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Barbara McClintock fue una científica estadounidense y citogenetista que fue galardonada con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1983. McClintock recibió su doctorado en botánica de la Universidad de Cornell en 1927. Allí comenzó su carrera como líder en el desarrollo de la citogenética del maíz, el enfoque de su investigación durante el resto de su vida. Desde finales de los años 1920, McClintock estudió los cromosomas y cómo cambian durante la reproducción en el maíz. Desarrolló la técnica para visualizar los cromosomas del maíz y utilizó análisis microscópico para demostrar muchas ideas genéticas fundamentales. Una de esas ideas fue la noción de recombinación genética por entrecruzamiento durante la meiosis, un mecanismo por el cual los cromosomas intercambian información. Produjo el primer mapa genético para el maíz, vinculando regiones del cromosoma con características físicas. Demostró el papel del telómero y el centrómero, regiones del cromosoma que son importantes en la conservación de la información genética. Fue reconocida como una de las mejores en su campo, galardonada con becas prestigiosas, y elegida miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 1944.
Durante los años 1940 y 1950, McClintock descubrió la transposición y la utilizó para demostrar que los genes son responsables de activar y desactivar características físicas. Desarrolló teorías para explicar la supresión y expresión de la información genética de una generación de plantas de maíz a la siguiente. Debido al escepticismo sobre su investigación y sus implicaciones, dejó de publicar sus datos en 1953.
Posteriormente, realizó un estudio exhaustivo de la citogenética y etnobotánica de razas de maíz de América del Sur. La investigación de McClintock fue bien comprendida en los años 1960 y 1970, cuando otros científicos confirmaron los mecanismos de cambio genético y expresión de proteínas que ella había demostrado en su investigación del maíz en los años 1940 y 1950. Siguieron premios y reconocimiento por sus contribuciones al campo, incluyendo el Premio Nobel de Fisiología o Medicina, que le fue otorgado en 1983 por el descubrimiento de la transposición genética; fue la única mujer en recibir un Premio Nobel no compartido en esa categoría.
Primeros años
Barbara McClintock nació como Eleanor McClintock el 16 de junio de 1902 en Hartford, Connecticut, la tercera de cuatro hijos nacidos del médico homeópata Thomas Henry McClintock y Sara Handy McClintock. Thomas McClintock era hijo de inmigrantes británicos; Sara Ryder Handy descendía de una antigua familia estadounidense del Mayflower. Marjorie, la hija mayor, nació en octubre de 1898; Mignon, la segunda hija, nació en noviembre de 1900. La más joven, Malcolm Rider llamado Tom, nació 18 meses después de Barbara. Cuando era una niña pequeña, sus padres determinaron que Eleanor, un nombre "femenino" y "delicado", no era apropiado para ella, y eligieron Barbara en su lugar. McClintock fue una niña independiente desde una edad muy temprana, un rasgo que posteriormente identificó como su "capacidad de estar sola". Desde los tres años hasta que comenzó la escuela, McClintock vivió con una tía y un tío en Brooklyn, Nueva York para reducir la carga financiera de sus padres mientras su padre establecía su práctica médica. Fue descrita como una niña solitaria e independiente. Estaba cerca de su padre, pero tenía una relación difícil con su madre, una tensión que comenzó cuando era joven.
La familia McClintock se mudó a Brooklyn en 1908 y McClintock completó su educación secundaria allí en Erasmus Hall High School; se graduó temprano en 1919. Descubrió su amor por la ciencia y reafirmó su personalidad solitaria durante la secundaria. Quería continuar sus estudios en el College of Agriculture de la Universidad de Cornell. Su madre se resistió a enviar a McClintock a la universidad, por temor a que fuera imposible de casar, algo que era común en la época. McClintock casi fue impedida de comenzar la universidad, pero su padre le permitió hacerlo justo antes de que comenzara el registro, y se matriculó en Cornell en 1919.
