Барбара МцЦлинтоцк: биографија и доприноси овог америчког научника

Иако се већ тридесетих година прошлог века сумњало да хромозоми садрже гене, делове генетског материјала који кодирају ко смо, то није емпиријски доказано. Многи су покушали, али нико није пронашао визуелни доказ везе хромозом-ген.

Али стигла је Барбара МекКлинток, која би са својим засадима кукуруза које је сама узгајала могла то да докаже, упркос чињеници да су је многи доживљавали као пуку ботаничарку са изгледом генетичара.

Лик ове истраживачице је лик особе која је, због тога колико је била напредна за своје време, била погрешно схваћена. Затим ћемо открити кроз шта је његова прича била биографија Барбаре МекКлинток, у коме ћемо видети зашто је то толико важно за историју генетике.

• Повезани чланак: "Розалинд Френклин: биографија и доприноси овог британског хемичара"

Кратка биографија Барбаре МекКлинток

Барбара МекКлинток је била америчка научница специјализована за цитогенетику која је добила Нобелову награду за медицину или физиологију 1983., као седма жена која је добила такво признање.

Њихов рад је тачно одговорио на најзанимљивије питање 1930-их: у којој структури ћелије се налазе гени? МекКлинтоково истраживање, заједно са његовом докторандом Харијет Крејтон, послужило је да емпиријски покаже да су гени лоцирани на хромозомима. Његов рад са засадима кукуруза пружио је први пут визуелну везу између одређених наследних особина и њихове основе на хромозомима.

Њихово истраживање је такође открило да гени не заузимају увек исто место на хромозому. МекКлинток је открио транспозицију гена, нешто што се косило са идејом његовог времена да је генетски материјал статичан. То је, дакле, био много сложенији и флексибилнији елемент него што се у то време претпостављало, динамична структура способна да се реорганизује.

• Можда ће вас занимати: „Грегор Мендел: Биографија оца модерне генетике“

Детињство и адолесценција

Барбара МекКлинток је рођена у Хартфорду, Конектикат (Сједињене Америчке Државе) 16. јуна 1902.. Првобитно је била регистрована као Елеанор, али је након четири месеца регистрација промењена у име по коме је била позната, Барбара. Била је трећа ћерка у браку лекара Томаса Хенрија МекКлинток и Саре Хенди МекКлинток. Показала је већу блискост са оцем него са мајком и, у одраслом добу, истакла је да су им обоје пружали велику подршку, иако су односи са мајком били прилично хладни.

МцЦлинтоцк је показала велику независност од малена, нешто што би она сама описала као велику способност да буде сам. Од треће године до школе, МекКлинток је живео са својим стричевима у комшилуку. из Бруклина, Њујорк, да финансијски помогне својој породици док је његов отац основао а ординација.

Средње образовање завршио је у средњој школи Еразмус Хол у Бруклину. Од малих ногу показивао је интересовање за науку, па је одлучио да настави студије на Универзитету Корнел. Њена мајка се томе противила, не желећи да њене ћерке стекну високо образовање, сматрајући да им то умањује шансе да се удају. Поред тога, породица је пролазила кроз одређене финансијске проблеме који су их спречавали да плате факултетске студије својој деци.

На срећу, Барбара МекКлинток је могла да похађа пољопривредну школу Корнел без плаћања школарине, а по завршетку средње образовање, успео је да комбинује свој рад у бироу за запошљавање са самоуком која је проистекла из одласка у библиотеку јавности. Коначно, захваљујући интервенцији свог оца, почео је да похађа Корнел 1919. где његов успех неће бити само академски већ и друштвени, бивајући изабран за председника студентске асоцијације у свом првом наравно.

• Повезани чланак: "Генетика и понашање: да ли гени одлучују о томе како се понашамо?"

Обука и истраживање у Цорнелл-у

МекКлинток је почео да студира на Пољопривредној школи Корнел 1919, где ће студирати ботанику и стећи диплому 1923. године. Његово интересовање за генетику пробудило се 1921. године, док је похађао први курс из тог предмета, који је водио селекционар и генетичар Ц. Б. Хутцхисон. Због МекКлинтоковог великог интересовања, Хачинсон ју је позвао да учествује на дипломском курсу генетике 1922. године. Ово би означило пре и после у МцЦлинтоцковој каријери, фокусирајући његове виталне напоре на удубљивање у генетику.

