Barbara McClintock: biografia și contribuțiile acestui om de știință american

Deși în anii 1930 se bănuia deja că cromozomii adăpostesc gene, bucăți de material genetic care codifică cine suntem, acest lucru nu a fost dovedit empiric. Mulți încercaseră, dar nimeni nu găsise dovada vizuală a relației cromozom-genă.

Dar a sosit Barbara McClintock, care cu plantele ei de porumb crescute de ea însăși, ar putea să demonstreze asta, în ciuda faptului că mulți o vedeau ca pe o simplă botanică cu aer de genetician.

Figura acestei cercetătoare este cea a unei persoane care, datorită cât de avansată era pentru vremea ei, a fost înțeleasă greșit. În continuare vom descoperi prin ce a trecut povestea lui o biografie a lui Barbara McClintock, în care vom vedea de ce a fost atât de important pentru istoria geneticii.

• Articol înrudit: „Rosalind Franklin: biografia și contribuțiile acestui chimist britanic”

Scurtă biografie a lui Barbara McClintock

Barbara McClintock a fost un om de știință american specializat în citogenetică, care a primit Premiul Nobel pentru Medicină sau Fiziologie în 1983., fiind a șaptea femeie care a primit o astfel de recunoaștere.

Munca lor a răspuns cu exactitate la cea mai interesantă întrebare a anilor 1930: în ce structură a celulei se găsesc genele? Cercetările lui McClintock, împreună cu studenta sa doctorală Harriet Creighton, au servit pentru a demonstra empiric că genele erau localizate pe cromozomi. Munca lui cu plantele de porumb a oferit pentru prima dată o legătură vizuală între anumite trăsături moștenite și baza lor pe cromozomi.

Cercetările lor au mai descoperit că genele nu ocupă întotdeauna același loc pe cromozom. McClintock a descoperit transpunerea genelor, ceva care a intrat în conflict cu ideea din vremea lui că materialul genetic era static. Era, așadar, un element mult mai complex și mai flexibil decât se presupunea la acea vreme, o structură dinamică capabilă să se reorganizeze.

• Ați putea fi interesat de: „Gregor Mendel: Biografia părintelui geneticii moderne”

Copilărie și adolescență

Barbara McClintock s-a născut la Hartford, Connecticut (Statele Unite) pe 16 iunie 1902. Inițial a fost înregistrată ca Eleanor, dar după patru luni înregistrarea a fost schimbată cu numele sub care era cunoscută, Barbara. A fost a treia fiică a căsătoriei medicului Thomas Henry McClintock și Sara Handy McClintock. Ea a arătat o mai mare apropiere de tatăl ei decât de mama ei și, la vârsta lor adultă, a subliniat că ambii i-au fost foarte susținători, deși relațiile cu mama ei au fost destul de reci.

McClintock a dat dovadă de o mare independență încă de când era mică, ceva pe care ea însăși l-ar descrie drept o mare capacitate de a fi singură. De la vârsta de trei ani până la școală, McClintock a locuit cu unchii săi în cartier. din Brooklyn, New York, pentru a-și ajuta financiar familia în timp ce tatăl său a înființat un cabinet.

Și-a terminat studiile secundare la liceul Erasmus Hall din Brooklyn. De mic a manifestat interes pentru știință, așa că a decis să-și continue studiile la Universitatea Cornell. Mama ei s-a opus acestui lucru, nedorind ca fiicele ei să primească studii superioare, crezând că acestea le diminuează șansele de a se căsători. Pe lângă acestea, familia trecea prin anumite probleme financiare care îi împiedicau să plătească studiile universitare ale copiilor.

Din fericire, Barbara McClintock a reușit să urmeze la Cornell School of Agriculture fără să plătească școlarizare, iar după terminarea ei studii medii, a putut să-și îmbine munca într-un birou de angajare cu formarea autodidactă derivată din mersul la bibliotecă public. În cele din urmă și datorită intervenției tatălui său, a început să frecventeze Cornell în 1919, unde succesul său nu va fi. doar academic dar și social, fiind ales președinte al unei asociații studențești în primul ei curs.

• Articol înrudit: „Genetica și comportamentul: decid genele cum acționăm?”

Formare și cercetare la Cornell

McClintock a început să studieze la Școala de Agricultură din Cornell în 1919, unde avea să studieze botanica și să obțină diploma de licență în științe (BSc) în 1923. Interesul său pentru genetică a fost trezit în 1921, în timp ce urma primul curs la acest subiect, condus de ameliorătorul de plante și geneticianul C. B. Hutchison. Datorită interesului mare al lui McClintock, Hutchinson a invitat-o ​​să participe la un curs absolvent de genetică în 1922. Acest lucru ar marca un înainte și un după în cariera lui McClintock, concentrându-și eforturile vitale pe aprofundarea în genetică.

