Barbara McClintock – Nobelpristagare och pionjär inom cytogenetik och transposoner

Barbara McClintock – Nobelpristagare och pionjär i cytogenetik och transposoner. Upptäck hennes banbrytande majsforskning och genreglering.

Barbara McClintock (16 juni 1902 – 2 september 1992) var en amerikansk biolog och en banbrytande cytogenetiker som ägnade större delen av sin karriär åt att studera arv i majs. Hon tilldelades 1983 Nobelpriset i fysiologi eller medicin för sina upptäckter av rörliga genetiska element, senare kallade transposoner.

Tidiga år och utbildning

McClintock disputerade i botanik vid Cornell University 1927. Redan under dessa år intresserade hon sig för kärnans struktur och hur kromosomer bär och för vidare ärftlig information. Efter doktorsexamen utvecklade hon sitt fokus mot majsens cytogenetik, ett ämne som kom att prägla hela hennes forskarliv.

Metoder och tidiga upptäckter

Från slutet av 1920‑talet studerade McClintock kromosomer och deras förändringar under fortplantningen hos majs. Genom noggranna mikroskopiska analyser och cytologiska tekniker visade hon hur genetisk rekombination sker vid crossing‑over under meiosen. Hon utvecklade även metoder för att visuellt följa kromosomdelar i utvecklande celler och använde kontrollerade korsningar för att koppla kromosomförändringar till ärftliga egenskaper.

Genetisk karta och kromosomstruktur

McClintock tog fram en av de första detaljerade genetiska kartorna för majs. Hon visade bland annat vilken roll telomer och centromer spelar — strukturer som är viktiga för kromosomstabilitet, delning och bevarande av genetisk information. Genom sina studier belyste hon hur kromosomavvikelser påverkar fenotypen hos växten.

Upptäckten av transposition

Under 1940‑ och 1950‑talen upptäckte McClintock fenomenet transposition: att vissa genetiska element kan flytta sig inom genomet. Hon visade hur sådana element kunde aktivera eller avaktivera enskilda gener och därigenom förändra majsens utseende — till exempel färgmönster i majskärnor (fenomenet som ofta kallas "jumping genes" eller hoppande gener). Dessa observationer ledde henne till tidiga teorier om genreglering och hur aktivering och tystnad av gener styrs över generationer.

Skepsis, tyst period och fortsatt arbete

Trots de tydliga experimentella resultaten möttes McClintocks idéer av skepticism under sin samtid. Dels var konceptet rörliga genetiska element svårt att acceptera innan molekylärgenetiken och DNA‑tekniken gav bättre förklaringar. Som följd publicerade hon mindre efter mitten av 1950‑talet — hon minskade sin publiceringsaktivitet efter 1953 — men hon fortsatte att forska och göra detaljerade cytogenetiska studier, bland annat av majsraser från Sydamerika.

Senare erkännande och betydelse

Under 1960‑ och 1970‑talen, när kunskapen om DNA och molekylära mekanismer ökade, bekräftades mekanismerna bakom den genreglering McClintock funnit i majs. Hennes arbete blev då fullt förstått och uppskattat av en bredare krets av genetiker och molekylärbiologer. Upptäckten av transposoner visade sig få långtgående betydelse för förståelsen av genomens dynamik, mutationer, evolution och genreglering hos många organismer.

Utmärkelser och arv

McClintock erkändes tidigt som en ledande forskare; hon tilldelades flera prestigefyllda stipendier och valdes in som medlem i National Academy of Sciences 1944. Hennes forskningsinsatser fick sitt största internationella erkännande när hon 1983 tilldelades Nobelpriset i fysiologi eller medicin för upptäckten av transposition. Hon är också en av få kvinnor som fått Nobelpriset i detta ämnesområde och den enda kvinna som erhållit priset ensam (odelat) i kategorin "Fysiologi eller medicin".

Eftermäle

Barbara McClintocks arbete har haft ett bestående inflytande på genetik och molekylärbiologi. Hennes noggranna observationsarbete och förmåga att se biologiska mönster innan de molekylära mekanismerna var kända är ofta framhållet som ett exempel på djup experimentell intuition. Upptäckten av transposoner öppnade nya forskningsfält inom evolution, genomstruktur och bioteknik — och hennes studier fortsätter att citeras och inspirera forskare.

Upptäckt av kontrollerande element

Sommaren 1944 började McClintock vid Cold Spring Harbor Laboratory systematiska studier av arvet av färgmönster i majsfrön. I början av 1948 gjorde hon den överraskande upptäckten att två genetiska loci, Dissociator och Activator, kunde transponera, dvs. byta position, på kromosomerna.

McClintock fann också att transpositionen av Ds och the bestäms av antalet Ac-kopior i cellen.

Mellan 1948 och 1950 utvecklade hon en teori: dessa rörliga element reglerade generna genom att hämma eller modulera deras verkan. Hon kallade Dissociator och Activator för "kontrollerande enheter" - senare för "kontrollerande element" - för att skilja dem från generna.

Hon föreslog att genreglering skulle kunna förklara hur komplexa flercelliga organismer som består av celler med identiska genomer har celler med olika funktioner. McClintocks upptäckt ifrågasatte idén om genomet som en statisk uppsättning instruktioner som överförs mellan generationer.

År 1950 rapporterade hon sitt arbete med Ac/Ds och sina idéer om genreglering i en artikel. Sommaren 1951 rapporterade hon om sitt arbete om genmutationer i majs vid det årliga symposiet vid Cold Spring Harbor Laboratory.

Hennes arbete med kontrollelement och genreglering var svårt och förstods eller accepterades inte omedelbart av hennes samtid. Hon beskrev mottagandet av hennes forskning som "förbryllande, till och med fientligt". Trots detta fortsatte McClintock att utveckla sina idéer om kontrollelement. Hon publicerade en artikel 1953 där hon presenterade alla sina statistiska data, och företog föreläsningsturnéer till universitet under hela 1950-talet för att tala om sitt arbete. Hon fortsatte att undersöka problemet och identifierade ett nytt element som hon kallade Suppressor-mutator (Spm), som även om det liknar Ac/Ds uppvisar ett mer komplext beteende.

 
Förhållandet mellan Ac/Ds i kontrollen av element och mosaikfärg hos majs. Fröet i 10 är färglöst, det finns inget Ac-element och Ds hämmar syntesen av färgpigment som kallas antocyaniner. I 11-13 finns en kopia av Ac. Ds kan röra sig och en del antocyanin produceras, vilket skapar ett mosaikmönster. I kärnan i panel 14 finns det två Ac-element och i 15 finns det tre.  

Frågor och svar

Fråga: När föddes Barbara McClintock?

F: Vilket universitet gick hon på?

F: Vilken typ av forskning inriktade hon sig på under resten av sin karriär?

F: Vad upptäckte McClintock under 1940- och 1950-talen?

F: När valdes hon till medlem av National Academy of Sciences?

F: Varför slutade McClintock att publicera sina uppgifter 1953?

F: Vilket pris fick hon för sina bidrag till genetisk forskning?

Sök med bokstav