Barbara McClintock: biografie en bijdragen van deze Amerikaanse wetenschapper

Hoewel men in de jaren dertig al vermoedde dat chromosomen genen bevatten, de stukjes genetisch materiaal die coderen voor wie we zijn, was dit niet empirisch bewezen. Velen hadden het geprobeerd, maar niemand had visueel bewijs gevonden van de chromosoom-genrelatie.

Maar Barbara McClintock arriveerde, die met haar zelf gekweekte maïsplanten het zou kunnen bewijzen, ondanks het feit dat velen haar zagen als een louter botanicus met de uitstraling van een geneticus.

De figuur van deze onderzoeker is die van een persoon die, vanwege hoe geavanceerd ze was voor haar tijd, verkeerd werd begrepen. Vervolgens zullen we ontdekken wat zijn verhaal doormaakte een biografie van Barbara McClintock, waarin we zullen zien waarom het zo belangrijk is geweest voor de geschiedenis van de genetica.

• Gerelateerd artikel: "Rosalind Franklin: biografie en bijdragen van deze Britse chemicus"

Korte biografie van Barbara McClintock

Barbara McClintock was een Amerikaanse wetenschapper gespecialiseerd in cytogenetica die in 1983 de Nobelprijs voor Geneeskunde of Fysiologie ontving

, zijnde de zevende vrouw die een dergelijke erkenning ontving.

Hun werk beantwoordde nauwkeurig de meest interessante vraag van de jaren dertig: in welke structuur van de cel worden genen gevonden? Het onderzoek van McClintock, samen met zijn promovendus Harriet Creighton, diende om empirisch aan te tonen dat genen zich op chromosomen bevonden. Zijn werk met maïsplanten leverde voor het eerst op een visueel verband tussen bepaalde erfelijke eigenschappen en hun basis op chromosomen.

Uit hun onderzoek bleek ook dat genen niet altijd dezelfde plaats op het chromosoom innemen. McClintock ontdekte de transpositie van genen, iets dat botste met het idee van zijn tijd dat genetisch materiaal statisch was. Het was dus een veel complexer en flexibeler element dan destijds werd aangenomen, een dynamische structuur die zichzelf kon reorganiseren.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Gregor Mendel: Biografie van de vader van de moderne genetica"

Jeugd en adolescentie

Barbara McClintock werd geboren in Hartford, Connecticut (Verenigde Staten) op 16 juni 1902. Ze stond aanvankelijk geregistreerd als Eleanor, maar na vier maanden werd de registratie veranderd in de naam waaronder ze bekend stond, Barbara. Zij was de derde dochter uit het huwelijk van arts Thomas Henry McClintock en Sara Handy McClintock. Ze toonde een grotere hechte band met haar vader dan met haar moeder, en toen ze volwassen waren, benadrukte ze dat ze allebei erg behulpzaam waren geweest, hoewel de relatie met haar moeder nogal kil was geweest.

McClintock toonde grote onafhankelijkheid sinds ze klein was, iets dat ze zelf zou omschrijven als een groot vermogen om alleen te zijn. Vanaf zijn derde jaar tot hij naar school ging, woonde McClintock bij zijn ooms in de buurt. uit Brooklyn, New York, om zijn gezin financieel te helpen terwijl zijn vader een spreekkamer.

Hij voltooide zijn middelbare schoolopleiding aan de Erasmus Hall High School in Brooklyn. Van jongs af aan toonde hij interesse in wetenschap, dus besloot hij zijn studie voort te zetten aan de Cornell University. Haar moeder was hier tegen en wilde niet dat haar dochters hoger onderwijs kregen, omdat ze meende dat het hun kansen om te trouwen zou verminderen. Daar kwam nog bij dat het gezin bepaalde financiële problemen had waardoor ze de universitaire studies van hun kinderen niet konden betalen.

Gelukkig kon Barbara McClintock naar de Cornell School of Agriculture gaan zonder collegegeld te betalen, en na voltooiing van haar middelbaar onderwijs, kon hij zijn werk op een arbeidsbureau combineren met een autodidactische opleiding via de bibliotheek openbaar. Eindelijk, en dankzij de tussenkomst van zijn vader, begon hij Cornell in 1919 te bezoeken, waar zijn succes niet zou zijn alleen academisch maar ook sociaal, in de eerste plaats verkozen worden tot voorzitter van een studentenvereniging Cursus.

• Gerelateerd artikel: "Genetica en gedrag: bepalen genen hoe we handelen?"

