Барбара Мак-Клинток

Барбара Мак-Клинток (; 16 маусым 1902, Хартфорд, Коннектикут — 2 қыркүйек 1992, Хантингтон, Нью-Йорк) — американдық ғалым-цитогенетик, Физиология немесе медицина саласындағы Нобель сыйлығының лауреаты. Өз мансабында көптеген жылдар бойы Мак-Клинток негізінен жүгері цитогенетикасына ғылыми-зерттеу жасады.

Барбара Мак-Клинток жүгері жасушаларындағы хромосомаларды бейнелеу техникасын дамытты және микроскопиялық талдауды қолданып, цитогенетикада бірқатар іргелі жаңалықтар жасады
, олардың арасында кроссинговердің генетикалық ақпаратының нәтижесінде болатын мейоз кезіндегі рекомбинация («хиазма» және хромосомалар бөліктерін алмасу) . Хромосомалық бөліктердің физикалық қасиеттерін сипаттай отырып, жүгерінің алғашқы генетикалық картасын жасап, теломердің  және центромердің рөлін көрсетті (генетикалық ақпаратты сақтауға тартылған хромосомалық аймақтар), Оңтүстікамерикалық жүгері түрлерінің цитогенетикасы мен этноботаникасы бойынша жүргізілген ауқымды зерттеулері, жүгері жағдайында генетикалық ақпараттың ығыстырылуын және тұқымға берілуін өрнектеп түсіндіретін теорияны әзірленген. 1951 жылғы Мак-Клинток транспозондарды ашты. Оның жұмыстары 1960—1970-шы жылдары  танымалдылыққа ие болды, бұл Мак-Клинток 1940-шы жылдары гендік реттелу механизмін ашқаннан кейін іске асты. 1983 жылы Мак-Клинток «мобильді генетикалық элементтерді ашқаны үшін» деген тұжырыммен физиология немесе медицина саласындағы Нобель сыйлығымен марапатталды.

 Корнелл университетінде білім алуы және ғылыми-зерттеуі 

МакКлинток 1919 жылы Корнелл ауыл шаруашылығы колледжіне оқуға түсті. 
Бірінші және екінші жыл оқып жүрген кезінде қарапайым студенттік өмірде, джаз-бандте банджо теноры болған. Бірінші курс президенті болып сайланды және сол кезде әйелдер клубына шақырылады. Алайда, әйелдер клубы еврейлерді қабылдамайтынын естігеннен кейін, ол клубка мүше болудан бас тартқан. Колледжде ол ботаниканы оқып, 1923 жылы бакалавр дәрежесін алды. Оның генетикаға қызығушылығы 1921 жылы бірінші курста ол пән бойынша лекцияларды тыңдаған кезде пайда болды. Бұл пәнді өсімдіктер селекционері және генетик К. Б. Хатчинсон оқытатын және оқылатын курс Гарвард университетітіндегіге ұқсас еді.

Хатчинсон МакКлинтоктың оқуға деген ынтасы таңдандырды және 1922 жылы жоғары оқу орнынан кейінгі генетика курсына шақыра отырып телефон шалған. Кейінірек, МакКлинток ол генетика бойынша оқуын жалғастырған себебі  Хатчинсонның қоңырау шалуымен түсіндірді:

 Әлбетте, бұл телефон қоңырау болашағымды алдын ала шешті. Осыдан кейін мен генетикада қалдым.McClintock, Barbara. A short biographical note: Barbara McClintock (1983) Nobel Foundation biography  .pdf

