Barbara McClintock: biografija in prispevki tega ameriškega znanstvenika

Čeprav je bilo v tridesetih letih prejšnjega stoletja že sum, da kromosomi skrivajo gene, koščke genskega materiala, ki kodirajo, kdo smo, to ni bilo empirično dokazano. Mnogi so poskušali, a nihče ni našel vizualnega dokaza o razmerju med kromosomom in genom.

A prišla je Barbara McClintock, ki bi s svojimi rastlinami koruze, ki jih je vzgojila sama, to lahko dokazala, kljub temu, da so jo mnogi videli kot zgolj botaničarko z pridihom genetike.

Podoba te raziskovalke je oseba, ki je bila zaradi tega, kako napredna je bila za svoj čas, napačno razumljena. Nato bomo odkrili, skozi kaj je bila njegova zgodba biografija Barbare McClintock, v katerem bomo videli, zakaj je bil tako pomemben za zgodovino genetike.

• Povezani članek: "Rosalind Franklin: biografija in prispevki te britanske kemike"

Kratka biografija Barbare McClintock

Barbara McClintock je bila ameriška znanstvenica, specializirana za citogenetiko, ki je leta 1983 prejela Nobelovo nagrado za medicino ali fiziologijo., ki je sedma ženska, ki je prejela takšno priznanje.

Njihovo delo je natančno odgovorilo na najbolj zanimivo vprašanje iz tridesetih let prejšnjega stoletja: v kakšni strukturi celice se nahajajo geni? McClintockova raziskava je skupaj z njegovo doktorsko študentko Harriet Creighton empirično dokazala, da so geni locirani na kromosomih. Njegovo delo s koruznimi rastlinami je omogočilo prvič vizualna povezava med določenimi dednimi lastnostmi in njihovo osnovo na kromosomih.

Njihova raziskava je tudi pokazala, da geni ne zasedajo vedno istega mesta na kromosomu. McClintock je odkril transpozicijo genov, kar je bilo v nasprotju z idejo njegovega časa, da je genetski material statičen. To je bil torej veliko bolj zapleten in fleksibilen element, kot se je takrat domnevalo, dinamična struktura, ki se je lahko reorganizirala.

• Morda vas zanima: "Gregor Mendel: Biografija očeta moderne genetike"

Otroštvo in mladost

Barbara McClintock se je rodila v Hartfordu v Connecticutu (Združene države) 16. junija 1902. Sprva je bila registrirana kot Eleanor, po štirih mesecih pa so registracijo spremenili v ime, po katerem je bila znana, Barbara. Bila je tretja hči v zakonu zdravnika Thomasa Henryja McClintocka in Sare Handy McClintock. Očetu je pokazala večjo bližino kot materi in v odrasli dobi poudarila, da sta ju oba zelo podpirala, čeprav so bili odnosi z mamo precej hladni.

McClintock je že od malih nog pokazala veliko neodvisnost, nekaj, kar bi sama opisala kot odlično sposobnost biti sam. Od tretjega leta do šole je McClintock živel pri svojih strici v soseski. iz Brooklyna v New Yorku, da bi finančno pomagal svoji družini, medtem ko je njegov oče ustanovil a posvetovalnica.

Srednje izobraževanje je končal na srednji šoli Erasmus Hall v Brooklynu. Že od malih nog je kazal zanimanje za znanost, zato se je odločil nadaljevati študij na univerzi Cornell. Njena mati je temu nasprotovala, saj ni želela, da bi njene hčerke dobile visoko izobrazbo, saj je menila, da to zmanjšuje njihove možnosti za poroko. Poleg tega je družina doživljala določene finančne težave, zaradi katerih ni mogla plačevati univerzitetnega študija otrok.

Na srečo je Barbara McClintock lahko obiskovala kmetijsko šolo Cornell brez plačila šolnine in po zaključku srednješolsko izobrazbo je lahko združil delo na zavodu za zaposlovanje s samoukom, ki izhaja iz obiskovanja knjižnice. javnosti. Končno in zahvaljujoč posredovanju svojega očeta je leta 1919 začel obiskovati Cornell, kjer njegov uspeh ne bi bil le akademski, ampak tudi družbeni, ki je bil v prvi izvoljen za predsednika študentskega društva seveda.

• Povezani članek: "Genetika in vedenje: ali geni odločajo o našem delovanju?"

