Barbara McClintock: biografia e contribuições desta cientista americana

Embora na década de 1930 já se suspeitasse que os cromossomos abrigavam genes, os pedaços de material genético que codificam quem somos, isso não foi comprovado empiricamente. Muitos tentaram, mas ninguém encontrou uma prova visual da relação cromossomo-gene.

Mas chegou Barbara McClintock, que com seus pés de milho cultivados por conta própria poderia prová-lo, apesar de muitos a considerarem uma mera botânica com ares de geneticista.

A figura dessa pesquisadora é a de uma pessoa que, por ser avançada para a época, foi incompreendida. A seguir, descobriremos como foi sua história uma biografia de Barbara McClintock, no qual veremos porque é tão importante para a história da genética.

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Biografia curta de Barbara McClintock

Barbara McClintock foi uma cientista americana especializada em citogenética que recebeu o Prêmio Nobel de Medicina ou Fisiologia em 1983, sendo a sétima mulher a receber tal reconhecimento.

Seu trabalho respondeu com precisão à pergunta mais interessante dos anos 1930: em que estrutura da célula os genes são encontrados? A pesquisa de McClintock, junto com sua estudante de doutorado Harriet Creighton, serviu para demonstrar empiricamente que os genes estavam localizados nos cromossomos. Seu trabalho com plantas de milho proporcionou pela primeira vez uma conexão visual entre certas características herdadas e sua base nos cromossomos.

A pesquisa também descobriu que os genes nem sempre ocupam o mesmo lugar no cromossomo. McClintock descobriu a transposição de genes, algo que ia contra a ideia de sua época de que o material genético era estático. Era, portanto, um elemento muito mais complexo e flexível do que se pensava na época, uma estrutura dinâmica capaz de se reorganizar.

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Infância e adolescência

Barbara McClintock nasceu em Hartford, Connecticut (Estados Unidos) em 16 de junho de 1902. Ela foi inicialmente registrada como Eleanor, mas depois de quatro meses o registro foi alterado para o nome pelo qual ela era conhecida, Bárbara. Ela foi a terceira filha do casamento do médico Thomas Henry McClintock e Sara Handy McClintock. Demonstrou maior proximidade com o pai do que com a mãe e, na idade adulta, destacou que ambos haviam lhe dado muito apoio, embora as relações com a mãe fossem bastante frias.

McClintock mostrou grande independência desde pequena, algo que ela mesma descreveria como uma grande capacidade de ficar sozinha. Dos três anos de idade até a escola, McClintock morou com seus tios na vizinhança. do Brooklyn, Nova York, para ajudar financeiramente sua família enquanto seu pai fundava um consultório.

Ele terminou sua educação secundária na Erasmus Hall High School em Brooklyn. Desde muito jovem demonstrou interesse pela ciência, por isso decidiu continuar os seus estudos na Cornell University. A mãe se opôs a isso, não querendo que as filhas recebessem ensino superior, por acreditar que isso prejudicava as chances de casamento. Somado a isso, a família vivia alguns problemas financeiros que os impediam de pagar os estudos universitários dos filhos.

Felizmente, Barbara McClintock pôde frequentar a Cornell School of Agriculture sem pagar as mensalidades e após a conclusão do seu ensino médio, ele foi capaz de combinar seu trabalho em um escritório de empregos com treinamento autodidata derivado de ir à biblioteca público. Finalmente e graças à intervenção de seu pai, ele começou a frequentar Cornell em 1919 onde seu sucesso não seria apenas acadêmico, mas também social, sendo eleito presidente de uma associação estudantil em seu primeiro curso.

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Treinamento e Pesquisa em Cornell

McClintock começou a estudar na Cornell School of Agriculture em 1919, onde estudaria botânica e obteria seu diploma de bacharel em ciências (BSc) em 1923. Seu interesse pela genética foi despertado em 1921, quando cursava o primeiro curso na área, ministrado pelo melhorista e geneticista C. B. Hutchison. Devido ao grande interesse de McClintock, Hutchinson a convidou para participar de um curso de graduação em genética em 1922. Isso marcaria um antes e um depois na carreira de McClintock, concentrando seus esforços vitais no estudo da genética.

