Барбара МакКлинток: биография и вклад этого американского ученого

Хотя в 1930-х годах уже предполагалось, что хромосомы несут в себе гены, части генетического материала, кодирующие то, что мы есть, это не было эмпирически доказано. Многие пытались, но никто не нашел визуальных доказательств связи хромосома-ген.

Но прибыла Барбара МакКлинток, которая, выращивая самостоятельно кукурузу, смогла это доказать, несмотря на то, что многие считали ее простым ботаником с видом генетика.

Фигура этого исследователя - личность, которую неправильно поняли из-за того, насколько она была продвинута для своего времени. Далее мы узнаем, через что прошла его история. биография Барбары МакКлинток, в котором мы увидим, почему это было так важно для истории генетики.

• Статья по теме: «Розалинда Франклин: биография и вклад этого британского химика»

Краткая биография Барбары МакКлинток

Барбара МакКлинток была американским ученым, специализирующимся в области цитогенетики, которая была удостоена Нобелевской премии по медицине и физиологии в 1983 году., став седьмой женщиной, получившей такое признание.

Их работа точно ответила на самый интересный вопрос 1930-х годов: в какой структуре клетки находятся гены? Исследование МакКлинтока, проведенное вместе с его докторантом Гарриет Крейтон, послужило эмпирическим доказательством того, что гены расположены на хромосомах. Его работа с кукурузой впервые представлена визуальная связь между определенными унаследованными чертами и их хромосомной основой.

Их исследование также показало, что гены не всегда занимают одно и то же место в хромосоме. Мак-Клинток открыл транспозицию генов, что противоречило представлению его времени о статичности генетического материала. Следовательно, это был гораздо более сложный и гибкий элемент, чем предполагалось в то время, динамическая структура, способная к реорганизации.

• Вам может быть интересно: «Грегор Мендель: биография отца современной генетики»

Детство и юность

Барбара МакКлинток родилась в Хартфорде, штат Коннектикут (США), 16 июня 1902 года.. Первоначально она была зарегистрирована как Элеонора, но через четыре месяца регистрацию изменили на имя, под которым она была известна, - Барбара. Она была третьей дочерью в браке врача Томаса Генри МакКлинтока и Сары Хэнди МакКлинток. Она проявила большую близость к отцу, чем к матери, и в зрелом возрасте подчеркивала, что оба были очень благосклонны, хотя отношения с ее матерью были довольно холодными.

МакКлинток с детства проявила большую независимость., то, что она сама назвала бы отличной способностью побыть в одиночестве. С трех лет до школы Макклинток жил со своими дядями по соседству. из Бруклина, штат Нью-Йорк, чтобы помочь своей семье финансово, в то время как его отец основал кабинет.

Он закончил свое среднее образование в средней школе Эразмус Холл в Бруклине. С юных лет он проявлял интерес к науке, поэтому решил продолжить обучение в Корнельском университете. Ее мать была против этого, не желая, чтобы ее дочери получали высшее образование, считая, что это снижает их шансы выйти замуж. Вдобавок к этому семья переживала определенные финансовые проблемы, из-за которых они не могли оплачивать учебу своих детей в университете.

К счастью, Барбара МакКлинток смогла поступить в Корнельскую сельскохозяйственную школу, не платя за обучение, и по завершении ее среднее образование, он мог совмещать свою работу в бюро по трудоустройству с обучением-самоучкой, полученным в результате посещения библиотеки. общественные. В конце концов, благодаря вмешательству отца, он начал посещать Корнелл в 1919 году, где его успех не имел успеха. только академический, но и социальный, будучи избранным президентом студенческой ассоциации в ее первом курс.

• Статья по теме: «Генетика и поведение: гены решают, как мы действовать?»

Обучение и исследования в Корнелле

МакКлинток начал учиться в Корнеллской сельскохозяйственной школе в 1919 году., где он будет изучать ботанику и получить степень бакалавра наук (BSc) в 1923 году. Его интерес к генетике пробудился в 1921 году, когда он посещал первый курс по этому предмету, который вел селекционер и генетик К. Б. Хатчисон. Из-за большого интереса МакКлинток Хатчинсон пригласил ее принять участие в выпускном курсе генетики в 1922 году. Это означало бы «до» и «после» в карьере Макклинтока, сосредоточив свои жизненно важные усилия на изучении генетики.

