Barbara McClintock: biografi dan kontribusi ilmuwan Amerika ini

Meskipun pada tahun 1930-an sudah diduga bahwa kromosom menyimpan gen, potongan-potongan materi genetik yang mengkode bagaimana kita, ini belum terbukti secara empiris. Banyak yang telah mencoba, tetapi tidak ada yang menemukan bukti visual dari hubungan kromosom-gen.

Tetapi Barbara McClintock tiba, yang dengan tanaman jagungnya yang ditanam sendiri, akan berhasil membuktikannya, terlepas dari kenyataan bahwa banyak yang melihatnya sebagai ahli botani belaka dengan suasana ahli genetika. Sosok peneliti ini adalah seseorang yang, karena betapa majunya dia pada zamannya, disalahpahami.

Selanjutnya kita akan menemukan sejarahnya melalui biografi Barbara McClintock, di mana kita akan melihat mengapa sejarah genetika begitu penting.

  • Artikel terkait: “Rosalind Franklin: biografi dan kontribusi ahli kimia Inggris ini”

Biografi singkat Barbara McClintock

Barbara McClintock adalah seorang ilmuwan Amerika yang mengkhususkan diri dalam sitogenetika yang memenangkan Hadiah Nobel dalam Kedokteran atau Fisiologi pada tahun 1983, wanita ketujuh yang menerima pengakuan tersebut. Karyanya secara akurat menjawab pertanyaan paling menarik tahun 1930-an: dalam struktur sel apa gen ditemukan? Penelitian McClintock, bersama dengan mahasiswa doktoralnya Harriet Creighton, menunjukkan secara empiris bahwa gen terletak pada kromosom.

Karyanya dengan tanaman jagung untuk pertama kalinya memberikan hubungan visual antara sifat-sifat tertentu yang diwariskan dan dasar mereka dalam kromosom. Penelitiannya juga menemukan bahwa gen tidak selalu menempati tempat yang sama pada kromosom.

McClintock menemukan transposisi gen, sesuatu yang bertabrakan dengan gagasan pada masanya bahwa materi genetik itu statis. Oleh karena itu, itu adalah unsur yang jauh lebih kompleks dan fleksibel daripada yang diasumsikan pada saat itu, struktur dinamis yang mampu mengatur ulang dirinya sendiri.

  • Mungkin Anda tertarik: “Gregor Mendel: biografi bapak genetika modern”

masa kecil dan remaja

Barbara McClintock lahir di Hartford, Connecticut (Amerika Serikat) pada 16 Juni 1902. Dia awalnya terdaftar sebagai Eleanor, tetapi pendaftaran itu diubah pada empat bulan dengan nama yang dikenalnya, Barbara.

Dia adalah putri ketiga dari pernikahan yang terdiri dari dokter Thomas Henry McClintock dan Sara Handy McClintock. Dia lebih dekat dengan ayahnya daripada ibunya dan, sebagai orang dewasa, mencatat bahwa keduanya sangat mendukung, meskipun hubungan dengan ibunya agak dingin.

Bahkan sebagai seorang anak, McClintock menunjukkan kemandirian yang besar, sesuatu yang dia sendiri akan gambarkan sebagai kemampuan hebat untuk menyendiri. Sejak usia tiga tahun sampai dia mulai sekolah, McClintock tinggal bersama bibi dan pamannya di Brooklyn, New York, untuk menghidupi keluarganya secara finansial sementara ayahnya membuka praktik.

Dia menyelesaikan pendidikan sekolah menengahnya di Erasmus Hall High School di Brooklyn. Sejak usia muda ia menunjukkan minatnya pada sains, sehingga ia memutuskan untuk melanjutkan studinya di Cornell University.

Ibu mereka menentang ini, tidak ingin putrinya menerima pendidikan tinggi, percaya bahwa itu merusak peluang mereka untuk menikah. Ditambah lagi, keluarga tersebut sedang mengalami masalah ekonomi tertentu yang menghalangi mereka untuk membayar biaya kuliah anak-anak mereka di universitas.