Enquanto estudava o diploma e já trabalhava como professor de botânica, McClintock dedicou-se ao que era então um novo campo da citogenética do milho. Seu grupo de pesquisa consistia em criadores de plantas e citologistas, incluindo Charles R. Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle e Harriet Creighton.

O principal objetivo do trabalho de McClintock na época era desenvolver técnicas para visualizar e caracterizar os cromossomos do milho. Ele criou uma técnica baseada na coloração de carmim para conseguir ver esses cromossomos por meio de microscopia de luz, mostrando pela primeira vez a forma dos dez cromossomos do milho. Ao estudar a morfologia desses cromossomos, ele foi capaz de relacionar caracteres que são herdados junto com segmentos cromossômicos e confirmar que os cromossomos eram o lar dos genes.

Em 1930, Barbara McClintock foi a primeira pessoa a descrever os cruzamentos que ocorrem entre cromossomos homólogos durante a meiose. Junto com sua aluna de tese de doutorado, Harriet Creighton, em 1931, ele demonstrou que há uma relação entre esse cruzamento cromossômico meiótico e a recombinação de características hereditárias. McClintock e Creighton descobriram que a recombinação cromossômica e o fenótipo resultante resultaram na herança de uma nova característica.

Durante os verões de 1931 e 1932, ele trabalhou no Missouri com o prestigioso geneticista Lewis Stadler, que lhe mostrou o uso dos raios X como elemento capaz de induzir mutações. Usando linhagens de milho mutagenizadas, McClintock identificou cromossomos em anel, ou seja, estruturas circulares de DNA geradas pela fusão das extremidades de um único cromossomo irradiado. Nesse período, ele também demonstrou a existência do organizador nucleolar em uma região do cromossomo 6 do milho, que se mostrou essencial para a montagem do nucléolo.

Barbara McClintock recebeu uma bolsa da Fundação Guggenheim que pagou por seus seis meses de aprendizado na Alemanha durante 1933 e 1934. Seu plano inicial era trabalhar com o geneticista Curt Stern, um pesquisador que demonstrou cruzamentos em Drosophila (moscas) por semanas. depois que ela e Creighton fizeram o mesmo com o milho, mas aconteceu que Stern imigrou para a América ali momento. Por esse motivo, o laboratório que acabou aceitando McClintock foi Richard B. Goldschmidt.

Devido à tensão política na Alemanha na época, na qual viu como a ascensão nazista era iminente, McClintock voltou para Cornell, onde permaneceria até 1936. Naquele ano, ela obteve o cargo de professora assistente no Departamento de Botânica da Universidade de Missouri-Columbia.

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Experiências em Missouri

Enquanto estava na Universidade de Missouri, McClintock continuou a linha de mutagênese por raios-X. Ele observou que os cromossomos se rompiam e se fundiam sob essas condições, mas que as células do endosperma também o faziam espontaneamente. Descobri como as extremidades das cromátides quebradas foram unidas após a replicação do DNA na fase de mitose.

Especificamente, foi na anáfase que os cromossomos quebrados formaram uma ponte cromátide, que desapareceu quando as cromátides se moveram em direção aos pólos celulares. Essas rupturas desapareceram, formando uniões durante a interfase da próxima mitose, repetindo o ciclo e causando mutações massivas, que levaram ao aparecimento de endosperma variegado.

Esse ciclo de quebra, fusão e conexão de cromossomos foi considerado uma descoberta crucial na época.. Primeiro, porque mostrou que a ligação cromossômica não era um processo aleatório e, segundo, porque identificou um mecanismo para a produção de mutações em grande escala. Na verdade, essa descoberta é tão importante que ainda é usada hoje, especialmente no estudo da pesquisa do câncer.

Embora sua pesquisa estivesse produzindo brotos muito verdes no Missouri, McClintock não estava nada satisfeita com sua posição. Ela se sentiu excluída das reuniões do corpo docente e não foi notificada de vagas em outras instituições. Apesar de no início ter contado com muito apoio dos pares, da competitividade acadêmica e do fato que ela era uma mulher independente e solitária a fazia se tornar alienada em suas investigações todas as vezes mais.

