Barbara McClintock: biografia a príspevky tohto amerického vedca

Hoci už v tridsiatych rokoch minulého storočia bolo podozrenie, že chromozómy obsahujú gény, časti genetického materiálu, ktoré kódujú to, kým sme, nebolo to empiricky dokázané. Mnohí to skúšali, ale nikto nenašiel vizuálny dôkaz vzťahu chromozóm-gén.

Prišla však Barbara McClintock, ktorá by to so svojimi vlastnoručne vypestovanými rastlinami kukurice dokázala aj napriek tomu, že mnohí ju vnímali len ako botanika s nádychom genetičky.

Postava tejto výskumníčky je postavou človeka, ktorý bol pre svoju pokročilosť nepochopený. Ďalej zistíme, čím bol jeho príbeh životopis Barbary McClintockovej, v ktorom uvidíme, prečo bol taký dôležitý pre históriu genetiky.

• Súvisiaci článok: "Rosalind Franklin: biografia a príspevky tohto britského chemika"

Krátka biografia Barbary McClintock

Barbara McClintock bola americká vedkyňa špecializujúca sa na cytogenetiku, ktorá získala Nobelovu cenu za medicínu a fyziológiu v roku 1983., ktorá je siedmou ženou, ktorej sa dostalo takéhoto uznania.

Ich práca presne odpovedala na najzaujímavejšiu otázku 30. rokov: v akej štruktúre bunky sa nachádzajú gény? McClintockov výskum spolu s jeho doktorandkou Harriet Creightonovou poslúžil na empirickú demonštráciu, že gény sa nachádzajú na chromozómoch. Jeho práca s rastlinami kukurice poskytnutá prvýkrát

vizuálne spojenie medzi určitými dedičnými vlastnosťami a ich základom na chromozómoch.

Ich výskum tiež zistil, že gény nie vždy zaberajú rovnaké miesto na chromozóme. McClintock objavil transpozíciu génov, niečo, čo bolo v rozpore s myšlienkou svojej doby, že genetický materiál je statický. Išlo teda o oveľa zložitejší a flexibilnejší prvok, ako sa v tom čase predpokladalo, o dynamickú štruktúru schopnú reorganizovať sa.

• Mohlo by vás zaujímať: "Gregor Mendel: Biografia otca modernej genetiky"

Detstvo a dospievanie

Barbara McClintock sa narodila v Hartforde, Connecticut (Spojené štáty americké) 16. júna 1902.. Pôvodne bola zaregistrovaná ako Eleanor, ale po štyroch mesiacoch bola registrácia zmenená na meno, pod ktorým bola známa, Barbara. Bola treťou dcérou z manželstva lekára Thomasa Henryho McClintocka a Sary Handy McClintockovej. Prejavovala väčšiu blízkosť k otcovi ako k matke a v dospelosti zdôrazňovala, že obaja boli veľmi oporou, hoci vzťahy s jej matkou boli dosť chladné.

McClintock preukazovala veľkú nezávislosť už od malička, niečo, čo by ona sama označila za skvelú schopnosť byť sám. Od troch rokov do školy žil McClintock so svojimi strýkami v susedstve. z Brooklynu v New Yorku, aby finančne pomohol svojej rodine, kým jeho otec založil a poradňa.

Stredoškolské vzdelanie ukončil na strednej škole Erasmus Hall v Brooklyne. Už od mladosti prejavoval záujem o vedu, a tak sa rozhodol pokračovať v štúdiu na Cornell University. Jej matka bola proti tomu, nechcela, aby jej dcéry získali vyššie vzdelanie, pretože verila, že to znižuje ich šance na manželstvo. K tomu sa pridali aj určité finančné problémy, ktoré jej bránili zaplatiť svojim deťom vysokoškolské štúdium.

Našťastie Barbara McClintock mohla navštevovať Cornell School of Agriculture bez platenia školného a po jej ukončení stredoškolské vzdelanie dokázal skĺbiť prácu na úrade práce so samoukom odvodeným od chodenia do knižnice verejnosti. Nakoniec a vďaka zásahu svojho otca začal v roku 1919 navštevovať Cornell, kde by jeho úspech nebol len akademický, ale aj spoločenský, pričom bol v prvom rade zvolený za prezidenta študentského spolku kurz.

• Súvisiaci článok: "Genetika a správanie: rozhodujú gény o tom, ako konáme?"

Školenie a výskum v Cornell

McClintock začal študovať na Cornell School of Agriculture v roku 1919, kde študoval botaniku a v roku 1923 získal titul bakalár prírodných vied (BSc). Jeho záujem o genetiku sa prebudil v roku 1921, keď navštevoval prvý kurz tohto predmetu, ktorý viedol šľachtiteľ rastlín a genetik C. B. Hutchison. Kvôli veľkému záujmu McClintocka ju Hutchinson v roku 1922 pozval, aby sa zúčastnila na postgraduálnom kurze genetiky. To by znamenalo pred a po McClintockovej kariére, pričom jeho životne dôležité úsilie sa sústredilo na ponorenie sa do genetiky.