Atât în ​​timp ce studia diploma, cât și deja lucra ca profesor de botanică, McClintock s-a dedicat a ceea ce era atunci un domeniu nou al citogeneticii porumbului. Grupul său de cercetare a fost format din amelioratori de plante și citologi, inclusiv Charles R. Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle și Harriet Creighton.

Scopul principal al lucrării lui McClintock la acea vreme a fost de a dezvolta tehnici de vizualizare și caracterizare a cromozomilor de porumb. El a creat o tehnică bazată pe colorarea carminului pentru a putea vedea acești cromozomi prin microscopie luminoasă, arătând pentru prima dată forma celor zece cromozomi din porumb. Studiind morfologia acestor cromozomi, el a reușit să relaționeze caracterele care sunt moștenite împreună cu segmentele cromozomiale și să confirme că cromozomii erau casa genelor.

În 1930, Barbara McClintock a fost prima persoană care a descris încrucișările care apar între cromozomii omologi în timpul meiozei. Împreună cu studentul său de doctorat, Harriet Creighton, în 1931 a demonstrat că există o relație între această încrucișare cromozomială meiotică și recombinarea trăsăturilor ereditare. McClintock și Creighton au descoperit că recombinarea cromozomilor și fenotipul rezultat au dus la moștenirea unei noi trăsături.

În verile anilor 1931 și 1932, a lucrat în Missouri cu prestigiosul genetician Lewis Stadler., care i-a arătat utilizarea razelor X ca element capabil de a induce mutații. Folosind linii de porumb mutagenizate, McClintock a identificat cromozomi inel, adică structuri circulare ADN generate prin fuzionarea capetelor unui singur cromozom iradiat. În această perioadă, el a demonstrat, de asemenea, existența organizatorului nucleolar într-o regiune a cromozomului 6 de porumb, care s-a dovedit a fi esențială pentru asamblarea nucleolului.

Barbara McClintock a primit o bursă a Fundației Guggenheim, care i-a plătit șase luni de ucenicie în Germania în anii 1933 și 1934. Planul său inițial a fost să lucreze cu geneticianul Curt Stern, un cercetător care a demonstrat încrucișarea în Drosophila (muște) timp de săptămâni. după ce ea și Creighton au făcut același lucru cu porumbul, dar s-a întâmplat ca Stern să imigreze în America chiar acolo moment. Din acest motiv, laboratorul care l-a acceptat în cele din urmă pe McClintock a fost Richard B. Goldschmidt.

Din cauza tensiunii politice din Germania de la acea vreme, în care a văzut cum ascensiunea nazistă era iminentă, McClintock s-a întors la Cornell., unde va rămâne până în 1936. În acel an a obținut funcția de asistent universitar la Departamentul de Botanică de la Universitatea din Missouri-Columbia.

• Ați putea fi interesat de: „Diferențe între ADN și ARN”

Experiențe în Missouri

În timp ce se afla la Universitatea din Missouri, McClintock a continuat linia mutagenezei cu raze X. El a observat că cromozomii s-au rupt și s-au fuzionat în aceste condiții, dar și celulele endospermului au făcut acest lucru spontan. A aflat cum capetele cromatidelor sparte au fost unite după replicarea ADN-ului în faza de mitoză.

Mai exact, cromozomii rupti au format o punte cromatidiană în anafază, care a dispărut când cromatidele s-au deplasat către polii celulari. Aceste rupturi au dispărut, formând uniuni în timpul interfazei următoarei mitoze, repetarea ciclului și provocând mutații masive, care au dus la apariția endospermului pestriţ.

Acest ciclu de rupere cromozomală, fuzionare și unire a fost considerată o descoperire crucială la acea vreme.. În primul rând, pentru că a arătat că legarea cromozomilor nu a fost un proces aleatoriu și, în al doilea rând, pentru că a identificat un mecanism pentru producerea de mutații la scară largă. De fapt, această descoperire este atât de importantă încât este folosită și astăzi, în special în studiul cercetării cancerului.