Uma anedota desagradável que mostraria o quão pouco valorizado ele era por alguns de seus colegas é que Em 1936, um anúncio de noivado de uma mulher com o mesmo nome e sobrenome apareceu no jornais. Confundindo esta mulher com ela, seu chefe de departamento ameaçou demiti-la se ela se casasse. Nessa época, McClintock já era vice-presidente da Genetics Society of America.

McClintock havia perdido a confiança em seu coordenador Stadler e na administração da Universidade de Missouri. Portanto, quando em 1941 recebeu um convite do diretor do Departamento de Genética do Laboratório Cold Spring Harbor para passar o verão ali, ele aceitou imediatamente. Ele fez isso como uma forma de procurar emprego em um lugar diferente do Missouri, tentando a sorte.

Também nessa época ele aceitaria o cargo de professor visitante na Universidade de Columbia, onde seu colega Marcus Rhoades era professor. Ele se ofereceu para compartilhar sua linha de pesquisa com Cold Spring Harbor de Long Island. Em dezembro de 1941, ele foi oferecido uma posição de pesquisa no Cold Spring Harbor Laboratory, pertencente ao Departamento de Genética do Carnegie Institution de Washington. Eu acabaria aceitando isso.

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Investigações em Cold Spring Harbor

Depois de um ano trabalhando em tempo parcial em Cold Spring Harbor, Barbara McClintock aceitou uma posição de investigadora em tempo integral em Cold Spring Harbor. Lá ele continuaria seu trabalho no ciclo break-merge-bridge, sendo um período extraordinariamente produtivo em publicações científicas.

Por causa dessas investigações prolíficas, McClintock foi reconhecida em 1944 como acadêmica na Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos, sendo a terceira mulher a ser eleita. Um ano depois, ela foi nomeada presidente da Sociedade de Genética da América, uma honra que nunca foi concedida a uma mulher.

Por recomendação do geneticista George Beadle, em 1944 ele fez uma análise citogenética do fungo Neurospora crassa. Beadle demonstrou uma relação gene-enzima ao trabalhar com esse fungo pela primeira vez. McClintock determinou o cariótipo do fungo, bem como seu ciclo de vida e, desde então, N. crassa é usado como organismo modelo em estudos genéticos.

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Descoberta da regulação gênica

McClintock dedicou o verão de 1944 a descobrir o mecanismo biológico por trás do fenômeno do mosaico genético, condição genética que fazia com que as sementes da mesma espiga de milho tivessem cores diferentes. Ele encontrou dois lugares nos cromossomos (locus) que chamou de "Dissociador" (Ds) e "Ativador" (Ac). Ds foi relacionado à quebra de cromossomos, além de afetar a atividade de genes próximos quando Ac estava presente. Em 1948, ele descobriu que ambos os loci eram elementos transponíveis que podiam mudar de lugar no cromossomo.

McClintock estudou os efeitos da transposição de Ac e Ds analisar os padrões de coloração nos grãos de milho ao longo de gerações de cruzamentos. Suas observações o levaram a concluir que o Ac controlava a transposição de Ds no cromossomo 9, e que sua transposição era a causa da quebra do cromossomo.

Quando o Ds se move, o gene que determina a cor da aleurona (semente do milho) é expresso, pois o efeito repressor do Ds é perdido e, conseqüentemente, ocorre o aparecimento da cor. Essa transposição é aleatória, o que significa que não afetará todas as células, o que explica por que o mosaico ocorre na infrutífera. McClintock também determinou que a transposição de Ds é determinada pelo número de cópias de Ac.

Durante a década de 50 ' desenvolveram uma hipótese que explicava como os elementos transponíveis regulam a ação dos genes, inibindo-os ou modulando-os.. Ele definiu Ds e Ac como unidades de controle ou elementos reguladores, para separá-los claramente dos genes. Com isso, ele levantou a hipótese de que a regulação gênica pode explicar como os organismos multicelulares podem diversificar as características de cada célula, apesar de seu genoma ser idêntico. Essa ideia mudou completamente o conceito de genoma, que até então era interpretado como um mero conjunto de instruções estáticas.

