums jāgaida, līdz notiks konceptuālas izmaiņas, un jāpaziņo tās īstajā laikā.

Viņa pieredze stiprināja viņa uzskatus šajā sakarā, Bija vajadzīgi gadu desmiti, līdz viņu atklājumi tika ņemti vērā. Barbaras Makklintokas darbs tika pilnībā novērtēts tikai tad, kad 1960. gados ģenētiķi Fransuā Džeikobs un Žaks Monods nonāca pie līdzīgiem secinājumiem. attiecīgie pētījumi, kas izklāstīti 1961. gada darbā ar nosaukumu “Ģenētiskie regulējošie mehānismi proteīnu sintēzē”. olbaltumvielas ”). McClintock izlasīja darbu un salīdzināja savus atklājumus ar tiem, ko izvirzīja franči.

Par laimi, Makklintoka beidzot tika plaši atzīta par savu darbu. Viņa atklājums par transponēšanu tika novērtēts, kad šo pašu procesu 60. un 1970. gados aprakstīja citi autori baktērijās un raugos. 70. gados Ac un Ds tika klonēti, parādot, ka tie ir II klases transpozoni.

Ac ir pilnīgs transpozons, kas savā secībā kodē funkcionālu transpozāzi, kas ļauj elementam pārvietoties caur genomu. Tā vietā Ds kodē nefunkcionālu, mutētu transpozāzes versiju un prasa Ac klātbūtni, lai iekļūtu genomā, kas atbilst McClintock funkcionālajam aprakstam. Vēlāki pētījumi parādīja, ka šīs secības nepārvietojas, ja tās nav noslogotas, piemēram, pārtraukums ar apstarošanu vai citiem, šī iemesla dēļ tā aktivizēšana varētu būt evolūcijas avots mainīgums.

Makklintoks saprata šo aģentu kā evolūcijas aģentu lomu, pirms pat citi zinātnieki to aizdomās. Faktiski mūsdienās Ac / Ds sistēmu izmanto kā mutaģenēzes rīku augos, lai raksturotu nezināmas funkcijas gēnus un sugas, kas nav kukurūzas.

Pateicoties tam, ka beidzot tika atzīts viņas atklājumu patiesums un viņas darba vērtība, kas piemērojama ārpus botānikas jomas, Barbara Makklintoka saņēma Nobela prēmiju fizioloģijā 1983. gadā, būdama septītā sieviete, kas to saņēmusi un, atšķirībā no citiem gadījumiem, to saņēmusi tikai vienu reizi. persona. Parasti Nobela prēmija zinātnē tiek piešķirta pētnieku grupām, taču, tā kā Makklintokam lielāko dzīves daļu bija jābūt pašnodarbinātai personai, nopelns tika piešķirts viņai vienai.

Barbara Makklintoka nomira dabīgā nāvē 1992. gada 2. septembrī Hantingtonas slimnīcā, netālu no Cold Spring Harbor laboratorijas, kur viņa dzīvoja tik daudz mirkļu. Viņam bija deviņdesmit gadu, un vai viņš aizgāja mūžībā, neatstājot nevienu pēcnācēju un nekad nebija precējies?