McClintock počas štúdia a už pracoval ako profesor botaniky sa venoval vtedy novej oblasti cytogenetiky kukurice. Jeho výskumná skupina pozostávala z šľachtiteľov rastlín a cytológov, vrátane Charlesa R. Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle a Harriet Creighton.

Hlavným cieľom McClintockovej práce v tom čase bolo vyvinúť techniky na vizualizáciu a charakterizáciu chromozómov kukurice. Vytvoril techniku ​​založenú na farbení karmínom, aby mohol tieto chromozómy vidieť pomocou svetelnej mikroskopie, pričom prvýkrát ukázal tvar desiatich chromozómov v kukurici. Štúdiom morfológie týchto chromozómov sa mu podarilo spojiť znaky, ktoré sa dedia spolu s chromozomálnymi segmentmi, a potvrdiť, že chromozómy boli domovom génov.

V roku 1930 Barbara McClintock bol prvým človekom, ktorý opísal kríženia, ktoré sa vyskytujú medzi homológnymi chromozómami počas meiózy. Spolu so študentkou doktorandskej práce Harriet Creightonovou v roku 1931 preukázal, že existuje vzťah medzi týmto meiotickým chromozomálnym krížením a rekombináciou dedičných vlastností. McClintock a Creighton zistili, že chromozómová rekombinácia a výsledný fenotyp viedli k zdedeniu nového znaku.

Počas leta 1931 a 1932 pracoval v Missouri s prestížnym genetikom Lewisom Stadlerom., ktorý mu ukázal využitie röntgenového žiarenia ako prvku schopného vyvolať mutácie. Pomocou mutagenizovaných línií kukurice McClintock identifikoval kruhové chromozómy, to znamená kruhové štruktúry DNA vytvorené fúziou koncov jedného ožiareného chromozómu. Počas tohto obdobia tiež preukázal existenciu nukleárneho organizátora v oblasti kukuričného chromozómu 6, ktorý sa ukázal ako nevyhnutný pre zostavenie jadierka.

Barbara McClintock získala štipendium Guggenheimovej nadácie, ktoré jej zaplatilo šesť mesiacov učňovskej prípravy v Nemecku v rokoch 1933 a 1934. Jeho pôvodným plánom bola spolupráca s genetikom Curtom Sternom, výskumníkom, ktorý niekoľko týždňov demonštroval kríženie u Drosophila (muchy). potom, čo ona a Creighton urobili to isté s kukuricou, ale stalo sa, že Stern emigroval do Ameriky práve tam moment. Z tohto dôvodu laboratórium, ktoré nakoniec prijalo McClintocka, bol Richard B. Goldschmidt.

Kvôli politickému napätiu v Nemecku v tom čase, v ktorom videl, ako sa blíži nacistický vzostup, sa McClintock vrátil do Cornell, kde zostal až do roku 1936. V tom roku získala miesto odborného asistenta na Katedre botaniky na University of Missouri-Columbia.

• Mohlo by vás zaujímať: "Rozdiely medzi DNA a RNA"

Skúsenosti v Missouri

Počas pobytu na University of Missouri McClintock pokračoval v línii röntgenovej mutagenézy. Pozoroval, že chromozómy sa za týchto podmienok lámali a fúzovali, ale bunky endospermu to robili spontánne. Zistite ako konce prerušených chromatidov boli spojené po replikácii DNA vo fáze mitózy.

Konkrétne to bolo v anafáze, keď zlomené chromozómy vytvorili chromatidový mostík, ktorý zmizol, keď sa chromatidy posunuli smerom k pólom buniek. Tieto praskliny zmizli a vytvorili spojenia počas medzifázy ďalšej mitózy, opakovanie cyklu a spôsobenie masívnych mutácií, ktoré viedli k objaveniu sa endospermu pestrý.

Tento cyklus lámania, spájania a premostenia chromozómov bol v tom čase považovaný za zásadný objav.. Po prvé preto, že ukázal, že väzba chromozómov nebola náhodným procesom, a po druhé, pretože identifikovala mechanizmus na produkciu rozsiahlych mutácií. V skutočnosti je toto zistenie také dôležité, že sa používa dodnes, najmä pri štúdiu výskumu rakoviny.