Сол уақытта Корнелл университетінде әйелдер генетика мамандығы бойынша оқуын жалғастыруы мүмкін емес болғандықтан, оның магистерлік (1925) және докторлық (1927) дәрежесі ресми түрде ботаника бойынша ұсынылды.
МакКлинток жоғары оқу орнында аспирантурада диплом жазып жүргенде және ботаника оқытушы ретінде тәжірибе алып жүрген кезде, ол жүгерінің цитогенетикасын зерттеу бойынша оқу топтарының құрылуына ықпал етті. Бұл топта, кейін әлемге әйгілі болған генетиктер және цитологтар жиналды, соның ішінде Чарльз Бернхэм, Маркус Роудс (жүгерідегі цитоплазмалық еркектік белсіздті ашқан және сол үшін генетика дамуына қосқан үлесі үшін Томас Хант Морган медалін алған), Джордж Бидл (генетикалық деңгейде метаболизмнің реттелуін ашқаны үшін 1958 жылы Нобель сыйлығын алды) және Харриет Крейтон.
Өсімдік селекциясы кафедрасының меңгерушісі Роллинс Эмерсон цитолог болмаса да, ол топтың жұмысына қолдау білдірді.
МакКлинтоктың ғылыми-зерттеулері жүгерінің жасушаларындағы хромосомалардың визуализациялау мен сипаттама әдістерін жетілдіруге бағытталды.
Ол карминді бояу әдісін әзірледі, бұл хромосома визуализациясын жасауға мүмкіндік берді, сондай-ақ бірінші рет жүгері жасушаларындағы он хромосоманың морфологиясын сипаттаған. Хромосомалардың құрылымын зерттеуі Мак-Клинтокке жеке хромосомалардың біріктірілген тұқымқуалаушылық тобындағы ерекшеліктерін бақылауға мүмкіндік берді.  Маркус Роудс Мак-Клинтоктың жүгері  жасушаларындағы хромосомалардың триплоидты жиынтығынғы туралы мақаласы цитогенетиктердің қызығушылығын тудырды және сайып келгенде, 1929 жылдан 1935 жылға дейінгі кезеңде Корнелл университетінің ғалымдарының ғылымның осы саласында жасаған жеті ірі ашылуларына әкелді.

1930 жылы, МакКлинток бірінші рет гомологиялық хромосомаларда мейоз кезінде (кроссинговер) өзара әрекеттесу кезінде қиылыспалы аймақтармен бөлісуді сипаттаған болатын. 
1931 жылы, аспирант Харриет Крейтонмен бірлесіп МакКлинток, тұқым қуалаушылық бойынша белгілері мейотикалық кроссовер мен рекомбинация арасындағы байланысты көрсетті 
, имеется в виду классическая мақала .
Бұл зерттеулер генетикалық эксперименттерге байланысты гендердің физикалық негізін көрсетті және мейоз кезінде рекомбинацияның орын алуы мүмкін екен деген гипотезаны растады. Сол жылы, МакКлинток бірінші рет тоғызыншы хромосомадағы үш геннің кезектілігін көрсететін жүгерінің генетикалық картасын жарияланды. Жүргізілген зерттеулер МакКлинтокге және Крейтонге кроссинговер құбылысының физикалық негізін зерттеуге мүмкіндік берді. 1938 және 1941 жылы Мак-Клинток центромер және теломердің құрылымы мен функциясын сипаттап, цитогенетикалық анализін жасады .

Оның көрнекті ғылыми зерттеулері мен әріптестерінің қолдауы арқасында Мак-Клинток бірнеше постдокторлық гранттар АҚШ Ұлттық зерттеу кеңесі () жеңіп алды. Бұл қаражат оның Корнель университетінде, Миссури университетінде және Калифорния технологиялық институтында генетика саласындағы зерттеулерді жалғастыра беруіне мүмкіндік берді.

1931 және 1932 жылы жазда МакКлинток Миссури университетінде генетик Льюис Стэдлермен бірлесіп жұмыс істеді, оны мутаген ретінде Х-сәулелерді қолдану әдісімен таныстырды және (X-сәулелері бар сынама сәуле мутацияның жиілігін ұлғайтады). Жүгері мутациясын өндіру барысында ол сақина хромосомаларын, ал  радиацияның шығуынан хромосомалық үзілістердің жабысуы туындағанын тапты. Мак-Клинток хромосомалар ұштарында әдетте хромосоманың тұрақтылығын қамтамасыз ететін құрылымдық құрамалар болуы керек деген гипотезаны ұсынды. Ол митоз барысында сақина хромосомаларының аномалдық мінезі жүгері жапырақтарындағы шұбарланудың себептері деп көрсетті. Сол жылдары, ол 6-шы хромосомада жүгерінің «ядрошық ұйымдастырушыларының» болуын анықтады. Қазіргі заманғы түсініктер бойынша, бұл бөлім рибосомалық РНҚ генінің қайталануы және ядрошықтың құрылуы үшін жауапты болып табылады, бұнда транскрипция және рибосомалық РНҚ-ның жетілуі болады.