Chiar dacă cercetările ei au produs lăstari foarte verzi în Missouri, McClintock nu a fost deloc mulțumit de poziția ei. Ea s-a simțit exclusă de la ședințele facultății și nu a fost anunțată despre posturile vacante la alte instituții. În ciuda faptului că la început a avut mult sprijin din partea colegilor săi, competitivitatea academică și faptul că faptul că era o femeie independentă și singură a făcut-o să devină alienată în investigațiile ei de fiecare dată la care se adauga.

O anecdotă neplăcută care ar arăta cât de puțin apreciat era de unii dintre colegii săi este aceea În 1936, a apărut un anunț de logodnă pentru o femeie cu același nume și prenume presă. Confundând această femeie cu ea, șeful ei de departament a amenințat că o va concedia dacă se căsătorește. Până atunci, McClintock era deja vicepreședinte al Societății de Genetică din America.

McClintock își pierduse încrederea în coordonatorul său Stadler și în administrația Universității din Missouri. Prin urmare, când în 1941 a primit o invitație de la directorul Departamentului de Genetică de la Cold Spring Harbour Laboratory de a petrece vara acolo, a acceptat-o ​​imediat. A făcut-o ca o modalitate de a-și căuta un loc de muncă în alt loc decât Missouri, încercându-și norocul.

Tot în această perioadă el va accepta postul de profesor invitat la Universitatea Columbia, unde colegul său Marcus Rhoades era profesor. S-a oferit să-și împărtășească linia de cercetare cu Cold Spring Harbor din Long Island. În decembrie 1941 i s-a oferit un post de cercetare la Cold Spring Harbor Laboratory, aparținând Departamentului de Genetică al Instituției Carnegie din Washington. Aș ajunge să accept.

• Articol înrudit: „Cromozomii: ce sunt, caracteristici și cum funcționează”

Investigații la Cold Spring Harbor

După un an de lucru cu jumătate de normă la Cold Spring Harbor, Barbara McClintock a acceptat un post de investigator cu normă întreagă la Cold Spring Harbor. Acolo își va continua munca pe ciclul rupere-combinare-punte, fiind o perioadă extraordinar de productivă în publicațiile științifice.

Din cauza acestor investigații prolifice, McClintock a fost recunoscută în 1944 ca academic în cadrul Academiei Naționale de Științe a Statelor Unite, fiind a treia femeie aleasă. Un an mai târziu a fost numită președinte al Societății de Genetică din America, o onoare care nu fusese niciodată acordată unei femei.

La recomandarea geneticianului George Beadle, în 1944 a făcut o analiză citogenetică asupra ciupercii Neurospora crassa. Beadle a demonstrat o relație genă-enzimă lucrând cu această ciupercă pentru prima dată. McClintock a determinat cariotipul ciupercii, precum și ciclul său de viață și, de atunci, N. crassa este folosit ca organism model în studiile genetice.

• Ați putea fi interesat de: „Diferențe între mitoză și meioză”

Descoperirea reglării genelor

McClintock a dedicat vara anului 1944 descoperirii mecanismului biologic din spatele fenomenului mozaic genetic, o afecțiune genetică care a făcut ca semințele aceluiași spic de porumb să aibă culori diferite. A găsit două locuri pe cromozomi (locus) pe care le-a numit „Disociator” (Ds) și „Activator” (Ac). Ds a fost legat de ruperea cromozomilor, în plus față de afectarea activității genelor din apropiere atunci când Ac era prezent. În 1948 a descoperit că ambii loci erau elemente transpozabile care își puteau schimba locul pe cromozom.

McClintock a studiat efectele transpunerii Ac și Ds analizarea modelelor de colorare a boabelor de porumb de-a lungul generațiilor de încrucișări. Observațiile sale l-au condus la concluzia că Ac controla transpunerea Ds pe cromozomul 9 și că transpunerea sa a fost cauza defalcării cromozomului.

Când Ds se mișcă, se exprimă gena care determină culoarea aleuronei (semințele de porumb), deoarece efectul represiv al Ds se pierde și, în consecință, apare apariția culorii. Această transpunere este aleatorie, ceea ce înseamnă că nu va afecta toate celulele, ceea ce explică de ce mozaicul apare în inutilitate. McClintock a mai determinat că transpunerea lui Ds este determinată de numărul de copii ale lui Ac.

În deceniul anilor 50' a dezvoltat o ipoteză care a explicat modul în care elementele transpozabile reglează acțiunea genelor, inhibându-le sau modulându-le. El a definit Ds și Ac ca unități de control sau elemente de reglementare, pentru a le separa clar de gene. Cu aceasta el a emis ipoteza că reglarea genelor poate explica modul în care organismele multicelulare pot diversifica caracteristicile fiecărei celule, în ciuda faptului că genomul lor este identic. Această idee a schimbat complet conceptul de genom, care până atunci era interpretat ca un simplu set de instrucțiuni statice.