Untungnya, Barbara McClintock dapat menghadiri Sekolah Tinggi Pertanian Cornell tanpa biaya kuliah, dan setelah menyelesaikan pendidikan sekolah menengahnya, dia dapat menggabungkan pekerjaannya di pusat pekerjaan dengan belajar mandiri yang berasal dari pergi ke perpustakaan umum. Akhirnya dan berkat campur tangan ayahnya, dia mulai bersekolah di Cornell pada tahun 1919 di mana kesuksesannya tidak hanya di bidang akademis tetapi juga sosial, terpilih sebagai presiden asosiasi mahasiswa di tahun pertamanya.

  • Artikel terkait: “Genetika dan perilaku: apakah gen menentukan bagaimana kita bertindak?”

Pelatihan dan penelitian di Cornell

McClintock mulai belajar di Cornell School of Agriculture pada tahun 1919, di mana ia akan belajar botani dan memperoleh gelar Bachelor of Science (BSc) pada tahun 1923. Ketertarikannya pada genetika dipicu pada tahun 1921, ketika ia menghadiri kursus pertama dalam subjek itu., dijalankan oleh pemulia tanaman dan ahli genetika CB Hutchison.

Karena minat besar yang ditunjukkan McClintock, Hutchinson mengundangnya untuk berpartisipasi dalam kursus genetika untuk lulusan pada tahun 1922. Ini akan menandai sebelum dan sesudah karir McClintock, memfokuskan upaya vitalnya pada pendalaman genetika.

Baik saat belajar untuk gelarnya dan sudah bekerja sebagai profesor botani, McClintock mendedikasikan dirinya pada bidang sitogenetika jagung yang baru. Kelompok penelitiannya terdiri dari pemulia tanaman dan ahli sitologi, termasuk Charles R.

Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle, dan Harriet Creighton. Tujuan utama dari pekerjaan McClintock pada saat itu adalah untuk mengembangkan teknik untuk memvisualisasikan dan mengkarakterisasi kromosom jagung.

Dia menciptakan teknik berdasarkan pewarnaan carmine untuk dapat melihat kromosom ini dengan mikroskop cahaya, menunjukkan untuk pertama kalinya bentuk sepuluh kromosom jagung. Dengan mempelajari morfologi kromosom-kromosom ini, ia mampu menghubungkan sifat-sifat yang diwarisi bersama dengan segmen-segmen kromosom dan memastikan bahwa kromosom adalah rumah dari gen.

Pada tahun 1930, Barbara McClintock adalah orang pertama yang menggambarkan persilangan yang terjadi antara kromosom homolog selama meiosis. Bersama dengan mahasiswa tesis doktoralnya, Harriet Creighton, pada tahun 1931 ia menunjukkan bahwa ada hubungan antara persilangan kromosom meiosis dan rekombinasi sifat-sifat yang diwariskan.

McClintock dan Creighton mengamati bahwa rekombinasi kromosom dan fenotipe yang dihasilkan memunculkan pewarisan karakter baru.  

Selama musim panas tahun 1931 dan 1932 ia bekerja di Missouri dengan ahli genetika bergengsi Lewis Stadler, yang menunjukkan kepadanya penggunaan sinar-X sebagai unsur yang mampu menginduksi mutasi. Dengan menggunakan galur jagung yang mengalami mutagen, McClintock mengidentifikasi kromosom cincin, yaitu struktur DNA sirkular yang dihasilkan oleh fusi ujung-ujungnya dalam satu kromosom yang diiradiasi.

Selama periode ini ia juga menunjukkan keberadaan pengatur nukleolus di wilayah kromosom 6 jagung, yang telah terbukti penting untuk perakitan nukleolus. Barbara McClintock memperoleh beasiswa Guggenheim Foundation yang membiayai magang enam bulannya di Jerman selama tahun 1933 dan 1934.