И док је студирао и већ радио као професор ботанике, МцЦлинтоцк посветио се тада новој области цитогенетике кукуруза. Његову истраживачку групу чинили су узгајивачи биљака и цитолози, укључујући Цхарлеса Р. Бурнхам, Маркус Рхоадес, Георге Веллс Беадле и Харриет Цреигхтон.

Главни циљ МекКлинтоковог рада у то време био је развој техника за визуелизацију и карактеризацију хромозома кукуруза. Створио је технику засновану на бојењу кармином да би могао да види ове хромозоме кроз светлосну микроскопију, показујући по први пут облик десет хромозома у кукурузу. Проучавајући морфологију ових хромозома, успео је да повеже карактере који се наслеђују заједно са хромозомским сегментима и потврди да су хромозоми дом гена.

1930. Барбара МекКлинток био је прва особа која је описала укрштања која се јављају између хомологних хромозома током мејозе. Заједно са својом студенткињом докторске дисертације, Харијет Крејтон, 1931. је показао да постоји веза између овог мејотског хромозомског укрштања и рекомбинације наследних особина. МцЦлинтоцк и Цреигхтон су открили да су рекомбинација хромозома и фенотип који је резултирао резултирали наслеђивањем нове особине.

Током лета 1931. и 1932. радио је у Мисурију са престижним генетичаром Луисом Стадлером., који му је показао употребу рендгенских зрака као елемента способног да изазове мутације. Користећи мутагенизоване линије кукуруза, МекКлинток је идентификовао прстенасте хромозоме, односно кружне ДНК структуре настале спајањем крајева једног озраченог хромозома. Током овог периода он је такође показао постојање нуклеолног организатора у региону хромозома 6 кукуруза, за који се показало да је од суштинског значаја за склапање нуклеола.

Барбара МекКлинток је добила стипендију Гугенхајм фондације која је платила њено шестомесечно шегртовање у Немачкој током 1933. и 1934. године. Његов почетни план је био да ради са генетичаром Цуртом Стерном, истраживачем који је недељама демонстрирао укрштање у Дросопхила (муве). након што су она и Крејтон урадили исто са кукурузом, али се догодило да је Стерн емигрирао у Америку управо тамо тренутак. Из тог разлога, лабораторија која је на крају прихватила МцЦлинтоцка био је Рицхард Б. Голдсцхмидт.

Због тадашње политичке тензије у Немачкој, у којој је видео како је нацистички успон неизбежан, Меклинток се вратио у Корнел, где ће остати до 1936. године. Те године је добила место доцента на Одсеку за ботанику на Универзитету Мисури-Колумбија.

• Можда ће вас занимати: "Разлике између ДНК и РНК"

Искуства у Мисурију

Док је био на Универзитету у Мисурију, МекКлинток је наставио линију рендгенске мутагенезе. Приметио је да се хромозоми ломе и спајају под овим условима, али да су ћелије ендосперма то урадиле и спонтано. Сазнао како крајеви прекинутих хроматида су спојени након репликације ДНК у фази митозе.

Конкретно, у анафази су сломљени хромозоми формирали хроматидни мост, који је нестао када су се хроматиде помериле ка половима ћелије. Ове руптуре су нестале, формирајући спојеве током интерфазе следеће митозе, понављајући циклус и изазивајући масивне мутације, што је довело до појаве ендосперма шаренило.

Овај циклус ломљења хромозома, спајања и премошћавања сматран је кључним открићем у то време.. Прво, зато што је показало да везивање хромозома није случајан процес, и друго, зато што је идентификовало механизам за производњу великих мутација. У ствари, ово откриће је толико важно да се и данас користи, посебно у проучавању истраживања рака.