Мак-Клинток Гуггенхайм қорынан () грант жеңіп алып, 1933-1934 жылдары Германияда бір алты айлық тағылымдамадан өтуге мүмкіндік алды. Ол Берлиндегі Кайзер Вильгельм институтында және Фрайбург университетінде, Мак-Клинток және Крейтонның зерттеуінен бірнеше аптадан кейін дрозофилде кроссинговерді ашқан Курт Штернмен  жұмыс істеуді жоспарлаған болатын. Осы арада, Штерн АҚШ-қа көшіп келіп, Мак-Клинток Германияда Рихард Гольдшмидтпен жұмыс істеді. Барбара көп ұзамай, өсіп келе жатқан саяси шиеленіске байланысты, Еуропаны тастап, Корнелл университетіне қайта оралды, онда 1936 жылға дейін жұмыс істеді. Осы жылы Льюис Стэдлер Миссури университетінде ботаника кафедрасында профессордың ассистенті қызметін атқарды.

 Миссури университеті 
Миссури университетінде Мак-Клинток рентгендік сәулелердің жүгері хромосомаларына әсер етуін терең үңіліп зерттеуге кірісті. Ол сәулеленген жасушалардағы хромосомалардағы алшақтықтардың және одан әрі бірігу әсерін тамашалады. Осындай әсер кейбір басқа өсімдіктерде — эндосперм жасушаларында хромосомалардың риясыз жарылуын байқаған.
Ол сәулелендіргеннен кейін алшақталған хромосолар дұрыс қосылмай қалып әр түрлі хромосомалар хроматидтерінің бірігуіне әкеліп соғатынын байқады. Митоз анафазасында бұндай қосылған хромосомаларда, центромерді жасуша полюстеріне жүргізу кезінде жарылатын хроматидтік көпір қалыптасады. Қайтадан дұрыс қосылған хромосомалар репликациядан кейін интерфаза кезінде келесі жасушалық циклда жаңадан құрылған  үзілістер, осылайша теріс айналым жаппай мутация тудырып, қайталанады. Алшақтықтан, біріктіру мен көпірлер құрудан болатын цикл, «breakage-fusion-bridge»  циклы деп аталады, цитогенетикадағы бірнеше себептер бойынша негізгі жаңалық болып табылады: во-первых, біріншіден, бұл хромосомалардың қосылуы кездейсоқ сипатқа ие емес, ал екіншіден, кең таралған мутация туу себебі анықтап көрсетілді. Осы себепті, цикл онкология саласында осы күнге дейін зерттеулер объектісі ретінде қалды.

Миссури университетінің жетістіктері қарамастан, Барбара оның лауазымына риза болмады. Ол факультетінің отырыстарына қатыстырылмады және басқа да ғылыми-зерттеу мекемелеріндегі лауазымдардың бар-жоғы туралы жасырылды. 1940 жылы, ол Чарльз Бернхэмге жазған хатында: «Мен басқа жұмыс іздеуіміз керек деп шештім. Менің түсінуімше, бұл жерде мен жасайтын көп ештеңе жоқ. Мен $3 000 алатын профессор ассистентімін, және шегі деп ойлаймын.»

Мак-Клинток Миссури университетінде, ол келер көктемде 1942 жылы оның мансабынын арттыратынын білгенмен, ол академиялық мансабын жасай алмайтынын білді.
1941 жылдың басында Барбара Колд-Спринг-Харбордағы лабораторияларға жазда генетика кафедрасының меңгерушісі болып жұмысқа шақырылды. Ол басқа жұмыс табу үмітімен Миссури университетінен демалыс алды. Ол Колумбия университетіне профессорлыққа шақыруды қабыл алды, онда Корнелл университетіндегі бұрынғы әріптесі, Маркус Роудс жұмыс істеді. Ол оны Лонг-Айлендтағы Колд Спринг Харбордағы зерттеулерге қатысуға шақырылды. 1941 жылы желтоқсанда жаңадан тағайындалған директорының міндетін атқарушы Милислав Демеречпен, ол зерттеуші лауазымын ұсынды және ол генетика кафедрасында Карнеги институтының штатына қосылды.