Rencana awalnya adalah bekerja dengan ahli genetika Curt Stern, seorang peneliti yang mendemonstrasikan perkawinan silang di Drosophila (lalat) beberapa minggu setelah dia dan Creighton melakukan hal yang sama dengan jagung, tetapi Stern kebetulan beremigrasi ke Amerika Serikat sekitar waktu itu. Untuk alasan ini, laboratorium yang akhirnya menerima McClintock adalah milik Richard B.

Goldschmidt. Karena ketegangan politik di Jerman pada saat itu, di mana dia melihat kebangkitan Nazi sudah dekat, McClintock kembali ke Cornell, di mana dia akan tinggal sampai tahun 1936.

Tahun itu dia menjadi asisten profesor di Departemen Botani di Universitas Missouri-Columbia.

  • Mungkin Anda tertarik: “Perbedaan antara DNA dan RNA”

Pengalaman di Missouri

Saat di Universitas Missouri, McClintock melanjutkan garis mutagenesis sinar-X. Dia mengamati bahwa kromosom pecah dan menyatu dalam kondisi ini, tetapi begitu juga sel endosperma secara spontan.

Dia menemukan bagaimana ujung kromatid yang rusak bergabung setelah replikasi DNA pada tahap mitosis. Secara khusus, pada anafase kromosom yang rusak membentuk jembatan kromatid, yang menghilang ketika kromatid bergerak menuju kutub sel.

Pecahan ini menghilang, membentuk penyatuan selama interfase mitosis berikutnya, mengulangi siklus dan menyebabkan mutasi besar-besaran, yang menyebabkan munculnya endosperm beraneka ragam. Siklus pemecahan, fusi, dan bridging kromosom ini dianggap sebagai penemuan penting pada saat itu.

Pertama, karena menunjukkan bahwa penggabungan kromosom bukanlah proses acak, dan kedua, karena mengidentifikasi mekanisme produksi mutasi skala besar. Faktanya, temuan ini sangat penting sehingga masih digunakan sampai sekarang, terutama dalam studi penelitian kanker.

Meskipun penelitiannya mulai berkembang di Missouri, McClintock jauh dari puas dengan posisinya. Ia merasa tersisih dari rapat fakultas dan tidak diberitahu tentang lowongan di institusi lain.

Meski awalnya mendapat banyak dukungan dari teman-temannya, persaingan akademis dan fakta bahwa dia adalah wanita yang mandiri dan kesepian membuatnya semakin terasing dalam penelitiannya. Sebuah anekdot tidak menyenangkan yang akan menunjukkan betapa sedikitnya dia dihargai oleh beberapa rekannya adalah bahwa pada tahun 1936 sebuah iklan pertunangan untuk seorang wanita dengan nama dan nama keluarga yang sama muncul di surat kabar.

Salah mengira wanita ini adalah dia, kepala departemennya mengancam akan memecatnya jika dia menikah. Saat itu McClintock sudah menjadi wakil presiden dari Masyarakat Genetika Amerika.

McClintock telah kehilangan kepercayaan pada koordinator Stadler dan administrasi Universitas Missouri. Karena itu, ketika pada tahun 1941 ia menerima undangan dari direktur Departemen Genetika Laboratorium Pelabuhan Mata Air Dingin untuk menghabiskan musim panas di sana, ia langsung menerimanya.

Dia melakukannya sebagai cara untuk mencari pekerjaan di tempat lain selain Missouri, mencoba peruntungannya. Juga sekitar waktu ini dia akan menerima jabatan profesor tamu di Universitas Columbia, di mana rekannya Marcus Rhoades adalah seorang profesor.

Dia menawarkan untuk berbagi bidang penelitiannya dengan Cold Spring Harbor di Long Island. Pada bulan Desember 1941, dia ditawari posisi penelitian di Cold Spring Harbor Laboratory, bagian dari Departemen Genetika di Carnegie Institution of Washington.

Saya akhirnya akan menerimanya.

  • Artikel terkait: “Kromosom: apa itu, karakteristik, dan cara kerjanya”

Investigasi di Cold Spring Harbor

Setelah satu tahun bekerja paruh waktu di Cold Spring Harbor, Barbara McClintock menerima posisi penelitian penuh waktu di sana. Di sana ia akan melanjutkan karyanya pada siklus pecah-fusi-jembatan, menjadi periode yang luar biasa produktif dalam publikasi ilmiah.