Training en onderzoek bij Cornell

McClintock begon in 1919 te studeren aan de Cornell School of Agriculture, waar hij botanie zou studeren en in 1923 zijn Bachelor of Science (BSc) graad zou behalen. Zijn interesse voor genetica werd gewekt in 1921, terwijl hij de eerste cursus in dat onderwerp volgde, onder leiding van plantenveredelaar en geneticus C. B. Hutchison. Vanwege de grote belangstelling van McClintock nodigde Hutchinson haar in 1922 uit om deel te nemen aan een graduate genetica-cursus. Dit zou een voor en na in de carrière van McClintock markeren, waarbij hij zijn vitale inspanningen concentreerde op het graven in genetica.

Zowel tijdens het studeren van de graad en al aan het werk als een professor in de botanie, McClintock wijdde zich aan wat toen een nieuw gebied van maïscytogenetica was. Zijn onderzoeksgroep bestond uit plantenveredelaars en cytologen, waaronder Charles R. Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle en Harriet Creighton.

Het belangrijkste doel van het werk van McClintock destijds was het ontwikkelen van technieken om maïschromosomen te visualiseren en te karakteriseren. Hij creëerde een techniek op basis van karmijnkleuring om deze chromosomen door lichtmicroscopie te kunnen zien, waardoor voor het eerst de vorm van de tien chromosomen in maïs te zien is. Door de morfologie van deze chromosomen te bestuderen, kon hij karakters relateren die samen met chromosomale segmenten worden geërfd en bevestigen dat chromosomen de thuisbasis waren van genen.

In 1930, Barbara McClintock, was de eerste persoon die de cross-overs beschreef die optreden tussen homologe chromosomen tijdens meiose. Samen met zijn doctoraalstudent Harriet Creighton toonde hij in 1931 aan dat er een verband bestaat tussen deze meiotische chromosomale cross-over en de recombinatie van erfelijke eigenschappen. McClintock en Creighton ontdekten dat chromosoomrecombinatie en het resulterende fenotype resulteerden in de overerving van een nieuwe eigenschap.

Tijdens de zomers van 1931 en 1932 werkte hij in Missouri met de prestigieuze geneticus Lewis Stadler, die hem het gebruik van röntgenstralen liet zien als een element dat mutaties kan induceren. Met behulp van gemutageniseerde maïslijnen identificeerde McClintock ringchromosomen, dat wil zeggen cirkelvormige DNA-structuren die worden gegenereerd door de uiteinden van een enkel bestraald chromosoom te fuseren. Tijdens deze periode toonde hij ook het bestaan ​​aan van de nucleolaire organisator in een gebied van maïschromosoom 6, waarvan is aangetoond dat het essentieel is voor de assemblage van nucleolus.

Barbara McClintock kreeg een beurs van de Guggenheim Foundation die haar zes maanden stage in Duitsland in 1933 en 1934 betaalde. Zijn oorspronkelijke plan was om samen te werken met geneticus Curt Stern, een onderzoeker die wekenlang kruisingen in Drosophila (vliegen) aantoonde. nadat zij en Creighton hetzelfde deden met de maïs, maar het gebeurde zo dat Stern daar naar Amerika emigreerde moment. Om deze reden was het laboratorium dat uiteindelijk McClintock accepteerde Richard B. Goudschmidt.

Vanwege de politieke spanningen in Duitsland in die tijd, waarin hij zag hoe de nazi-opstand aanstaande was, keerde McClintock terug naar Cornell., waar het tot 1936 zou blijven. Dat jaar kreeg ze de positie van assistent-professor in de afdeling Plantkunde aan de Universiteit van Missouri-Columbia.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Verschillen tussen DNA en RNA"

Ervaringen in Missouri

Toen hij aan de Universiteit van Missouri was, zette McClintock de lijn van röntgenmutagenese voort. Hij constateerde dat onder deze omstandigheden chromosomen braken en samensmolten, maar dat endospermcellen dat ook spontaan deden. Ontdekte hoe de uiteinden van de gebroken chromatiden werden samengevoegd na DNA-replicatie in de fase van mitose.

In het bijzonder was het in de anafase dat de gebroken chromosomen een chromatidebrug vormden, die verdween toen de chromatiden naar de celpolen bewogen. Deze breuken verdwenen en vormden zich tijdens de interfase van de volgende mitose, de cyclus herhalen en enorme mutaties veroorzaken, wat leidde tot het verschijnen van endosperm bont.

Deze cyclus van het breken, samenvoegen en overbruggen van chromosomen werd destijds als een cruciale ontdekking beschouwd.. Ten eerste omdat het aantoonde dat chromosoombinding geen willekeurig proces was, en ten tweede omdat het een mechanisme identificeerde voor de productie van grootschalige mutaties. Deze bevinding is zelfs zo belangrijk dat ze vandaag de dag nog steeds wordt gebruikt, vooral bij de studie van kankeronderzoek.

