НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1983 г. / ФИЗИОЛОГИЯ ИЛИ МЕДИЦИНА / БАРБАРА МАККЛИНТЪК

Барбара Макклинтък (Barbara McClintock)

16 юни 1902 г. – 2 септември 1992 г.

Нобелова награда за физиология или медицина

(За откриването на мобилните генетични елементи.)

Американската специалистка по генетика Барбара Макклинтък е родена в Хартфорд (щат Кънектикът) и е най-малката от трите дъщери на лекаря Томас Хенри Макклинтък и съпругата му Сара Хенди. В детството си Барбара с леля си и чичо си по бащина линия прекарва много време извън града, в селските райони на Масачузетс и харесва много да е сред природата. Когато момичето става на осем години, семейството се мести във Флатбуш, район на Бруклин (Ню Йорк), напомнящ по това време по-скоро село. Баща ѝ работи като лекар в „Стандарт ойл къмпани“, в задълженията му влиза лечението на екипите на нефтените танкери. Като момиче Макклинтък се увлича от фигурно пързаляне и други видове спорт. Нейни партньори са съседките момчета. По това време у нея се оформя непреодолим навик да чете и да размишлява насаме.

През 1918 г. Макклинтък завършва средно училище в Бруклин. Въпреки съпротивата на родителите ѝ, които не желаят дъщеря им да продължи да учи, в края на краищата те отстъпват и Макклинтък е става студентка през 1919 г. в университета „Корнел“ в Итака (щат Ню Йорк), където желае да учи биология в селскостопанския колеж.

В университета Макклинтък е избрана да президентка на момичетата първокурснички. Отначало тя участва активно в обществената дейност и даже свири на банджо в джазовия оркестър. Но след това решава да не участва в женското землячество, когато научава, че там не е поканена нейна приятелка еврейка. Тя започва да посещава единствените достъпни за студентите от долните курсове лекции по генетика и прави такова впечатление на своите преподаватели, че те ѝ предлагат да се занимава заедно с последния курс, макар че е по малка от студентите там. През 1923 г. Макклинтък получава степента бакалавър, а след това продължава обучението си в ботаническия отдел със специализация по цитология (наука за клетките), генетика и зоология.

Любими обекти за генетични изследвания по това време са плодовата мушица (Drosophila melanogaster) и царевицата (Zea mays). Популярността на дрозофилата сред учените се обяснява с краткия цикъл на нейното развитие, високата плодовитост и някои характерни физически особености. При царевицата цикълът на развитие е по-дълъг, но ярката и пъстрата окраска на зърната и листата я правят подходящ обект за генетични изследвания.

Когато Макклинтък учи още в долните курсова на университета, сътрудниците на селскостопанския колеж започват да правят първи стъпки в генетиката. Професор Р. А. Емерсън се занимава с генетика на царевицата и с хибридните линии. Макклинтък работи с него; тя установява също така многообещаващи професионални връзки с двама студенти от горния курс, Джордж У. Бидлъм и Маркъс Роудзъм, които по-късно стават известни генетици.

През 1924 г., когато подготвя дипломната си работа, Макклинтък разработва метод за проучване на отделни хромозоми на царевицата под микроскоп. Това я довежда до мисълта да се заеме с паралелно изучаване на хромозомите и фенотипните, или физическите, признаци. През същата година тя е назначена за асистентка към ботаническия отдел, а през 1925 г. получава степента магистър. Като пише дисертация за разработения от нея метод, Макклинтък става след две години доктор по философия. След това, от 1927 до 1931 г., работи като преподавател в ботаническия отдел.

През всичките тези години Макклинтък продължава да изучава морфологията на царевичните хромозоми, а също така техните корелации с фенотипните прояви на признаците при възрастните растения. Заедно с Хариет Крайтън тя открива, че хромозомите на царевицата обменят генетичен материал и информация по време на кросинговър на хромозомите в ранния стадий на мейозата. Мейозата е процес на деление на клетките, в резултат от което се образуват зародишни, или полови, клетки, имащи двоен по-малко брой хромозоми от соматичните, или тъканните, клетки. По време на оплождането броят на хромозомите се удвоява.

Между 1929 и 1931 г. Макклинтък публикува девет статии в биологични и генетични списания. През 1931 г. университетът „Корнел“ е посетен от Томас Х. Морган. Изследванията на Макклинтък му правят дълбоко впечатление. Той ѝ предлага да публикува материали в престижното списание „Известия на Националната академия на науките“ („Proceedings of the National Academy of Science“). Статията ѝ за обмяната на генетична информация по време на мейозата „Корелация на цитологичното и генетичното кръстосване при царевицата“ („A Correlation of Cytological and Genetical Crossing Over in Zea mays“) се появява в августовския брой на списанието през 1931 г. През същата година Макклинтък получава субсидия от Националния изследователски съвет, която ѝ позволява в продължение на следващите две години да се занимава с проучване на генетиката на царевицата. Тя е приета също така за научен сътрудник в отдела „Морган“ към Калифорнийския технологичен институт, работи в университета „Корнел“ и университета „Мисури“ в Колумбия, изучавайки корелацията между предизвиканите от рентгеново излъчване генетични мутации на хромозомите на царевицата и фенотипните прояви при растенията. Макклинтък определя, че хромозомите са свързани с проявата на пъстро оцветяване на зърната на царевицата. Тя открива също така ядрените хромозоми, включени в биосинтеза на клетъчните рибозоми – центрове на биосинтеза на клетъчните протеини.