Karena investigasi yang produktif ini, McClintock diakui pada tahun 1944 sebagai akademisi di National Academy of Sciences Amerika Serikat, menjadi wanita ketiga yang terpilih. Setahun kemudian dia diangkat menjadi presiden dari Masyarakat Genetika Amerika, suatu kehormatan yang tidak pernah diberikan kepada seorang wanita.

Atas rekomendasi ahli genetika George Beadle, pada tahun 1944 ia melakukan analisis sitogenetik pada jamur Neurospora crassa. Bekerja dengan jamur ini, Beadle telah menunjukkan hubungan gen-enzim untuk pertama kalinya.

McClintock menentukan kariotipe jamur serta siklus hidupnya, dan N. crassa sejak itu telah digunakan sebagai organisme model dalam studi genetik.

  • Mungkin Anda tertarik: “Perbedaan antara mitosis dan meiosis”

Penemuan regulasi gen

McClintock menghabiskan musim panas tahun 1944 untuk mencari tahu mekanisme biologis di balik fenomena mosaik genetik, suatu kondisi genetik yang menyebabkan biji-biji pada tongkol jagung yang sama memiliki warna yang berbeda. Dia menemukan dua tempat pada kromosom (lokus) yang dia beri nama “Dissociator” (Ds) dan “Activator” (Ac).

Ds terkait dengan kerusakan kromosom, selain mempengaruhi aktivitas gen terdekat ketika Ac hadir. Pada tahun 1948, ia menemukan bahwa kedua lokus adalah unsur transposable yang dapat mengubah tempatnya pada kromosom.

McClintock mempelajari efek penataan ulang Ac dan Ds dengan menganalisis pola warna pada biji jagung dari generasi ke generasi persilangan. Pengamatannya membawanya untuk menyimpulkan bahwa Ac mengontrol transposisi Ds pada kromosom 9, dan bahwa transposisi menyebabkan kerusakan kromosom.

Ketika Ds bergerak, gen yang menentukan warna aleuron (biji jagung) diekspresikan, karena efek represi Ds hilang dan, akibatnya, munculnya warna. Transposisi ini acak, yang berarti tidak akan mempengaruhi semua sel, yang menjelaskan mengapa mosaik terjadi pada infruktescence.

McClintock juga menentukan bahwa penataan ulang Ds ditentukan oleh jumlah salinan Ac. Selama tahun 1950-an, ia mengembangkan hipotesis yang menjelaskan bagaimana unsur transposabel mengatur aksi gen, menghambat atau memodulasinya.

Dia mendefinisikan Ds dan Ac sebagai unit kontrol atau unsur pengatur, untuk secara jelas memisahkan mereka dari gen. Dengan ini, ia berhipotesis bahwa regulasi gen dapat menjelaskan bagaimana organisme multiseluler dapat mendiversifikasi karakteristik setiap sel, meskipun genom mereka identik.

Ide ini benar-benar mengubah konsep genom, yang sampai saat itu telah ditafsirkan sebagai serangkaian instruksi statis belaka. Karya McClintock tentang regulasi gen dan unsur kontrol begitu kompleks dan baru sehingga komunitas ilmiah lainnya waspada terhadap penemuannya.

Bahkan, dia sendiri menggambarkan respons itu sebagai campuran antara kebingungan dan permusuhan. Meskipun demikian, McClintock tetap melanjutkan penyelidikannya.

Kemudian, ia akan mengidentifikasi unsur regulasi baru yang disebut “Suppressor-mutator” (Spm), yang meskipun mirip dengan Ac dan Ds, menjalankan fungsi yang lebih kompleks. Namun, dalam menghadapi reaksi dari komunitas ilmiah pada saat itu dan persepsi McClintock bahwa ia menyimpang dari arus utama ilmiah, ia berhenti mempublikasikan hasil-hasilnya.