Educación e investigación en Cornell
McClintock comenzó sus estudios en el College of Agriculture de Cornell en 1919. Allí, participó en el gobierno estudiantil y fue invitada a unirse a una hermandad, aunque pronto se dio cuenta de que prefería no unirse a organizaciones formales. En su lugar, McClintock se dedicó a la música, específicamente al jazz. Estudió botánica, recibiendo una B.Sc en 1923. Su interés en la genética comenzó cuando tomó su primer curso en ese campo en 1921. El curso se basaba en uno similar ofrecido en la Universidad de Harvard, y fue enseñado por C. B. Hutchison, un criador de plantas y genetista. Hutchison quedó impresionado por el interés de McClintock, y le telefoneó para invitarla a participar en el curso de genética de posgrado en Cornell en 1922. McClintock señaló la invitación de Hutchison como un catalizador para su interés en la genética: "Obviamente, esta llamada telefónica selló mi destino. Permanecí con la genética a partir de entonces." Aunque se ha informado que las mujeres no podían especializarse en genética en Cornell, y por lo tanto su M.S. y Ph.D.—obtenidos en 1925 y 1927, respectivamente—fueron oficialmente otorgados en botánica, investigaciones recientes han revelado que las mujeres tenían permitido obtener títulos de posgrado en el Departamento de Plant Breeding de Cornell durante el tiempo que McClintock fue estudiante en Cornell.
Durante sus estudios de posgrado y su designación de posgrado como instructora de botánica, McClintock fue instrumental en reunir un grupo que estudiaba el nuevo campo de la citogenética en el maíz. Este grupo reunió a criadores de plantas y citólogos, e incluyó a Marcus Rhoades, el futuro premio Nobel George Beadle, y Harriet Creighton. Rollins A. Emerson, jefe del Departamento de Plant Breeding, apoyó estos esfuerzos, aunque él mismo no era citólogo.
También trabajó como asistente de investigación para Lowell Fitz Randolph y luego para Lester W. Sharp, ambos botánicos de Cornell.
La investigación citogenética de McClintock se centró en desarrollar formas de visualizar y caracterizar los cromosomas del maíz. Esta parte particular de su trabajo influyó en una generación de estudiantes, ya que fue incluida en la mayoría de los libros de texto. También desarrolló una técnica utilizando tinción de carmín para visualizar los cromosomas del maíz, y mostró por primera vez la morfología de los 10 cromosomas del maíz. Este descubrimiento se realizó porque observó células de la microespora en lugar de la punta de la raíz. Al estudiar la morfología de los cromosomas, McClintock fue capaz de vincular grupos específicos de cromosomas de rasgos que se heredaban juntos. Marcus Rhoades señaló que el artículo de Genetics de McClintock de 1929 sobre la caracterización de cromosomas de maíz triploide desencadenó el interés científico en la citogenética del maíz, y le atribuyó 10 de los 17 avances significativos en el campo que fueron realizados por científicos de Cornell entre 1929 y 1935.
En 1930, McClintock fue la primera persona en describir la interacción en forma de cruz de cromosomas homólogos durante la meiosis. Al año siguiente, McClintock y Creighton probaron el vínculo entre el entrecruzamiento cromosómico durante la meiosis y la recombinación de rasgos genéticos. Observaron cómo la recombinación de cromosomas vista bajo un microscopio se correlacionaba con nuevos rasgos. Hasta este punto, solo se había hipotetizado que la recombinación genética podría ocurrir durante la meiosis, aunque no había sido demostrado genéticamente. McClintock publicó el primer mapa genético para el maíz en 1931, mostrando el orden de tres genes en el cromosoma 9 del maíz. Esta información proporcionó datos necesarios para el estudio de entrecruzamiento que publicó con Creighton; también mostraron que el entrecruzamiento ocurre en cromátidas hermanas así como en cromosomas homólogos. En 1938, produjo un análisis citogenético del centrómero, describiendo la organización y función del centrómero, así como el hecho de que puede dividirse.
Las publicaciones innovadoras de McClintock y el apoyo de sus colegas llevaron a que fuera galardonada con varias becas posdoctorales del Consejo Nacional de Investigación. Esta financiación le permitió continuar estudiando genética en Cornell, la Universidad de Missouri, y el Instituto de Tecnología de California, donde trabajó con E. G. Anderson. Durante los veranos de 1931 y 1932, trabajó en la Universidad de Missouri con el genetista Lewis Stadler, quien le presentó el uso de rayos X como mutágeno. La exposición a rayos X puede aumentar la tasa de mutación por encima del nivel natural de fondo, lo que la convierte en una herramienta de investigación poderosa para la genética. A través de su trabajo con maíz mutagenizado por rayos X, identificó cromosomas en anillo, que se forman cuando los extremos de un solo cromosoma se fusionan después del daño por radiación. A partir de esta evidencia, McClintock hipotesizó que debe haber una estructura en la punta del cromosoma que normalmente aseguraría la estabilidad. Demostró que la pérdida de cromosomas en anillo en la meiosis causaba variegación en el follaje del maíz en generaciones posteriores a la irradiación resultante de la deleción cromosómica. Durante este período, demostró la presencia de la región organizadora del nucleolo en una región del cromosoma 6 del maíz, que es requerida para el ensamblaje del nucleolo. En 1933, estableció que las células pueden dañarse cuando ocurre recombinación no homóloga. Durante este mismo período, McClintock hipotesizó que las puntas de los cromosomas están protegidas por telómeros.