Иако је њено истраживање давало веома зелене изданке у Мисурију, МекКлинток није била нимало задовољна својим положајем. Осећала се искљученом са састанака факултета и није била обавештена о слободним местима у другим институцијама. Упркос чињеници да је на почетку имао велику подршку својих вршњака, академска конкурентност и чињеница да је била независна и усамљена жена сваки пут ју је отуђила у својим истраживањима плус.

Непријатна анегдота која би показала колико су га неки вршњаци мало ценили Године 1936. појавио се оглас за веридбу за жену са истим именом и презименом. новине. Погрешивши ову жену за њу, њен шеф одељења је запретио да ће јој отпустити ако се уда. До тада је МцЦлинтоцк већ био потпредседник Генетичког друштва Америке.

МекКлинток је изгубио поверење у свог координатора Стадлера и у администрацију Универзитета у Мисурију. Стога, када је 1941. добио позив од директора Одељења за генетику у Цолд Спринг Харбор лабораторији да тамо проведе лето, одмах га је прихватио. Учинио је то као начин тражења посла на другом месту осим у Мисурију, окушавајући срећу.

Такође, отприлике у то време, прихватио је место гостујућег професора на Универзитету Колумбија, где је професор био његов колега Маркус Роудс. Понудио је да подели своје истраживање са Цолд Спринг Харбор на Лонг Ајленду. У децембру 1941. понуђен је истраживачка позиција у лабораторији Цолд Спринг Харбор, која припада Одељењу за генетику Карнеги института у Вашингтону. На крају бих то прихватио.

• Повезани чланак: "Хромозоми: шта су, карактеристике и како раде"

Истраге у Цолд Спринг Харбору

Након годину дана рада са скраћеним радним временом у Цолд Спринг Харбору, Барбара МцЦлинтоцк је прихватила позицију истражитеља са пуним радним временом у Цолд Спринг Харбору. Тамо ће наставити свој рад на циклусу бреак-мерге-бридге, који је био изузетно продуктиван период у научним публикацијама.

Због ових плодних истраживања, МцЦлинтоцк призната је 1944. као академик у Националној академији наука Сједињених Држава, као трећа жена која је изабрана. Годину дана касније именована је за председницу Америчког друштва за генетику, што је част која никада није додељена жени.

По препоруци генетичара Џорџа Бидла, 1944. године урадио је цитогенетску анализу гљиве Неуроспора црасса. Беадле је показао везу ген-ензим радећи са овом гљивицом по први пут. МцЦлинтоцк је одредио кариотип гљиве као и њен животни циклус и од тада је Н. црасса се користи као модел организма у генетским студијама.

• Можда ће вас занимати: "Разлике између митозе и мејозе"

Откриће регулације гена

МцЦлинтоцк посветио лето 1944. откривању биолошког механизма иза феномена генетског мозаика, генетско стање које је проузроковало да семе истог клипа има различите боје. Пронашао је два места на хромозомима (локус) која је назвао "Дисоциатор" (Дс) и "Активатор" (Ац). Дс је био повезан са ломљењем хромозома, поред тога што је утицао на активност оближњих гена када је Ац био присутан. 1948. открио је да су оба локуса преносиви елементи који могу да промене своје место на хромозому.

МцЦлинтоцк је проучавао ефекте транспозиције Ац и Дс анализирајући обрасце обојености у зрну кукуруза кроз генерације укрштања. Његова запажања су га довела до закључка да је Ац контролисао транспозицију Дс на хромозому 9, и да је његова транспозиција била узрок распада хромозома.

Када се Дс креће, долази до експресије гена који одређује боју алеурона (семена кукуруза), пошто се губи репресивни ефекат Дс и, последично, долази до појаве боје. Ова транспозиција је насумична, што значи да неће утицати на све ћелије, што објашњава зашто се мозаик јавља у бесконачности. МекКлинток је такође утврдио да је транспозиција Д-а одређена бројем копија Ац.

