Barbara McClintock: Nobelpristager og majs-cytogenetiker, opdager af transposoner

Barbara McClintock: Nobelprisvindende majs‑cytogenetiker der opdagede transposoner — banebrydende genregulering og arv.

Barbara McClintock (16. juni 1902 - 2. september 1992) var en amerikansk biolog. Hun var en fremtrædende cytogenetiker, som arbejdede med arv i majs. McClintock modtog i 1983 Nobelprisen i fysiologi eller medicin.

McClintock fik sin ph.d. i botanik fra Cornell University i 1927. Majscytogenetik var fokus for hendes forskning i resten af hendes karriere. Efter sin tid på Cornell arbejdede hun i mange år ved Carnegie Institution’s genetiske afdeling på Cold Spring Harbor, hvor hun videreudviklede sine metoder og ideer om kromosomstruktur og genfunktion.

Metoder og tidlige bidrag

Fra slutningen af 1920'erne studerede McClintock kromosomer, og hvordan de ændrer sig under reproduktion i majs. Hun brugte mikroskopisk analyse til at påvise genetisk rekombination ved crossing-over under meiose - en mekanisme, hvorved kromosomer udveksler information. Hendes arbejde var banebrydende, fordi hun kunne koble synlige kromosomforandringer til arvelige egenskaber.

Hun udarbejdede det første genetiske kort over majs og påviste telomerets og centromerets rolle. Det er områder af kromosomet, som er vigtige for bevarelsen af genetisk information og for korrekt fordeling af kromosomer under celledeling. Hun viste også, hvordan kromosombrud og reparation kan påvirke arvegangen.

Opdagelsen af transposition

I 1940'erne og 1950'erne opdagede McClintock fænomenet transposition — bevægelige genetiske elementer, senere kaldet transposoner. Gennem meget omhyggelige krydsninger og mikroskopiske studier af majs-kolber kunne hun forklare, hvorfor nogle gener af og til slår til eller fra, hvilket førte til karakteristiske farvevariationer i majskernen.

Hun identificerede konkrete elementer — bl.a. kendt som Activator (Ac) og Dissociation (Ds) i majs — og viste, at nogle elementer kan flytte sig fra et sted i genomet til et andet. Denne bevægelse kan ændre genaktivitet, forårsage mutationer eller skabe kromosombrud. Hendes begreber om «kontrollerende elementer» forudså senere opdagelser om genregulering og epigenetiske mekanismer.

Skepsis og senere anerkendelse

Da hun præsenterede sine ideer om transposition og genkontrol, mødte hun i første omgang skepsis fra mange kolleger. Hun trak sig delvist tilbage fra at udgive store mængder nye data omkring 1953, men fortsatte sit eksperimentelle arbejde og publicerede senere resultater. Hun foretog også en omfattende undersøgelse af cytogenetikken af majsracer fra Sydamerika, hvilket udbyggede forståelsen af genetisk variation og struktur.

McClintocks forskning blev først bredere anerkendt i 1960'erne og 1970'erne, da molekylærbiologien og genetikkens teknikker udviklede sig, og forskere kunne påvise mekanismerne bag de fænomener, hun havde observeret. Hendes opdagelser lagde grundlaget for forståelsen af mobile DNA-elementer og deres rolle i evolution, genetik og genregulering.

Anerkendelser og arv

Hun blev anerkendt blandt de bedste inden for området, tildelt prestigefyldte stipendier og valgt som medlem af National Academy of Sciences i 1944. Senere fulgte en række priser og hædersbevisninger, og i 1983 fik hun Nobelprisen i fysiologi eller medicin for opdagelsen af transposoner. Hun er den eneste kvinde, som har modtaget en uopdelt Nobelpris i kategorien "Fysiologi eller medicin".

McClintocks arbejde har haft stor betydning langt ud over majsgenetik: opdagelsen af transposoner ændrede grundlæggende forståelsen af genomers dynamik og spillede en central rolle i udviklingen af moderne molekylærgenetik, genomforskning og konceptet om epigenetik. Hendes omhyggelige, observatoriske tilgang til eksperimentelt arbejde og hendes evne til at forbinde cytogenetiske observationer med arvelige fænomener er stadig et forbillede i videnskaben.

Hun efterlod sig et varigt videnskabeligt eftermæle: et eksempel på, hvordan omhyggelige observationer i et modelorganisme kan føre til opdagelser af universel betydning for biologi og medicin.

Opdagelse af kontrolinstrumenter

I sommeren 1944 begyndte McClintock på Cold Spring Harbor Laboratory systematiske undersøgelser af arven af farvemønstre i majsfrø i Cold Spring Harbor Laboratory i 1944. I begyndelsen af 1948 gjorde hun den overraskende opdagelse, at to genetiske loci, Dissociator og Activator, kunne transponere, dvs. ændre position, på kromosomerne.

McClintock fandt også, at transpositionen af Ds og the bestemmes af antallet af Ac-kopier i cellen.

Mellem 1948 og 1950 udviklede hun en teori: Disse mobile elementer regulerede gener ved at hæmme eller modulere deres virkning. Hun kaldte Dissociator og Activator for "kontrollerende enheder" - senere for "kontrollerende elementer" - for at skelne dem fra generne.

Hun foreslog, at genregulering kunne forklare, hvordan komplekse flercellede organismer, der består af celler med identiske genomer, har celler med forskellige funktioner. McClintocks opdagelse satte spørgsmålstegn ved opfattelsen af genomet som et statisk sæt af instruktioner, der overføres fra generation til generation.

I 1950 rapporterede hun om sit arbejde med Ac/Ds og sine idéer om genregulering i en artikel. I sommeren 1951, da hun rapporterede om sit arbejde om genmutabilitet i majs på det årlige symposium på Cold Spring Harbor Laboratory.

Hendes arbejde med kontrolelementer og genregulering var vanskeligt og blev ikke umiddelbart forstået eller accepteret af hendes samtidige; hun beskrev modtagelsen af hendes forskning som "forundring, ja, endog fjendtlighed". Ikke desto mindre fortsatte McClintock med at udvikle sine idéer om kontrollerende elementer. Hun udgav en artikel i 1953, hvori hun præsenterede alle sine statistiske data, og hun foretog foredragsture til universiteter i løbet af 1950'erne for at tale om sit arbejde. Hun fortsatte med at undersøge problemet og identificerede et nyt element, som hun kaldte Suppressor-mutator (Spm), der, selv om det ligner Ac/Ds, udviser en mere kompleks adfærd.

 
Forholdet mellem Ac/Ds i kontrollen af elementerne og mosaikfarven i majs. Frøet i 10 er farveløst, der er intet Ac-element til stede, og Ds hæmmer syntesen af farvede pigmenter kaldet anthocyaniner. I 11 til 13 er der en kopi af Ac til stede. Ds kan bevæge sig, og der produceres noget anthocyanin, hvilket skaber et mosaikmønster. I kernen i panel 14 er der to Ac-elementer, og i 15 er der tre.  

Spørgsmål og svar

Sp: Hvornår blev Barbara McClintock født?

Q: Hvilket universitet gik hun på?

Spørgsmål: Hvilken type forskning fokuserede hun på resten af sin karriere?

Spørgsmål: Hvad opdagede McClintock i løbet af 1940'erne og 1950'erne?

Spørgsmål: Hvornår blev hun valgt som medlem af National Academy of Sciences?

Spørgsmål: Hvorfor holdt McClintock op med at offentliggøre sine data i 1953?

Spørgsmål: Hvilken pris modtog hun for sine bidrag til genetikforskningen?

Søg efter bogstav