Usposabljanje in raziskave v Cornellu

McClintock je leta 1919 začel študirati na kmetijski šoli Cornell, kjer je študiral botaniko in leta 1923 pridobil diplomo iz znanosti. Njegovo zanimanje za genetiko se je prebudilo leta 1921, ko je obiskoval prvi tečaj te teme, ki ga je vodil žlahtnitelj in genetik C. B. Hutchison. Zaradi McClintockovega velikega zanimanja jo je Hutchinson leta 1922 povabil k sodelovanju na podiplomskem tečaju genetike. To bi pomenilo pred in po v McClintockovi karieri, pri čemer bi svoja življenjska prizadevanja osredotočil na poglobitev v genetiko.

Tako med študijem kot tudi že dela kot profesor botanike, McClintock posvetil takrat novemu področju citogenetike koruze. Njegovo raziskovalno skupino so sestavljali žlahtnitelji rastlin in citologi, vključno s Charlesom R. Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle in Harriet Creighton.

Glavni cilj McClintockovega dela v tistem času je bil razviti tehnike za vizualizacijo in karakterizacijo koruznih kromosomov. Ustvaril je tehniko, ki temelji na obarvanju s karminom, da bi lahko te kromosome videl skozi svetlobno mikroskopijo, pri čemer je prvič pokazal obliko desetih kromosomov v koruzi. S preučevanjem morfologije teh kromosomov je lahko povezal znake, ki so podedovani, skupaj s kromosomskimi segmenti in potrdil, da so bili kromosomi dom genov.

Leta 1930 je Barbara McClintock je bila prva oseba, ki je opisala križanja, ki se pojavijo med homolognimi kromosomi med mejozo. Skupaj s svojo doktorsko disertacijo Harriet Creighton je leta 1931 dokazal, da obstaja povezava med tem mejotskim kromosomskim križanjem in rekombinacijo dednih lastnosti. McClintock in Creighton sta ugotovila, da sta rekombinacija kromosomov in nastali fenotip povzročila dedovanje nove lastnosti.

Poleti 1931 in 1932 je delal v Missouriju s prestižnim genetikom Lewisom Stadlerjem., ki mu je pokazal uporabo rentgenskih žarkov kot elementa, ki lahko povzroči mutacije. Z uporabo mutageniziranih koruznih linij je McClintock identificiral obročne kromosome, to je krožne strukture DNK, ki nastanejo s spajanjem koncev enega samega obsevanega kromosoma. V tem obdobju je dokazal tudi obstoj nukleolarnega organizatorja v območju koruznega kromosoma 6, za katerega se je izkazalo, da je bistvenega pomena za sestavljanje nukleola.

Barbara McClintock je prejela štipendijo Guggenheimove fundacije, ki je plačala za njeno šestmesečno vajeništvo v Nemčiji v letih 1933 in 1934. Njegov prvotni načrt je bil sodelovanje z genetikom Curtom Sternom, raziskovalcem, ki je več tednov dokazoval križanje v Drosophila (muhe). potem ko sta ona in Creighton storila enako s koruzo, a se je zgodilo, da se je Stern prav tam priselil v Ameriko trenutek. Zaradi tega je bil laboratorij, ki je na koncu sprejel McClintocka, Richard B. Goldschmidt.

Zaradi takratne politične napetosti v Nemčiji, v kateri je videl, da je nacistični vzpon neizbežen, se je McClintock vrnil v Cornell, kjer je ostal do leta 1936. Tega leta je pridobila mesto docentke na Oddelku za botaniko na Univerzi Missouri-Columbia.

• Morda vas zanima: "Razlike med DNK in RNA"

Izkušnje v Missouriju

Medtem ko je bil na univerzi v Missouriju, je McClintock nadaljeval linijo rentgenske mutageneze. Opazil je, da se kromosomi pod temi pogoji zlomijo in zlijejo, vendar so endospermske celice to storile tudi spontano. Ugotovili, kako konci polomljenih kromatid so bili združeni po podvajanju DNK v fazi mitoze.

Natančneje, v anafazi so zlomljeni kromosomi tvorili kromatidni most, ki je izginil, ko so se kromatide premaknile proti celičnim polom. Te rupture so izginile in tvorile združitve med medfazo naslednje mitoze, ponavljanje cikla in povzročanje množičnih mutacij, kar je privedlo do pojava endosperma pestra.

Ta cikel lomljenja, združevanja in premostitve kromosomov je takrat veljal za ključno odkritje.. Prvič, ker je pokazal, da vezava kromosomov ni bil naključen proces, in drugič, ker je identificiral mehanizem za proizvodnjo obsežnih mutacij. Pravzaprav je ta ugotovitev tako pomembna, da se uporablja še danes, zlasti pri preučevanju raziskav raka.

Čeprav so njene raziskave v Missouriju dale zelo zelene poganjke, McClintock ni bila sploh zadovoljna s svojim položajem. Počutila se je izključeno s sestankov fakultete in ni bila obveščena o prostih mestih na drugih ustanovah. Kljub temu, da je imel na začetku veliko podporo vrstnikov, je akademska konkurenčnost in dejstvo da je bila neodvisna in osamljena ženska, jo je v svojih preiskavah vsakič odtujilo plus.