Током деценије 50-их година развио хипотезу која објашњава како преносиви елементи регулишу деловање гена, инхибирајући их или модулирајући их. Он је дефинисао Дс и Ац као контролне јединице или регулаторне елементе, да их јасно одвоји од гена. Овим је претпоставио да регулација гена може објаснити како вишећелијски организми могу да диверзификују карактеристике сваке ћелије, упркос чињеници да је њихов геном идентичан. Ова идеја је потпуно променила концепт генома, који се до тада тумачио као пуки скуп статичких инструкција.

МекКлинтоков рад на регулацији гена и контролним елементима био је толико сложен и нов да остатак научне заједнице био је помало сумњичав према његовим открићима. У ствари, она је сама описала тај одговор као мешавину збуњености и непријатељства. Упркос томе, МцЦлинтоцк је наставио са својом линијом истраге.

Касније ће идентификовати нови регулаторни елемент под називом "Супресор-мутатор" (Спм) који, иако је био сличан Ац и Дс, обавља сложеније функције. Међутим, с обзиром на тадашње реакције научне заједнице и Меклинтокову перцепцију да се удаљава од главне науке, натерало га је да престане да објављује своје резултате.

Признања и последњих година

Године 1967. МцЦлинтоцк се повукао са свог положаја у Карнеги институцији., проглашен за угледног члана истог. Ова одлика јој је омогућила да настави да ради као научник емеритус у лабораторији Цолд Спринг Харбор са својим колегама дипломираним студентима. У ствари, остала је повезана са лабораторијом до дана своје смрти.

Године 1973. признао је разлог зашто је одлучио да не настави да објављује своја открића о регулаторним елементима, упркос томе што је наставио сам да истражује. Он је прокоментарисао да је због његовог искуства у лабораторијама веома тешко освестити другу особу о његовим неизреченим претпоставкама. Сматрао је да се, због фикс идеја многих научника, неки помаци не могу делити у одређеном тренутку, јер ће критика бити загарантована. Морате сачекати да дође до концептуалне промене и саопштити их у право време.

Његово искуство је дало снагу његовом мишљењу у овом погледу, Требале су деценије да се њихови налази узму у обзир. Рад Барбаре МекКлинток је у потпуности цењен тек када су 1960-их генетичари Франсоа Жакоб и Жак Монод дошли до сличних закључака својим одговарајуће студије, представљене у раду из 1961. под насловом „Генетски регулаторни механизми у синтези протеина“. протеини”). МекКлинток је прочитао дело и упоредио своје налазе са онима које су изнели Французи.

Срећом, МцЦлинтоцк је коначно била широко позната по свом раду. Његово откриће транспозиције је цењено када су овај исти процес описали други аутори у бактеријама и квасцима 1960-их и 1970-их. 70-их година Ац и Дс су клонирани, показујући да су транспозони класе ИИ.

Ац је потпуни транспозон, који у свом низу кодира функционалну транспозазу, која омогућава кретање елемента кроз геном. Уместо тога, Дс кодира нефункционалну, мутирану верзију транспозазе и захтева присуство Ац да би скочио у геном, нешто што одговара МекКлинтоковом функционалном опису. Касније студије су показале да се ове секвенце не померају ако нису под стресом, као што је прекид зрачењем или другим, из тог разлога би његово активирање могло да буде еволутивни извор варијабилност.

МцЦлинтоцк схватио улогу ових агенаса као еволуционих агенаса пре него што су чак и други научници посумњали у то. У ствари, данас се систем Ац/Дс користи као алат за мутагенезу у биљкама, за карактеризацију гена непознате функције и код врста које нису кукурузне.

Захваљујући чињеници да је коначно препозната истинитост њених сазнања и вредност њеног рада, применљива и ван области ботанике, Барбара МекКлинток је добила Нобелову награду за физиологију 1983. године, као седма жена која ју је добила и, за разлику од других прилика, само једном. особа. Нормално, Нобелова награда за науку иде истраживачким тимовима, али пошто је Меклинток морала да буде самозапослена већи део свог живота, заслуге су припале њој самој.

Барбара МекКлинток је умрла природном смрћу 2. септембра 1992. у болници Хантингтон, у близини лабораторије Колд Спринг Харбор где је живела толико тренутака. Имао је деведесет година, и да ли је преминуо не оставивши потомство или се икада оженио?