O trabalho de McClintock sobre a regulação gênica e elementos de controle era tão complexo e inovador que o resto da comunidade científica estava um pouco desconfiado de suas descobertas. Na verdade, ela mesma descreveu essa reação como uma mistura de perplexidade e hostilidade. Apesar disso, McClintock foi em frente e continuou com sua linha de investigação.

Posteriormente, ele identificaria um novo elemento regulador denominado "Supressor-mutator" (Spm) que, embora fosse semelhante a Ac e Ds, desempenhava funções mais complexas. No entanto, dadas as reações da comunidade científica da época e a percepção de McClintock que ele estava se afastando da ciência convencional, o fez parar de publicar seu resultados.

Reconhecimentos e últimos anos

Em 1967, McClintock aposentou-se de seu cargo na Carnegie Institution., sendo nomeado membro distinto do mesmo. Essa distinção permitiu que ela continuasse trabalhando como cientista emérito no Cold Spring Harbor Laboratory com seus colegas estudantes de graduação. Na verdade, ela permaneceu afiliada ao laboratório até o dia de sua morte.

Em 1973, ele confessou o motivo pelo qual decidiu não continuar a publicar suas descobertas sobre os elementos regulatórios, apesar de continuar investigando por conta própria. Ele comentou que, por causa de sua experiência em laboratórios, é muito difícil fazer outra pessoa tomar consciência de suas suposições tácitas. Ele considerou que, devido às ideias fixas de muitos cientistas, alguns avanços não podem ser compartilhados em um determinado momento, pois a crítica estará assegurada. Você deve esperar que ocorra uma mudança conceitual e comunicá-la no momento certo.

Sua experiência fortaleceu suas opiniões a esse respeito, Levou décadas para que suas descobertas fossem levadas em consideração. O trabalho de Barbara McClintock só foi totalmente apreciado quando, na década de 1960, os geneticistas François Jacob e Jacques Monod chegaram a conclusões semelhantes com seus respectivos estudos, apresentados num trabalho de 1961 intitulado “Mecanismos reguladores genéticos na síntese de proteínas”. proteínas ”). McClintock leu o trabalho e comparou suas descobertas com as levantadas pelos franceses.

Felizmente, McClintock foi finalmente amplamente reconhecida por seu trabalho. Sua descoberta da transposição foi valorizada quando esse mesmo processo foi descrito por outros autores em bactérias e leveduras nas décadas de 1960 e 1970. Na década de 70, Ac e Ds foram clonados, mostrando que eram transposons de classe II.

O Ac é um transposon completo, codificando em sua sequência uma transposase funcional, que permite a movimentação do elemento através do genoma. Em vez disso, Ds codifica uma versão mutada não funcional da transposase e requer a presença de Ac para entrar no genoma, algo que se encaixa na descrição funcional de McClintock. Estudos posteriores mostraram que essas sequências não se movem se não estiverem estressadas, como quebrar por irradiação ou outros, por este motivo sua ativação poderia fornecer uma fonte evolutiva de variabilidade.

McClintock entendeu o papel desses agentes como agentes evolutivos antes mesmo de outros cientistas suspeitarem. Na verdade, hoje o sistema Ac / Ds é usado como ferramenta de mutagênese em plantas, para caracterizar genes de função desconhecida e em espécies diferentes das do milho.

Graças ao fato de que a verdade de suas descobertas e o valor de seu trabalho, aplicável além do campo da botânica, foram finalmente reconhecidos, Barbara McClintock recebeu o Prêmio Nobel de Fisiologia em 1983, sendo a sétima mulher a obtê-lo e, ao contrário de outras ocasiões, a recebê-lo apenas uma pessoa. Normalmente, o Prêmio Nobel de Ciência vai para equipes de pesquisa, mas como McClintock teve que trabalhar por conta própria durante a maior parte de sua vida, o crédito foi apenas para ela.

Barbara McClintock morreu de causas naturais em 2 de setembro de 1992 no Hospital Huntington, próximo ao Laboratório Cold Spring Harbor onde viveu tantos momentos. Ele tinha noventa anos e faleceu sem deixar descendência ou sem ter se casado?