 Колд Спринг Харбор 
Бір жыл МакКлинток Колд-Спринг-Харбор зертханасында уақытша жұмысынан кейін толық мөлшерлемеге ауысты. Онда ол генетикалық картасын жасау үшін рентген сәулелерін алмастырушы ретінде пайдалана отырып, «breakage-fusion-bridge» циклымен айналысуын жалғастырды. 1944 жылы, генетика саласындағы оның жетістіктерін тану ретінде МакКлинток Ұлттық ғылым академиясының мүшесі болып сайланды, осы құрметті атаққа ие болған үшінші әйелге айналды. Келесі 1945 жылы АҚШ Генетикалық қоғамының бірінші әйел президенті болып сайланды. 1944 жылы ол Дж. Бидлдің ұсынысы бойынша Neurospora crassa цитогенетикалық талдауын жасады, «бір ген — бір фермент» теориясын дәлелдеу үшін осы саңырауқұлақ пайдаланды. Зерттеу үшін Бидл оны Стэнфорд университетіне шақырды. Онда Мак-Клинток N. crassa кариотипін, сондай-ақ оның толық өмірлік циклін сипаттады. Кейіннен, N. crassa саңырауқұлақтар классикалық генетикалық объектке айналды.

 Басқару элементтерін ашу 

1944 жылдың жазында Колд Спринг Харбор лабораториясында Мак-Клинток  жүгері тұқымдарының мозаицизміне мен тұқымқуалаушылық өзгергіштік механизміне жүйелі зерттеулердің бастамашы болды. Мейоздағы жүгерінің бір сызықтарында ол 9-шы хромосоманың қысқа иығында тұрақты үзілістер мен хромосомалардың қосылуын тамашаланды. 
Осы хромосоманың дистальді соңында гетерохроматин түйіні орналасқан, оған алыс емес жерде центромерге қарай рецессивті мутация гендері жерсіндірілген. Мак-Клинток екі жаңа доминанттық өзара әрекеттесетін локусты атап көрсетті: Диссоциатор (, Ds) және Активатор (, Ac). Ол диссоциатор хромосомалардың алшақтауын қана туғызып қоймай, тұрақсыз  мутацияларды туғызады, бірақ активатордың қатысуымен көршілес гендерге басқаша әсер етеді деп тапты. 1948 жылдың басында ол қызықты жаңалық ашты — диссоциатормен де, сол сияқты активатормен де транспозиция болуы мүмкін, яғни, олар хромосоманың өз орнын өзгерте алады.
Ac және Ds-тердің транспозиция әсері тексеру будандастыру тұқымынан үлгілерге қатысты жүгері дәнінің түсінің өзгеруінде байқалған. Мак-Клинток микроскопиялық талдау арқылылокустар арасындағы қарым-қатынасты сипаттаған. Ол Ac Ds транспозициясына 9-шы хромосомасына, және Ds  жылжуы хромосомалар үзілуі жүреді. Ds қозғалысы кезінде алейрон қабаты гендік түсін тежеуін тоқтатқан, соңғысы белсенді түрге өтіп, жасушаларда пигмент синтезін тудырады. Сондықтан Ds транспозициясы түрлі жасушаларда түрлі өтеді, бұл мозаицизмге әкеліп соғады. Дәндердегі пигментті аумақтардың өлшемі дәннің диссоциация кезіндегі дәрежесіне байланысты.

1948-1950 жылдары Мак-Клинток ұялы элементтердегі гендерге әсер ететін оған сәйкес теориясны әзірледі, селективті тежеп және олардың қызметін реттейді. Ол  диссоциатор және активаторды «басқару бірліктері», ал кейіннен олардың жақын гендердің жұмысына әсер ету қасиеттері атап үшін «басқару элементтері» деп сипаттаған. Гендік реттелу күрделі көпжасушалы ағзаларда неге барлық жасушаларда бірдей геном болғанына қарамастан түрлі жасушалар мен ұлпаларды қалыптастыратынын түсіндіруі мүмкін екенін ұсынды.  
Мак-Клинтоктың жаңалығы ұрпақтан ұрпаққа берілетін ережелердің статикалық жиынтығы ретінде геном идеясына күмән келтірді. 1950 жылы активаторлар және диссоциаторлар бойынша өз жұмысын жариялады.