Neprijetna anekdota, ki bi pokazala, kako malo so ga cenili nekateri vrstniki, je to Leta 1936 se je v reviji pojavila zaroka za žensko z istim imenom in priimkom časopisi. Ker je to žensko zamenjal z njo, ji je vodja oddelka zagrozil, da bo odpustil, če se bo poročila. Do takrat je bil McClintock že podpredsednik Genetics Society of America.

McClintock je izgubil zaupanje v svojega koordinatorja Stadlerja in v upravo Univerze v Missouriju. Zato, ko je leta 1941 prejel povabilo direktorja Oddelka za genetiko v laboratoriju Cold Spring Harbor, da tam preživi poletje, ga je takoj sprejel. To je storil kot način iskanja službe v kraju, ki ni Missouri, in poskušal srečo.

Tudi v tem času je sprejel mesto gostujočega profesorja na univerzi Columbia, kjer je bil profesor njegov kolega Marcus Rhoades. Ponudil se je, da bo svoje raziskave delil s pristaniščem Cold Spring Harbor na Long Islandu. Decembra 1941 je bil ponujen raziskovalno mesto v laboratoriju Cold Spring Harbor, ki pripada Oddelku za genetiko inštituta Carnegie v Washingtonu. Na koncu bi to sprejel.

• Povezani članek: "Kromosomi: kaj so, značilnosti in kako delujejo"

Preiskave v pristanišču Cold Spring Harbor

Po enem letu dela s krajšim delovnim časom v Cold Spring Harborju je Barbara McClintock sprejela delovno mesto preiskovalke za polni delovni čas v Cold Spring Harbor. Tam je nadaljeval svoje delo na ciklu break-združitev-most, ki je bilo izjemno produktivno obdobje v znanstvenih publikacijah.

Zaradi teh plodnih preiskav je McClintock je bila leta 1944 priznana kot akademik v Nacionalni akademiji znanosti Združenih držav, saj je bila tretja ženska, ki je bila izvoljena. Leto pozneje je bila imenovana za predsednico Genetics Society of America, čast, ki je še nikoli ni bila podeljena ženski.

Po priporočilu genetika Georgea Beadlea je leta 1944 naredil citogenetsko analizo glive Neurospora crassa. Beadle je s tem, ko je prvič delal s to glivo, pokazal odnos gen-encim. McClintock je določil kariotip glive in njen življenjski cikel in od takrat je N. crassa se uporablja kot model organizma v genetskih študijah.

• Morda vas zanima: "Razlike med mitozo in mejozo"

Odkritje genske regulacije

McClintock posvetil poletje 1944 odkrivanju biološkega mehanizma za pojavom genetskega mozaika, genetsko stanje, ki je povzročilo, da so semena istega klasja imela različne barve. Na kromosomih (lokusu) je našel dve mesti, ki ju je poimenoval "Disociator" (Ds) in "Aktivator" (Ac). Ds je bil povezan z lomljenjem kromosoma, poleg tega pa je vplival na aktivnost bližnjih genov, ko je bil Ac prisoten. Leta 1948 je odkril, da sta oba lokusa prenosljiva elementa, ki lahko spremenita svoje mesto na kromosomu.

McClintock je preučeval učinke transpozicije Ac in Ds analiziranje vzorcev obarvanosti koruznih zrn skozi generacije križanj. Njegova opažanja so ga pripeljala do sklepa, da je Ac nadzoroval transpozicijo Ds na kromosomu 9 in da je bila njegova transpozicija vzrok za razpad kromosoma.

Ko se Ds premika, se izrazi gen, ki določa barvo alevrona (koruznega semena), saj se represivni učinek Ds izgubi in posledično pride do pojava barve. Ta transpozicija je naključna, kar pomeni, da ne bo vplivala na vse celice, kar pojasnjuje, zakaj se mozaik pojavlja v neplodnosti. McClintock je tudi ugotovil, da je prenos Ds določen s številom kopij Ac.

V desetletju 50-ih razvil hipotezo, ki je pojasnila, kako prenosljivi elementi uravnavajo delovanje genov, jih zavirajo ali modulirajo. Ds in Ac je opredelil kot kontrolne enote ali regulativne elemente, da bi ju jasno ločil od genov. S tem je domneval, da lahko regulacija genov pojasni, kako lahko večcelični organizmi diverzificirajo značilnosti vsake celice, kljub dejstvu, da je njihov genom identičen. Ta ideja je popolnoma spremenila koncept genoma, ki so ga do takrat razlagali kot zgolj niz statičnih navodil.