И во время учебы, и уже работая профессором ботаники, МакКлинток посвятил себя тогда новой области цитогенетики кукурузы. Его исследовательская группа состояла из селекционеров и цитологов, включая Чарльза Р. Бернхэм, Маркус Роудс, Джордж Уэллс Бидл и Гарриет Крейтон.

Основная цель работы МакКлинтока в то время заключалась в разработке методов визуализации и характеристики хромосом кукурузы. Он создал метод, основанный на окрашивании кармином, чтобы увидеть эти хромосомы с помощью световой микроскопии, впервые показав форму десяти хромосом кукурузы. Изучая морфологию этих хромосом, он смог связать признаки, которые унаследованы вместе с хромосомными сегментами, и подтвердить, что хромосомы были домом для генов.

В 1930 году Барбара МакКлинток был первым человеком, описавшим кроссоверы, которые происходят между гомологичными хромосомами во время мейоза.. Вместе со своим докторантом Гарриет Крейтон в 1931 году он продемонстрировал, что существует связь между этим мейотическим хромосомным кроссовером и рекомбинацией наследственных признаков. Макклинток и Крейтон обнаружили, что рекомбинация хромосом и возникающий в результате фенотип приводят к наследованию нового признака.

Летом 1931 и 1932 годов он работал в Миссури с престижным генетиком Льюисом Стадлером., который показал ему использование рентгеновских лучей как элемента, способного вызывать мутации. Используя мутагенизированные линии кукурузы, МакКлинток идентифицировал кольцевые хромосомы, то есть кольцевые структуры ДНК, образованные путем слияния концов одной облученной хромосомы. В этот период он также продемонстрировал существование ядрышкового организатора в области хромосомы 6 кукурузы, которая, как было показано, важна для сборки ядрышка.

Барбаре МакКлинток была присуждена стипендия Фонда Гуггенхайма, которая покрыла ее шесть месяцев ученичества в Германии в 1933 и 1934 годах. Его первоначальный план состоял в том, чтобы работать с генетиком Куртом Стерном, исследователем, который неделями демонстрировал скрещивание дрозофилы (мухи). после того, как она и Крейтон сделали то же самое с кукурузой, но так получилось, что Стерн иммигрировал в Америку прямо там момент. По этой причине лабораторией, которая в конечном итоге приняла МакКлинтока, была Ричард Б. Гольдшмидт.

Из-за политической напряженности в Германии в то время, когда он видел неизбежность подъема нацистов, Макклинток вернулся в Корнелл., где он оставался до 1936 года. В том же году она получила должность доцента кафедры ботаники Университета Миссури-Колумбия.

• Вам может быть интересно: «Различия между ДНК и РНК»

Опыт в Миссури

Находясь в Университете Миссури, Макклинток продолжил линию мутагенеза с помощью рентгеновских лучей. Он заметил, что хромосомы ломались и сливались в этих условиях, но клетки эндосперма также делали это спонтанно. Узнал как концы разорванных хроматид соединялись после репликации ДНК в фазе митоза.

В частности, именно в анафазе сломанные хромосомы образовали хроматидный мост, который исчезал, когда хроматиды двигались к полюсам клетки. Эти разрывы исчезли, образовав союзы во время интерфазы следующего митоза, повторяя цикл и вызывая массовые мутации, которые привели к появлению эндосперма пестрый.

Этот цикл разрыва, слияния и образования хромосом считался решающим открытием в то время.. Во-первых, потому что он показал, что связывание хромосом не было случайным процессом, а во-вторых, потому что он определил механизм производства крупномасштабных мутаций. Фактически, это открытие настолько важно, что его до сих пор используют, особенно при изучении онкологических исследований.