Aj keď jej výskum v Missouri produkoval veľmi zelené výhonky, McClintock nebola s jej postavením vôbec spokojná. Cítila sa vylúčená zo zasadnutí fakulty a nebola informovaná o voľných miestach v iných inštitúciách. Napriek tomu, že na začiatku mal veľkú podporu svojich rovesníkov, akademickú súťaživosť a fakt to, že bola nezávislou a osamelou ženou, ju zakaždým odcudzilo vo vyšetrovaní plus.

Nepríjemná anekdota, ktorá by ukázala, ako málo si ho niektorí rovesníci vážili, je tá V roku 1936 sa objavilo zásnubné oznámenie pre ženu s rovnakým menom a priezviskom noviny. Pomýlil si túto ženu s ňou a jej vedúci oddelenia sa vyhrážal, že ju vyhodí, ak sa vydá. V tom čase už bol McClintock viceprezidentom Genetics Society of America.

McClintock stratil dôveru vo svojho koordinátora Stadlera a v administratívu University of Missouri. Preto keď v roku 1941 dostal od riaditeľa oddelenia genetiky v Cold Spring Harbor Laboratory pozvanie stráviť tam leto, okamžite ho prijal. Urobil to ako spôsob, ako si nájsť prácu na inom mieste ako v Missouri a skúsiť šťastie.

V tomto čase by tiež prijal miesto hosťujúceho profesora na Kolumbijskej univerzite, kde bol profesorom jeho kolega Marcus Rhoades. Ponúkol, že sa o svoj výskum podelí s prístavom Cold Spring Harbor na Long Islande. V decembri 1941 mu ponúkli výskumná pozícia v Cold Spring Harbor Laboratory, ktorá patrí do oddelenia genetiky Carnegie Institution vo Washingtone. Nakoniec by som to prijal.

• Súvisiaci článok: "Chromozómy: čo sú, vlastnosti a ako fungujú"

Vyšetrovanie v Cold Spring Harbor

Po roku práce na čiastočný úväzok v Cold Spring Harbor prijala Barbara McClintock pozíciu vyšetrovateľa na plný úväzok v Cold Spring Harbor. Tam by pokračoval vo svojej práci na cykle prerušenia, zlúčenia a mosta, čo je mimoriadne produktívne obdobie vo vedeckých publikáciách.

Kvôli týmto plodným vyšetrovaniam, McClintock bola uznaná v roku 1944 ako akademička v Národnej akadémii vied Spojených štátov amerických ako tretia žena, ktorá bola zvolená. O rok neskôr bola vymenovaná za prezidentku Genetics Society of America, čo je pocta, ktorá nikdy nebola udelená žene.

Na odporúčanie genetika Georga Beadla v roku 1944 urobil cytogenetickú analýzu huby Neurospora crassa. Beadle preukázal vzťah medzi génom a enzýmom pri práci s touto hubou po prvýkrát. McClintock určil karyotyp huby, ako aj jej životný cyklus a odvtedy N. crassa sa používa ako modelový organizmus v genetických štúdiách.

• Mohlo by vás zaujímať: "Rozdiely medzi mitózou a meiózou"

Objav génovej regulácie

McClintock zasvätil leto 1944 objaveniu biologického mechanizmu za fenoménom genetickej mozaiky, genetický stav, ktorý spôsobil, že semená toho istého klasu majú rôzne farby. Našiel dve miesta na chromozómoch (lokus), ktoré pomenoval „Dissociator“ (Ds) a „Activator“ (Ac). Ds súvisel so zlomom chromozómov, okrem ovplyvnenia aktivity blízkych génov, keď bol prítomný Ac. V roku 1948 zistil, že oba lokusy sú transponovateľné prvky, ktoré môžu zmeniť svoje miesto na chromozóme.

McClintock študoval účinky transpozície Ac a Ds analýza vzorcov sfarbenia v kukuričných zrnách počas generácií krížení. Jeho pozorovania ho viedli k záveru, že Ac riadi transpozíciu Ds na chromozóme 9 a že jeho transpozícia je príčinou rozpadu chromozómu.

Keď sa Ds pohybuje, prejaví sa gén, ktorý určuje farbu aleurónu (kukuričného semena), pretože sa stráca represívny účinok Ds a následne sa objavuje vzhľad farby. Táto transpozícia je náhodná, čo znamená, že neovplyvní všetky bunky, čo vysvetľuje, prečo sa mozaika vyskytuje v neplodnosti. McClintock tiež určil, že transpozícia Ds je určená počtom kópií Ac.

Počas desaťročia 50. vyvinuli hypotézu, ktorá vysvetlila, ako transponovateľné prvky regulujú pôsobenie génov, inhibujú ich alebo modulujú. Definoval Ds a Ac ako riadiace jednotky alebo regulačné prvky, aby ich jasne oddelil od génov. S týmto predpokladal, že génová regulácia môže vysvetliť, ako môžu mnohobunkové organizmy diverzifikovať vlastnosti každej bunky, napriek skutočnosti, že ich genóm je identický. Táto myšlienka úplne zmenila koncept genómu, ktorý bol dovtedy interpretovaný ako obyčajný súbor statických inštrukcií.