Hoewel haar onderzoek in Missouri zeer groene scheuten opleverde, was McClintock helemaal niet tevreden met haar positie. Ze voelde zich uitgesloten van faculteitsvergaderingen en werd niet op de hoogte gebracht van vacatures bij andere instellingen. Ondanks het feit dat hij in het begin veel steun had gehad van zijn collega's, het academische concurrentievermogen en het feit dat ze een onafhankelijke en eenzame vrouw was, zorgde ervoor dat ze elke keer vervreemd raakte in haar onderzoeken plus.

Een onaangename anekdote die zou aantonen hoe weinig hij door sommige van zijn collega's werd gewaardeerd, is dat: In 1936 verscheen een verlovingsaankondiging voor een vrouw met dezelfde naam en achternaam in de kranten. Omdat ze deze vrouw voor haar aanzag, dreigde haar afdelingshoofd haar te ontslaan als ze zou trouwen. Tegen die tijd was McClintock al vice-president van de Genetics Society of America.

McClintock had het vertrouwen in zijn coördinator Stadler en in het bestuur van de Universiteit van Missouri verloren. Toen hij in 1941 een uitnodiging ontving van de directeur van de afdeling Genetica van het Cold Spring Harbor Laboratory om de zomer daar door te brengen, accepteerde hij deze daarom onmiddellijk. Hij deed het als een manier om een ​​baan te zoeken in een andere plaats dan Missouri en zijn geluk te beproeven.

Ook rond deze tijd zou hij de functie van gasthoogleraar aanvaarden aan de Columbia University, waar zijn collega Marcus Rhoades hoogleraar was. Hij bood aan om zijn onderzoekslijn te delen met Cold Spring Harbor op Long Island. In december 1941 werd hij aangeboden een onderzoekspositie bij het Cold Spring Harbor Laboratory, behorend tot de afdeling Genetica van de Carnegie Institution of Washington. Ik zou het uiteindelijk accepteren.

• Gerelateerd artikel: "Chromosomen: wat zijn ze, kenmerken en hoe ze werken"

Onderzoeken in Cold Spring Harbor

Na een jaar parttime bij Cold Spring Harbor te hebben gewerkt, aanvaardde Barbara McClintock een fulltime onderzoeksfunctie bij Cold Spring Harbor. Daar zou hij zijn werk aan de break-merge-bridge-cyclus voortzetten, een buitengewoon productieve periode in wetenschappelijke publicaties.

Vanwege deze vruchtbare onderzoeken heeft McClintock werd in 1944 erkend als academicus in de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten, en was de derde vrouw die werd gekozen. Een jaar later werd ze benoemd tot president van de Genetics Society of America, een eer die nog nooit een vrouw was toegekend.

Op aanraden van geneticus George Beadle deed hij in 1944 een cytogenetische analyse van de schimmel Neurospora crassa. Door voor het eerst met deze schimmel te werken, had Beadle een gen-enzymrelatie aangetoond. McClintock bepaalde het karyotype van de schimmel en zijn levenscyclus en sindsdien heeft N. crassa wordt gebruikt als modelorganisme in genetische studies.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Verschillen tussen mitose en meiose"

Ontdekking van genregulatie

McClintock wijdde de zomer van 1944 aan het ontdekken van het biologische mechanisme achter het genetische mozaïekfenomeen, een genetische aandoening die ervoor zorgde dat de zaden van dezelfde korenaar verschillende kleuren hadden. Hij vond twee plaatsen op de chromosomen (locus) die hij "Dissociator" (Ds) en "Activator" (Ac) noemde. Ds was gerelateerd aan chromosoombreuk, naast het beïnvloeden van de activiteit van nabijgelegen genen wanneer Ac aanwezig was. In 1948 ontdekte hij dat beide loci transponeerbare elementen waren die hun plaats op het chromosoom konden veranderen.

McClintock bestudeerde de effecten van de omzetting van Ac en Ds het analyseren van de kleurpatronen in de maïskorrels gedurende generaties van kruisingen. Zijn waarnemingen brachten hem tot de conclusie dat Ac de transpositie van Ds op chromosoom 9 regelde en dat de transpositie ervan de oorzaak was van de afbraak van het chromosoom.

Wanneer Ds beweegt, wordt het gen dat de kleur van aleuron (maïszaad) bepaalt tot expressie gebracht, omdat het onderdrukkende effect van Ds verloren gaat en bijgevolg het verschijnen van kleur optreedt. Deze transpositie is willekeurig, wat betekent dat het niet alle cellen aantast, wat verklaart waarom mozaïek in vruchteloosheid voorkomt. McClintock stelde ook vast dat de transpositie van Ds wordt bepaald door het aantal exemplaren van Ac.

In het decennium van de jaren '50 een hypothese ontwikkeld die uitlegde hoe transponeerbare elementen de werking van genen reguleren, remmen of moduleren. Hij definieerde Ds en Ac als controle-eenheden of regulerende elementen, om ze duidelijk te scheiden van genen. Hiermee veronderstelde hij dat genregulatie kan verklaren hoe meercellige organismen de kenmerken van elke cel kunnen diversifiëren, ondanks het feit dat hun genoom identiek is. Dit idee veranderde het concept van het genoom volledig, dat tot dan toe werd geïnterpreteerd als slechts een reeks statische instructies.