Мак-Клинток жұмыстары бақылаушы элементтер мен гендік реттелу туралы зерттеулері, олардың күрделілігіне байланысты оның замандастары бірден түсінікті болып қабылданған жоқ. Ғылыми зерттеулері, оның сөзінше зертеулері «жұмбақ, тіпті дұшпандық кейіпте»қабылданды. 1951 жылдың жазында Мак-Клинток гендердің өзгермелілігі туралы зерттеулері туралы жылдық Колд Спринг Харбордағы симпозиумда баяндалады. Оның жұмысы «тас үнсіздікке» кезікті. Бұған қарамастан, Мак-Клинток басқару элементтерін зерттеуін жалғастырды. 1953 жылы статистикалық мәліметтерді ұсынған мақала жариялады, 1950-ші жылдары ол шығармашылығына арналған, бірнеше университеттерінде дәріс-турын өткізді. Ол осы салада зерттеулер жалғастырды және транспозон ретінде сипатталған және кешенді қасиеттерге ие,  Ac/Ds («ассоциация — диссоциация» жүйесі) кешені секілді Супрессор-мутатор (, Spm) жаңа элементін тапты. Оның жұмысына қатысты ғылыми қоғамдастықтың қарым-қатынасын негізге алып және ғылыми мейнстримнен қауіп сезе отырып, 1953 жылдан бастап Мак-Клинток басқару элементтері туралы ғылыми-зерттеу есептерін жариялауын тоқтатты.

 Оңтүстікамерикалық жүгері түрлерін зерттеу 
1957 жылы Мак-Клинток Оңтүстік Америкада, жүгерінің алуандығының ықтималдылығы өте жоғары ғылыми-зерттеулер жүргізуге Ұлттық ғылыми қордан және Рокфеллер қорынан субсидия алды. Ол жүгері эволюциясын зерттеуге қызықты, ол бұл үшін Оңтүстік Америкада  көп мүмкіндіктері болды. 
Жүгерінің Мак-Клинток, хромосомалық, морфологиялық және эволюциялық  әр түрлі сипаттамаларын зерттеді. 1962 жылы РолидағыСолтүстік Каролина университетінен ол жүгерінің Оңтүстік Америка түрлері бойынша зерттеулерімен жұмыс істеген төрт ғалымдар тобын басқарды. Оның екеуі, Рокфеллер қорының стипендиаттары, Альмиро Блюменшайн мен Энджел Като, олар осы саладағы жалғасы ғылыми-зерттеулерін 1970-ші жылдары да жалғастырды. 1981 жылы Мак-Клинтокпен бірге олар, жүгеріні зерттеуде бетбұрыс саналатын және эволюциялық ботаника, этноботаника және палеоботаниканы зерттеуге елеулі үлес қосқан, жүгері түрлерінің хромосомалар жиынтығы туралы зерттеулерін, мақаласын жариялады.

 Басқару элементтеріне қатысты қайта жасаған жаңалықтары 
Мак-Клинток Ол Карнеги институтында лауазымын 1967 жылы қалдырып институтының құрметті мүшесі болып сайланды. Бұл атақ оған эмерит ретінде аспиранттар және Колд Спринг Харбор зертханасының қызметкерлерімен ынтымақтастықты жалғастыруға мүмкіндік берді. Басқару элементтерi туралы егжей-тегжейлі есепті жарияламауға уәде бергеніне сілтеме жасай отырып, 1973 жылы ол былай деп жазды:
  Жылдар өткен соң, менің тапқаным, басқа адамның өзінің жорамалдарының мәнін, мен бұған тәжірибелі жолмен келсем де, оның санасына жеткізу мүмкін емес болмаса, қиын. Бұл маған 1950 жылдары, мен генетиктерді гендердің жұмыс істеуі мүмкін және бақылануы керек екеніне сендіруге тырысқан кезде, ауыр жағдайда айқын болды. Қазір көптеген ғалымдардың жүгерінің реттеуші элементтерінің табиғаты мен олардың жұмысы туралы жалған сенімін ұғу да сондай қиын. Жалпы ұғымның өзгеруін күтуіме тура келеді. 