McClintock recibió una beca de la Fundación Guggenheim que hizo posible seis meses de entrenamiento en Alemania durante 1933 y 1934. Había planeado trabajar con Curt Stern, quien había demostrado el entrecruzamiento en Drosophila solo semanas después de que McClintock y Creighton lo hicieran; sin embargo, Stern emigró a Estados Unidos. En su lugar, trabajó con el genetista Richard B. Goldschmidt, quien era director del Kaiser Wilhelm Institute for Biology en Berlín. Se fue de Alemania temprano en medio de la creciente tensión política en Europa, y regresó a Cornell, permaneciendo allí hasta 1936, cuando aceptó una Cátedra de Profesor Asistente ofrecida por Lewis Stadler en el Departamento de Botánica de la Universidad de Missouri en Columbia. Mientras aún estaba en Cornell, fue apoyada por una beca de la Fundación Rockefeller de dos años obtenida para ella a través de los esfuerzos de Emerson.
Universidad de Missouri
Durante su tiempo en Missouri, McClintock expandió su investigación sobre el efecto de los rayos X en la citogenética del maíz. McClintock observó la ruptura y fusión de cromosomas en células de maíz irradiadas. También fue capaz de demostrar que, en algunas plantas, la ruptura cromosómica espontánea ocurría en las células del endospermo. En el curso de la mitosis, observó que los extremos de las cromátidas rotas se reunieron después de la replicación del cromosoma. En la anafase de la mitosis, los cromosomas rotos formaron un puente de cromátida, que fue roto cuando las cromátidas se movieron hacia los polos celulares. Los extremos rotos se reunieron en la interfase de la siguiente mitosis, y el ciclo se repitió, causando una mutación masiva, que ella podía detectar como variegación en el endospermo. Este ciclo de ruptura-reunión-puente fue un descubrimiento citogenético clave por varias razones. Primero, mostró que la reunión de cromosomas no era un evento aleatorio, y segundo, demostró una fuente de mutación a gran escala. Por esta razón, sigue siendo un área de interés en la investigación del cáncer hoy en día.
Aunque su investigación progresaba en Missouri, McClintock no estaba satisfecha con su posición en la Universidad. Recordó ser excluida de las reuniones de la facultad, y no fue informada sobre posiciones disponibles en otras instituciones. En 1940, escribió a Charles Burnham, "He decidido que debo buscar otro trabajo. Hasta donde puedo saber, no hay nada más para mí aquí. Soy profesora asistente a $3,000 y estoy segura de que ese es el límite para mí." Inicialmente, la posición de McClintock fue creada especialmente para ella por Stadler, y podría haber dependido de su presencia en la universidad. McClintock creía que no obtendría la titularidad en Missouri, aunque de acuerdo con algunos relatos, sabía que le ofrecerían un ascenso de Missouri en la primavera de 1942. La evidencia reciente revela que McClintock probablemente decidió dejar Missouri porque había perdido la confianza en su empleador y en la administración de la Universidad, después de descubrir que su trabajo estaría en peligro si Stadler se fuera a Caltech, como había considerado hacer. Las represalias de la universidad contra Stadler amplificaron sus sentimientos.
A principios de 1941, tomó una licencia de Missouri con la esperanza de encontrar una posición en otro lugar. Aceptó una Cátedra de Visitante en la Universidad de Columbia, donde su antiguo colega de Cornell Marcus Rhoades era profesor. Rhoades también se ofreció a compartir su campo de investigación en Cold Spring Harbor en Long Island. En diciembre de 1941, le fue ofrecida una posición de investigación por Milislav Demerec, el nuevo director actuante del Departamento de Genética del Cold Spring Harbor Laboratory de la Institución Carnegie de Washington; McClintock aceptó su invitación a pesar de sus dudas y se convirtió en miembro permanente de la facultad.
Cold Spring Harbor
Después de su designación temporal de un año, McClintock aceptó una posición de investigación de tiempo completo en el Cold Spring Harbor Laboratory