Pengakuan dan tahun-tahun terakhir

Pada tahun 1967 McClintock pensiun dari posisinya di Institusi Carnegie, dinobatkan sebagai rekan terhormat. Perbedaan ini memungkinkan dia untuk terus bekerja sebagai Ilmuwan Emeritus di Laboratorium Cold Spring Harbor dengan sesama mahasiswa pascasarjana.

Faktanya, dia tetap berafiliasi dengan laboratorium sampai hari kematiannya. Pada tahun 1973 ia akan mengakui alasan mengapa ia memutuskan untuk tidak melanjutkan publikasi temuannya tentang unsur-unsur peraturan, meskipun terus menyelidiki sendiri.

Dia berkomentar bahwa, berdasarkan pengalamannya di laboratorium, sangat sulit untuk membuat orang lain menyadari asumsinya yang tidak terucapkan. Dia menganggap bahwa, karena ide-ide tetap dari banyak ilmuwan, beberapa kemajuan tidak dapat dibagikan pada waktu tertentu, karena mereka akan dijamin kritik.

Anda harus menunggu perubahan konseptual terjadi dan mengomunikasikannya pada waktu yang tepat. Pengalamannya memberi kekuatan pada pendapatnya dalam hal ini, karena butuh beberapa dekade agar temuannya diperhitungkan.

Karya Barbara McClintock hanya dihargai sepenuhnya ketika, pada 1960-an, ahli genetika François Jacob dan Jacques Monod mencapai kesimpulan yang sama dengan studi masing-masing, yang ditetapkan dalam makalah tahun 1961 berjudul “Mekanisme pengaturan genetik dalam sintesis protein” (“Mekanisme regulasi genetik dari sintesis protein”). McClintock membaca karya tersebut dan membandingkan temuannya dengan temuan yang diajukan oleh Prancis.

Untungnya, McClintock akhirnya dikenal luas untuk karyanya. Penemuannya tentang penataan ulang dihargai ketika proses yang sama ini dijelaskan oleh penulis lain pada bakteri dan ragi di tahun 60-an dan 70-an.

Pada 1970-an, Ac dan Ds dikloning, menunjukkan bahwa mereka adalah transposon kelas II. Ac adalah transposon lengkap, yang mengkodekan dalam urutannya transposase fungsional, yang memungkinkan pergerakan unsur melalui genom.

Sebaliknya, Ds mengkodekan versi transposase yang tidak berfungsi dan bermutasi dan membutuhkan kehadiran Ac untuk melompat ke dalam genom, yang sesuai dengan deskripsi fungsional McClintock. Studi selanjutnya menunjukkan bahwa urutan ini tidak bergerak jika mereka tidak mengalami stres, seperti pecah oleh iradiasi atau lainnya, untuk alasan ini aktivasi mereka dapat memberikan sumber variabilitas evolusioner.

McClintock memahami peran agen-agen ini sebagai agen evolusi bahkan sebelum ilmuwan lain mencurigainya. Faktanya, saat ini sistem Ac/Ds digunakan sebagai alat mutagenesis pada tanaman, untuk mengkarakterisasi gen yang fungsinya tidak diketahui dan pada spesies selain jagung.

Berkat fakta bahwa kebenaran temuannya dan nilai karyanya, yang dapat diterapkan di luar bidang botani, akhirnya diakui, Barbara McClintock menerima Hadiah Nobel dalam Fisiologi pada tahun 1983, menjadi wanita ketujuh yang mendapatkannya dan, tidak seperti yang lain. kesempatan, menerima satu orang.

Biasanya, hadiah Nobel dalam sains dimenangkan oleh tim peneliti, tetapi karena McClintock adalah wiraswasta untuk sebagian besar hidupnya, penghargaan itu menjadi miliknya sendiri. Barbara McClintock meninggal karena sebab alami pada tanggal 2 September 1992 di Rumah Sakit Huntington, dekat Laboratorium Pelabuhan Mata Air Dingin tempat dia tinggal selama beberapa saat.

Dia berusia sembilan puluh tahun, dan dia meninggal tanpa meninggalkan anak atau pernah menikah?