McClintockovo delo o genski regulaciji in kontrolnih elementih je bilo tako zapleteno in novo preostala znanstvena skupnost je bila do njegovih odkritij nekoliko sumljiva. Pravzaprav je sama ta odziv opisala kot mešanico zmedenosti in sovražnosti. Kljub temu je McClintock nadaljeval in nadaljeval s svojo linijo preiskave.

Kasneje je identificiral nov regulativni element, imenovan "Supressor-mutator" (Spm), ki je, čeprav je bil podoben Ac in Ds, opravljal bolj zapletene funkcije. Vendar glede na takratne odzive znanstvene skupnosti in McClintockovo dojemanje da se je oddaljil od mainstream znanosti, je povzročilo, da je prenehal objavljati svoje rezultate.

Priznanja in zadnja leta

Leta 1967 se je McClintock upokojil s svojega delovnega mesta na Carnegie Institution., ki je bil imenovan za uglednega člana iste. To odlikovanje ji je omogočilo, da je še naprej delala kot zaslužna znanstvenica v laboratoriju Cold Spring Harbor s svojimi kolegi podiplomskimi študenti. Pravzaprav je ostala povezana z laboratorijem do dneva svoje smrti.

Leta 1973 je priznal razlog, zakaj se je odločil, da ne bo več objavljal svojih ugotovitev o regulativnih elementih, kljub temu, da je še naprej preiskoval sam. Poudaril je, da je zaradi njegovih izkušenj v laboratorijih zelo težko ozaveščati nekoga o njegovih neizrečenih domnevah. Menil je, da zaradi fiksnih idej mnogih znanstvenikov nekaterih napredkov v določenem trenutku ni mogoče deliti, saj bo kritika zagotovljena. Počakati morate, da pride do konceptualne spremembe, in jih sporočiti ob pravem času.

Njegove izkušnje so dale moč njegovim mnenjem v zvezi s tem, Trajalo je desetletja, da so njihove ugotovitve upoštevali. Delo Barbare McClintock je bilo v celoti cenjeno šele, ko sta genetika François Jacob in Jacques Monod v šestdesetih letih prejšnjega stoletja prišla do podobnih zaključkov s svojimi ustrezne študije, predstavljene v delu iz leta 1961 z naslovom "Genetski regulativni mehanizmi v sintezi beljakovin". beljakovine"). McClintock je prebral delo in svoje ugotovitve primerjal s tistimi, ki so jih izpostavili Francozi.

na srečo McClintock je bila končno splošno priznana za svoje delo. Njegovo odkritje transpozicije je bilo cenjeno, ko so ta isti proces opisali drugi avtorji pri bakterijah in kvasovkah v 60. in 70. letih 20. stoletja. V 70-ih sta bila klonirana Ac in Ds, kar je pokazalo, da sta transpozoni razreda II.

Ac je popoln transpozon, ki v svojem zaporedju kodira funkcionalno transpozazo, ki omogoča premikanje elementa skozi genom. Namesto tega Ds kodira nefunkcionalno, mutirano različico transpozaze in zahteva prisotnost Ac, da skoči v genom, nekaj, kar ustreza McClintockovemu funkcionalnemu opisu. Kasnejše študije so pokazale, da se ta zaporedja ne premikajo, če niso pod stresom, na primer prekinitev z obsevanjem ali drugimi, bi zato lahko njegova aktivacija zagotovila evolucijski vir variabilnost.

McClintock razumel vlogo teh agentov kot evolucijskih agentov, preden so to posumili celo drugi znanstveniki. Pravzaprav se danes sistem Ac/Ds uporablja kot orodje za mutagenezo v rastlinah za karakterizacijo genov neznane funkcije in pri vrstah, ki niso koruze.

Zahvaljujoč dejstvu, da je bila končno priznana resnica njenih ugotovitev in vrednost njenega dela, ki je uporabna tudi izven področja botanike, je Barbara McClintock je leta 1983 prejela Nobelovo nagrado za fiziologijo, saj je bila sedma ženska, ki jo je prejela, in za razliko od drugih priložnosti, ki jo je prejela le enkrat. oseba. Običajno Nobelovo nagrado za znanost prejmejo raziskovalne ekipe, a ker je morala McClintockova večino svojega življenja biti samozaposlena, je zasluga pripadla njej.

Barbara McClintock je umrla naravne smrti 2. septembra 1992 v bolnišnici Huntington, blizu laboratorija Cold Spring Harbor, kjer je živela toliko trenutkov. Bil je star devetdeset let in ali je umrl, ne da bi zapustil potomce ali se je kdaj poročil?