McClintockova práca na génovej regulácii a kontrolných prvkoch bola taká zložitá a nová, že zvyšok vedeckej komunity bol k jeho objavom trochu podozrievavý. V skutočnosti ona sama opísala túto odpoveď ako zmes zmätku a nepriateľstva. Napriek tomu McClintock pokračoval a pokračoval vo svojej línii vyšetrovania.

Neskôr by identifikoval nový regulačný prvok s názvom "Supressor-mutator" (Spm), ktorý, hoci bol podobný Ac a Ds, vykonával zložitejšie funkcie. Avšak vzhľadom na vtedajšie reakcie vedeckej komunity a McClintockovo vnímanie že sa vzďaľoval od hlavného prúdu vedy, spôsobil, že prestal publikovať svoje výsledky.

Uznania a posledné roky

V roku 1967 McClintock odišiel zo svojho postu v Carnegie Institution., pričom je menovaný významným členom toho istého. Toto vyznamenanie jej umožnilo pokračovať v práci ako emeritný vedec v Cold Spring Harbor Laboratory so svojimi spolužiakmi. V skutočnosti zostala spojená s laboratóriom až do dňa svojej smrti.

V roku 1973 priznal dôvod, prečo sa rozhodol nepokračovať v zverejňovaní svojich zistení o regulačných prvkoch, napriek tomu, že pokračoval vo vyšetrovaní na vlastnú päsť. Poznamenal, že kvôli jeho skúsenostiam v laboratóriách je veľmi ťažké upozorniť inú osobu na jeho nevyslovené domnienky. Domnieval sa, že kvôli pevným myšlienkam mnohých vedcov nemožno v určitom okamihu zdieľať niektoré pokroky, pretože kritika bude zaručená. Musíte počkať, kým nastanú koncepčné zmeny a oznámiť ich v správnom čase.

Jeho skúsenosti posilnili jeho názory v tomto smere, Trvalo desaťročia, kým sa ich zistenia zohľadnili. Práca Barbary McClintock bola plne ocenená až vtedy, keď v 60. rokoch 20. storočia genetik François Jacob a Jacques Monod dospeli k podobným záverom so svojimi príslušné štúdie prezentované v práci z roku 1961 s názvom „Genetické regulačné mechanizmy v syntéze proteínov“. proteíny “). McClintock prečítal prácu a porovnal svoje zistenia s tými, ktoré vzniesli Francúzi.

Našťastie McClintock bola nakoniec za svoju prácu všeobecne uznávaná. Jeho objav transpozície bol cenený, keď rovnaký proces opísali iní autori v baktériách a kvasinkách v 60. a 70. rokoch 20. storočia. V 70-tych rokoch boli Ac a D klonované, čo ukazuje, že ide o transpozóny triedy II.

Ac je úplný transpozón, kódujúci vo svojej sekvencii funkčnú transpozázu, ktorá umožňuje pohyb prvku cez genóm. Namiesto toho Ds kóduje nefunkčnú, zmutovanú verziu transpozázy a vyžaduje prítomnosť Ac, aby mohol skočiť do genómu, niečo, čo vyhovuje McClintockovmu funkčnému popisu. Neskoršie štúdie ukázali, že tieto sekvencie sa nepohybujú, ak nie sú zaťažené, ako napríklad prestávka ožiarením alebo inými, z tohto dôvodu by jeho aktivácia mohla poskytnúť evolučný zdroj variabilita.

McClintock pochopili úlohu týchto činiteľov ako evolučných činiteľov skôr, ako to mali podozrenie na iných vedcov. V skutočnosti sa dnes systém Ac/Ds používa ako nástroj mutagenézy v rastlinách, na charakterizáciu génov neznámej funkcie a u iných druhov ako kukurice.

Barbara McClintock získala Nobelovu cenu za fyziológiu v roku 1983, bola siedmou ženou, ktorá ju získala a na rozdiel od iných príležitostí ju získala iba jedna. osoba. Nobelovu cenu za vedu bežne získavajú výskumné tímy, no keďže McClintock musela byť väčšinu svojho života samostatne zárobkovo činná, zásluhu mala iba ona.

Barbara McClintock zomrela prirodzenou smrťou 2. septembra 1992 v nemocnici Huntington, neďaleko laboratória Cold Spring Harbor, kde prežila toľko chvíľ. Mal deväťdesiat rokov a zomrel bez toho, aby po sebe zanechal potomka alebo sa oženil?