Субсидия на фонда „Гугенхайм“ позволява на Макклинтък да прекара 1933 г. в института „Кайзер Вилхелм“ в Берлин. Но през следващата година, обезпокоена от нарастването на нацизма, тя се връща в „Корнел“, където през 1936 г. работи като научен сътрудник в отдела на Емерсън, а след това е назначена на длъжността асистентка на професора по ботаника в университета „Мисури“. Разбирайки че има малко възможности за по-нататъшен напредък, Макклинтък напуска през 1941 г. университета и цяло лято работи в биологичната лаборатория на своя стар приятел Маркус Роудз в Колд спринг харбър (щат Ню Йорк). През есента приема предложението да стане сътрудник във вашингтонския институт „Карнеги“ в Колд спринг харбър, където прави своите опити по генетика на царевицата.

40-те години са особено продуктивни за Макклинтък. През зимните месеци тя анализира резултатите от експериментите, проведени през изминалото лято, и планира опити за следващата година. През лятото отглежда царевица в участъка пред лабораторията. Ранните експерименти я навеждат на мисълта за наличието на подвижни генетични елементи в хромозомите на царевицата. През зимата на 1943/1944 г. Макклинтък планира програма от експерименти, надявайки се на потвърждение на своята теория. През лятото на 1944 г. тя забелязва, че растенията близнаци имат различна интензивност на окраска на листата: при едни ивиците на окраска са силни, а при други слаби. Отбелязвайки аналогично явление при зърната на кочаните, Макклинтък стига до извода за наличието при едно от дъщерните растения на специфична генетична система, която друго растение не притежава. Това явление се нарича днес генетична транспозиция, а включените в процеса гени – транспозони, или мигриращи гени.

Получените експериментални резултати дават на Макклинтък възможност да формулира ясно модел на генетична система. В нея влизат два транспозиращи гена: дисоциатор, наречен от Макклинтък Ds-ген, и асоциатор - Ас-ген. Според нейните наблюдения генетичната система работи по следния начин: ако Ds-генът се движи към хромозомния участък заедно със структурния ген (например структурния ген, контролиращ цвета на редуване на ивиците върху листата на царевицата), той подава фенотипна експресия на структурния ген и ивиците на листата са бледи. Но потискането от страна на структурния ген е ефективно само тогава, когато Ас-генът заема място между други два гена. Ако обаче Ас-генът се придвижва (транспозира) на по-отдалечен участък, потискане на структурния ген от Ds-гена не настъпва и ивиците на листата са ярки. Според изводите на Макклинтък един от двата транспозиращи гена е потискащ ген, а другият проявява неговото потискащо действие.

Направеното от Макклинтък откритие за транспозицията в генетичните системи и генетичната регулация предварва достиженията на генетиката на бактериите и ги изпреварва с петнадесет години. Това откритие има далече достигащи последствия: например с помощта на мигриращите гени би могло да се обясни по какъв начин резистентността към антибиотиците се предава на едни бактерии към други. Моделът на Макклинтък помага също така да се интерпретират някои явления, несъвместими със строгите закони на Мендел за наследствеността, които твърдят, че фенотипните черти от двама родители ще се разпределят при потомците в съответствие с генетичната доминантност или рецесивност в прости съотношения. Схемата на Макклинтък предполага и обяснение на механизма за промяна на цветовите шарки на царевичните кочани от ранния към по-късния стадий на развитие. Макклинтък изказва също мисълта, че бързото развитие на нови видове растения и животни може да е свързано с подвижните генетични елементи или гените.

През 1950 г. Макклинтък изнася доклад за своите изследвания по генетика на царевицата и подвижните генетични системи на симпозиум в Колд спринг харбър. Поради това, че хипотезата за подвижните, транспозиращи гени нарушава съществуващата по това време в генетиката догма за гените като за стабилни компоненти на хромозомите, на нейните материали не се обръща сериозно внимание, а може би и затова, че докладчикът е жена. Макклинтък е сериозно разочарована и за известно време престава да публикува резултатите от своите експерименти. От 1958 до 1960 г. тя не прави опити, а се занимава с подготовката на цитолози от южноамериканските страни по програма, предложена от Националната академия на науките. До момента, когато тя възобновява работата си по генетика на царевицата и подвижните гени, специалистите по бактериална генетика откриват при бактериите регулаторни гени, подобни на тези, които Макклинтък открива при царевицата.

В интервю със своя биограф Елвин Фокс Келър Макклинтък изразява отношението си към своята работа по следния начин: „Когато гледате тези неща, те стават част от вашата същност. И забравяте за себе си. Главното е, че забравяте за себе си“. Потвърждавайки характеристиката на членовете на Нобеловия комитет, който я нарича самотница, Макклинтък продължава да провежда изследванията си в своята лаборатория и на опитното поле в Колд спринг харбър. До края на живота си остава неомъжена.

Освен с Нобелова награда Макклинтък е удостоена с наградата по генетика на Националната академия на науките (1967 г.), с медала „За научни достижения“ на Националния научен фонд (1070 г.), с наградата Алберт Ласкър за фундаментални научни изследвания (1970 г.) и с наградата Луиз Грос-Хорвиц на Колумбийския университет (1982 г.). Член е на Националната академия на науките, на Американското дружество на натуралистите, на Американското философско дружество, на Ботаническото дружество на Америка и на Генетичното дружество на Америка. Има почетни степени от Рочестърския университет, от университета „Мсури“, от Йейлския университет и от Нюйоркския университет.

Превод от руски: Павел Б. Николов