Несмотря на то, что ее исследования дали очень зеленые побеги в Миссури, МакКлинток совершенно не удовлетворила ее позиция. Она чувствовала себя исключенной из собрания преподавателей и не была уведомлена о вакансиях в других учреждениях.. Несмотря на то, что вначале он пользовался большой поддержкой со стороны сверстников, его академическая конкурентоспособность и факт то, что она была независимой и одинокой женщиной, заставляло ее каждый раз отчуждаться в своих исследованиях плюс.

Неприятный анекдот, который показал бы, как мало его ценили некоторые из его сверстников, заключается в том, что В 1936 году объявление о помолвке женщины с таким же именем и фамилией появилось в газеты. Ошибочно приняв эту женщину за нее, глава ее отдела пригрозил уволить ее, если она выйдет замуж. К тому времени МакКлинток уже был вице-президентом Американского генетического общества.

МакКлинток потерял доверие к своему координатору Стадлеру и администрации Университета Миссури. Поэтому, когда в 1941 году он получил приглашение от директора отдела генетики лаборатории Колд-Спринг-Харбор провести там лето, он немедленно его принял. Он сделал это, пытаясь найти работу не в Миссури, а в другом месте.

Примерно в это же время он займет должность приглашенного профессора в Колумбийском университете, где его коллега Маркус Роудс был профессором. Он предложил поделиться своими исследованиями с Колд-Спринг-Харбор на Лонг-Айленде. В декабре 1941 г. ему предложили должность исследователя в лаборатории Колд-Спринг-Харбор, принадлежащей Департаменту генетики Вашингтонского института Карнеги.. Я бы согласился с этим.

• Статья по теме: «Хромосомы: какие они, характеристики и как работают»

Расследования в Колд-Спринг-Харбор

После года работы неполный рабочий день в Колд-Спринг-Харбор Барбара МакКлинток согласилась на постоянную должность следователя в Колд-Спринг-Харбор. Там он продолжил свою работу над циклом разрыва-слияния-моста, который стал чрезвычайно продуктивным периодом для научных публикаций.

Из-за этих плодотворных исследований МакКлинток была признана в 1944 году академиком Национальной академии наук США, став третьей женщиной, избранной. Годом позже она была назначена президентом Американского общества генетиков, что никогда не удавалось удостоить женщину.

По рекомендации генетика Джорджа Бидла в 1944 году он провел цитогенетический анализ гриба Neurospora crassa. Бидл продемонстрировал связь ген-фермент, впервые работая с этим грибком. Макклинток определил кариотип гриба, а также его жизненный цикл, и с тех пор N. crassa используется в качестве модельного организма в генетических исследованиях.

• Вам может быть интересно: «Отличия митоза от мейоза»

Открытие регуляции генов

МакКлинток посвятил лето 1944 года открытию биологического механизма феномена генетической мозаики., генетическое заболевание, из-за которого семена одного и того же початка кукурузы имели разный цвет. Он нашел два места на хромосомах (локус), которые он назвал «диссоциатором» (Ds) и «активатором» (Ac). Ds был связан с разрывом хромосом, помимо влияния на активность близлежащих генов, когда присутствовал Ac. В 1948 году он обнаружил, что оба локуса являются мобильными элементами, которые могут менять свое место в хромосоме.

Макклинток изучал эффекты транспозиции Ac и Ds. анализ закономерностей окраски зерен кукурузы на протяжении поколений скрещиваний. Его наблюдения привели его к выводу, что Ас контролирует транспозицию Ds на хромосоме 9 и что его транспозиция является причиной разрушения хромосомы.

Когда Ds перемещается, экспрессируется ген, определяющий цвет алейрона (семян кукурузы), поскольку репрессивный эффект Ds теряется и, следовательно, возникает появление цвета. Это перемещение является случайным, а это означает, что оно не затронет все клетки, что объясняет, почему мозаика возникает без плодов. МакКлинток также определил, что транспозиция Ds определяется количеством копий Ac.

В десятилетие 50-х разработал гипотезу, объясняющую, как мобильные элементы регулируют действие генов, подавляя или модулируя их. Он определил Ds и Ac как контрольные единицы или регуляторные элементы, чтобы четко отделить их от генов. Этим он выдвинул гипотезу, что регуляция генов может объяснить, как многоклеточные организмы могут разнообразить характеристики каждой клетки, несмотря на то, что их геном идентичен. Эта идея полностью изменила представление о геноме, которое до этого интерпретировалось как простой набор статических инструкций.