Lucrarea lui McClintock privind reglarea genelor și elementele de control a fost atât de complexă și nouă încât restul comunității științifice era oarecum suspicios față de descoperirile sale. De fapt, ea însăși a descris acel răspuns ca un amestec de nedumerire și ostilitate. În ciuda acestui fapt, McClintock a mers înainte și și-a continuat linia de investigație.

Mai târziu, el va identifica un nou element de reglementare numit „Supresor-mutator” (Spm) care, deși era similar cu Ac și Ds, îndeplinea funcții mai complexe. Cu toate acestea, având în vedere reacțiile comunității științifice din acel moment și percepția lui McClintock că s-a îndepărtat de știința de masă, l-a determinat să nu mai publice a lui rezultate.

Recunoașteri și ultimii ani

În 1967, McClintock s-a retras din postul său de la Carnegie Institution., fiind numit membru distins al acestuia. Această distincție i-a permis să continue să lucreze ca om de știință emerit la Cold Spring Harbor Laboratory împreună cu colegii săi absolvenți. De fapt, ea a rămas afiliată laboratorului până în ziua morții sale.

În 1973, a mărturisit motivul pentru care a decis să nu-și publice în continuare constatările privind elementele de reglementare, în ciuda faptului că a continuat să investigheze pe cont propriu. El a comentat că, din cauza experienței sale în laboratoare, este foarte dificil să facă o altă persoană conștientă de presupunerile sale nerostite. El a considerat că, datorită ideilor fixe ale multor oameni de știință, unele progrese nu pot fi împărtășite la un moment dat, întrucât critica va fi asigurată. Trebuie să așteptați să apară o schimbare conceptuală și să le comunicați la momentul potrivit.

Experiența sa a dat putere opiniilor sale în acest sens, A fost nevoie de zeci de ani pentru ca descoperirile lor să fie luate în considerare. Lucrarea Barbara McClintock a fost pe deplin apreciată doar atunci când, în anii 1960, geneticienii François Jacob și Jacques Monod au ajuns la concluzii similare cu studiile respective, prezentate într-o lucrare din 1961 intitulată „Mecanisme de reglare genetică în sinteza proteinelor”. proteine”). McClintock a citit lucrarea și a comparat constatările sale cu cele ridicate de francezi.

Din fericire, McClintock a fost în cele din urmă recunoscută pe scară largă pentru munca ei. Descoperirea lui a transpunerii a fost apreciată atunci când același proces a fost descris de alți autori în bacterii și drojdii în anii 1960 și 1970. În anii 70, Ac și D au fost donați, arătând că erau transpozoni de clasa II.

Ac este un transposon complet, care codifică în secvența sa o transpozază funcțională, care permite mișcarea elementului prin genom. În schimb, Ds codifică o versiune nefuncțională, mutantă a transpozazei și necesită prezența Ac pentru a intra în genom, ceva care se potrivește descrierii funcționale a lui McClintock. Studiile ulterioare au arătat că aceste secvențe nu se mișcă dacă nu sunt stresate, cum ar fi ruperea prin iradiere sau altele, din acest motiv activarea lui ar putea oferi o sursă evolutivă de variabilitate.

McClintock a înțeles rolul acestor agenți ca agenți evolutivi înainte ca și alți oameni de știință să-l suspecteze. De fapt, astăzi sistemul Ac/Ds este folosit ca instrument de mutageneză în plante, pentru a caracteriza gene cu funcție necunoscută și în alte specii decât cele de porumb.

Datorită faptului că adevărul descoperirilor ei și valoarea muncii ei, aplicabile dincolo de domeniul botanicii, au fost în sfârșit recunoscute, Barbara McClintock a primit Premiul Nobel pentru Fiziologie în 1983, fiind a șaptea femeie care l-a obținut și, spre deosebire de alte ocazii, care l-a primit doar una. persoană. În mod normal, Premiul Nobel pentru Știință revine echipelor de cercetare, dar din moment ce McClintock a trebuit să desfășoare o activitate independentă pentru cea mai mare parte a vieții, meritul i-a revenit numai ei.

Barbara McClintock a murit din cauze naturale pe 2 septembrie 1992 la Spitalul Huntington, lângă Laboratorul Cold Spring Harbor unde a trăit atâtea momente. Avea nouăzeci de ani și a murit fără să lase vreun urmaș sau să se fi căsătorit vreodată?