Мак-Клинток жаңалықтар маңыздылығы 1960-шы жылдары ашылды, осы кезде француздық генетиктер Франсуа Жакоб пен Жак Моно lac оперонның гендік реттеуін сипаттады. Жақып пен Моно 1961 жылы «Ақуыз синтезінің генетикалық реттеуші механизмдері» () атты мақаласы  Journal of Molecular Biology журналында жарияланды Мак-Клинток The American Naturalist журналында мақала жариялады, онда ол  lac опероны және жүгерінің гендік реттеуі арасындағы салыстыру жасады.

Мак-Клинток 1960 жылдардың соңында 1970 жылдардың басында транспозициясын ашқаны үшін, бактериялар мен ашытқыда осы үдерісті ашқаннан кейін кеңінен танымал. Осы кезеңде,  молекулярлық биологияда транспозицияны молекулалық деңгейде зерттейтін жаңа әдістер пайда болды. 1970-ші жылдары  Ac және Ds клондалып, және бұл олар 2 типтегі транспозондарға жататыны көрсетілді. Ac транспозаза ферментін синтездейді, басқару элементтерін жылжыту үшін қажет. Ds транспозазлар генінде мутациясы бар, бұл оған транспозазлар сыртқы көзінен жылжыту мүмкіндік бермеді. Осылайша, Ds ол  Ac болмаған кезде жылжыту мүмкін емес. Кейінгі зерттеулер, әдетте  транспозондар жасуша радиация әсерінде немесе «breakage-fusion-bridge» циклын бастан өткізбейінші қозғалалмайтынын көрсетті, осылайша бақылау элементтерін активтендіру генетикалық өзгермеліліктің  себебі. Мак-Клинток басқалардан ұзақ уақыт бұрын транспозондар рөлін түсінді. Біздің кезімізде Ac/Ds комплексі мутацияны шақыруға және әр түрлі гендердің функцияларын зерттеу үшін пайдаланылады.

 Негізгі публикациялары 
 «A cytological and genetical study of triploid maize». (1929)
 «A Correlation of Cytological and Genetical Crossing-Over in Zea Mays». (1931)
 «The order of the genes C, Sh, and Wx in Zea Mays with reference to a cytologically known point in the chromosome». (1931)
 «The stability of broken ends of chromosomes in Zea Mays». (1941)
 «Neurospora: preliminary observations of the chromosomes of Neurospora crassa». (1945)
 «The origin and behavior of mutable loci in maize». (1950)
 «Induction of instability at selected loci in maize». (1953)
 «Some parallels between gene control systems in maize and in bacteria». (1961)
 «Chromosome constitution of races of maize. Its significance in the interpretation of relationships between races and varieties in the Americas». (1981)

 Қайнар көзі 

 Әдебиет 

















 Сыртқы сілтемелер 
 Нобельдік жүлде сайтындағы өмірбаяны
 Cold Spring Harbor Laboratory Archives, Barbara McClintock:A Brief Biographical Sketch
 Enhancer and Gene Trap Transposon Mutagenesis in Arabidopsis, comprehensive article on the use of Ac/Ds and other transposons for plant mutagenesis
 Парадоксы непризнания: Мендель и МакКлинток 
 Гиганты генетики: неизбежность непризнания 
 Подвижные гены
 Структура и организация генома 

Санат:Медицина саласындағы Нобель сыйлығының иегерлері
Санат:Нобель сыйлығының иегерлері (АҚШ)
Санат:АҚШ генетиктері
Санат:Корнелл университеті түлектері
Санат:Уикипедия:Ғалымдар туралы Таңдаулы мақалалар
Санат:АҚШ Ұлттық ғылым медалімен марапатталғандар
Санат:Әйел-биологтар
Санат:Мак-Артура шәкіртақысының лауреаттары