Het werk van McClintock op het gebied van genregulatie en controle-elementen was zo complex en nieuw dat de rest van de wetenschappelijke gemeenschap stond enigszins wantrouwend tegenover zijn ontdekkingen. In feite beschreef ze die reactie zelf als een mengeling van verbijstering en vijandigheid. Desondanks ging McClintock door en zette zijn onderzoekslijn voort.

Later zou hij een nieuw regulerend element genaamd "Supressor-mutator" (Spm) identificeren dat, hoewel het vergelijkbaar was met Ac en Ds, complexere functies uitvoerde. Echter, gezien de reacties van de wetenschappelijke gemeenschap in die tijd en de perceptie van McClintock dat hij afdreef van de reguliere wetenschap, zorgde ervoor dat hij stopte met het publiceren van zijn resultaten.

Erkenningen en afgelopen jaren

In 1967 trok McClintock zich terug uit zijn functie bij de Carnegie Institution., wordt genoemd vooraanstaand lid van hetzelfde. Door deze onderscheiding kon ze samen met haar medestudenten blijven werken als emeritus wetenschapper bij Cold Spring Harbor Laboratory. In feite bleef ze tot de dag van haar dood verbonden aan het laboratorium.

In 1973 bekende hij de reden waarom hij besloot zijn bevindingen over regelgevende elementen niet verder te publiceren, ondanks het feit dat hij zelf bleef onderzoeken. Hij merkte op dat het vanwege zijn ervaring in laboratoria erg moeilijk is om een ​​ander bewust te maken van zijn onuitgesproken aannames. Hij was van mening dat, vanwege de vaste ideeën van veel wetenschappers, sommige vorderingen op een bepaald moment niet kunnen worden gedeeld, omdat kritiek verzekerd zal zijn. U moet wachten op een conceptuele verandering en deze op het juiste moment communiceren.

Zijn ervaring gaf kracht aan zijn mening in dit opzicht, Het duurde tientallen jaren voordat hun bevindingen in aanmerking werden genomen. Het werk van Barbara McClintock werd pas ten volle gewaardeerd toen genetici François Jacob en Jacques Monod in de jaren zestig met hun respectievelijke studies, gepresenteerd in een werk uit 1961 getiteld "Genetic Regulatory Mechanisms in the synthese van eiwitten". eiwitten"). McClintock las het werk en vergeleek zijn bevindingen met die van de Fransen.

Gelukkig, McClintock werd eindelijk algemeen erkend voor haar werk. Zijn ontdekking van transpositie werd gewaardeerd toen ditzelfde proces in de jaren zestig en zeventig door andere auteurs in bacteriën en gisten werd beschreven. In de jaren 70 werden Ac en Ds gekloond, wat aantoont dat het transposons van klasse II waren.

Ac is een compleet transposon, dat in zijn sequentie codeert voor een functioneel transposase, dat de beweging van het element door het genoom mogelijk maakt. In plaats daarvan codeert Ds voor een niet-functionele, gemuteerde versie van de transposase en vereist de aanwezigheid van Ac om in het genoom te springen, iets dat past bij de functionele beschrijving van McClintock. Latere studies toonden aan dat deze reeksen niet bewegen als ze niet gestrest zijn, zoals pauze door bestraling of andere, om deze reden zou de activering ervan een evolutionaire bron van variabiliteit.

McClintock begreep de rol van deze agenten als evolutionaire agenten voordat zelfs andere wetenschappers het vermoedden. In feite wordt het Ac/Ds-systeem tegenwoordig gebruikt als een mutagenesetool in planten, om genen met een onbekende functie te karakteriseren en in andere soorten dan die van maïs.

Dankzij het feit dat de waarheid van haar bevindingen en de waarde van haar werk, van toepassing buiten het veld van de botanie, eindelijk werden erkend, heeft Barbara McClintock ontving in 1983 de Nobelprijs voor de Fysiologie en was de zevende vrouw die deze prijs ontving en, in tegenstelling tot andere gelegenheden, slechts één keer. persoon. Normaal gesproken gaat de Nobelprijs voor Wetenschap naar onderzoeksteams, maar aangezien McClintock het grootste deel van haar leven als zelfstandige moest werken, ging de eer alleen naar haar.

Barbara McClintock stierf een natuurlijke dood op 2 september 1992 in het Huntington Hospital, vlakbij het Cold Spring Harbor Laboratory, waar ze zoveel momenten heeft gewoond. Hij was negentig jaar oud, en stierf hij zonder enig nageslacht na te laten of ooit getrouwd te zijn geweest?