Работа МакКлинтока над элементами регуляции и контроля генов была настолько сложной и новаторской, что остальная часть научного сообщества несколько подозрительно относилась к его открытиям. Фактически, она сама описала этот ответ как смесь недоумения и враждебности. Несмотря на это, МакКлинток продолжил свое расследование.

Позже он определил новый регуляторный элемент, названный «супрессор-мутатор» (Spm), который, хотя и был похож на Ac и Ds, но выполнял более сложные функции. Однако, учитывая реакцию научного сообщества того времени и восприятие МакКлинтока что он отходил от основной науки, заставило его прекратить публиковать свои полученные результаты.

Признания и прошлые годы

В 1967 году Макклинток ушел в отставку со своего поста в Институте Карнеги., будучи названным выдающимся членом того же. Это звание позволило ей продолжить работу в качестве почетного ученого в лаборатории Колд-Спринг-Харбор со своими однокурсниками. Фактически, она оставалась связанной с лабораторией до дня своей смерти.

В 1973 году он признал причину, по которой он решил не публиковать свои выводы о регулирующих элементах, несмотря на то, что продолжал проводить расследования самостоятельно. Он прокомментировал, что из-за его опыта работы в лабораториях очень трудно заставить другого человека узнать о его невысказанных предположениях. Он считал, что из-за устоявшихся идей многих ученых нельзя делиться некоторыми достижениями в определенный момент, поскольку критика будет гарантирована. Вы должны дождаться концептуальных изменений и сообщить о них в нужное время.

Его опыт укрепил его мнение по этому поводу, Потребовались десятилетия, чтобы их выводы были приняты во внимание.. Работа Барбары МакКлинток была оценена по достоинству только тогда, когда в 1960-х годах генетики Франсуа Жакоб и Жак Моно пришли к аналогичным выводам в своей работе. соответствующие исследования, представленные в работе 1961 г., озаглавленной «Генетические регуляторные механизмы в синтезе белков». белки »). Макклинток прочитал работу и сравнил свои выводы с выводами, сделанными французами.

К счастью, МакКлинток, наконец, получила широкое признание за свою работу.. Его открытие транспозиции было оценено, когда этот же процесс был описан другими авторами для бактерий и дрожжей в 1960-х и 1970-х годах. В 70-х годах были клонированы Ac и Ds, что показало, что они являются транспозонами класса II.

Ac представляет собой полный транспозон, кодирующий в своей последовательности функциональную транспозазу, которая позволяет элементу перемещаться по геному. Вместо этого Ds кодирует нефункциональную мутировавшую версию транспозазы и требует присутствия Ac, чтобы проникнуть в геном, что соответствует функциональному описанию Мак-Клинток. Более поздние исследования показали, что эти последовательности не двигаются, если они не подвергаются стрессу, например, разрыв облучением или другими способами, по этой причине его активация может обеспечить эволюционный источник изменчивость.

МакКлинток поняли роль этих агентов как эволюционных агентов до того, как даже другие ученые заподозрили это. Фактически, сегодня система Ac / Ds используется в качестве инструмента мутагенеза у растений, чтобы охарактеризовать гены с неизвестной функцией и у других видов, кроме кукурузы.

Благодаря тому, что истинность ее открытий и ценность ее работ, применимых за пределами области ботаники, были наконец признаны, Барбара МакКлинток получила Нобелевскую премию по физиологии в 1983 году, став седьмой женщиной, получившей ее, и, в отличие от других случаев, получила только одну. человек. Обычно Нобелевская премия по науке присуждается исследовательским группам, но, поскольку Мак-Клинток большую часть жизни работала не по найму, заслуга в этом досталась ей одной.

Барбара МакКлинток умерла естественной смертью 2 сентября 1992 года в больнице Хантингтона, недалеко от лаборатории Колд-Спринг-Харбор, где она прожила столько мгновений. Ему было девяносто лет, и умер ли он, не оставив потомства или женившись?