Esther Lederberg

Lambda'nın keşfi, moleküler genetik ve viroloji alanında büyük bir etkiye sahip olmuştur

Esther Miriam Zimmer Lederberg, Amerikan mikrobiyolog ve bakteriyel genetiğin öncüsüydü. Dikkate değer keşifler arasında bakteriyel virüs λ, bakteriler arasında specializasyon yoluyla gen aktarımı, mutasyonların spontan doğası replica plating yöntemi ile, ve F bakteriyel verimlilik faktörünün keşfi yer almaktadır; bu faktör genlerin diğer bakterilere aktarımını destekler.

Lederberg ayrıca Stanford Üniversitesi'ndeki günümüzde faal olmayan Plasmid Referans Merkezi'ni kurmuş ve yönetmiştir; burada antibiyotik direnci, ağır metal direnci, virülens, konjugasyon, kolisinler, transpozonlar ve diğer bilinmeyen faktörleri kodlayan plasmidleri dahil olmak üzere birçok türde plasmidin bakımını yapmış, isimlendirilmesini sağlamış ve dağıtımını gerçekleştirmiştir.

Erkek egemen bir alanda ve Nobel ödüllü bir kişinin eşi olarak Lederberg, profesyonel tanınma için mücadele etmiştir. Mikrobiyoloji alanındaki temel keşiflerine rağmen, hiçbir üniversitede kadro pozisyonu teklif edilmemiştir. Ders kitapları sıklıkla onun çalışmalarını görmezden gelmiş ve başarılarını kocası Joshua'ya atfetmiştir.

Erken yıllar

Esther Miriam Zimmer, Bronx, New York'ta Ortodoks Yahudi geçmişine sahip bir ailenin ilk ve iki çocuğunun birincisiydi. Ebeveynleri, Romanya'dan göç eden ve bir matbaa işleten David Zimmer ile Pauline Geller Zimmer idi. Kardeşi Benjamin Zimmer 1923'te doğdu. Büyük Buhran'ın çocuğu olarak, öğle yemeği sıklıkla sıkılmış domates suyunun üzerine konmuş bir ekmek parçasıydı. Zimmer İbranice öğrenmiş ve bu yeteneğini Pesah sedarları düzenlemek için kullanmıştır.

Zimmer, Bronx'taki Evander Childs Lisesi'ne devam etmiş ve 16 yaşında mezun olmuştur. Aynı sonbaharda New York şehrinin Hunter Kolej'ine gitmek için burs kazanmıştır. Üniversitede Zimmer başlangıçta Fransızca veya edebiyat çalışmak istemiş, ancak öğretmenlerinin, kadınların bilimlerde kariyer yapmakta güçlük çektiğini düşünen önerisine rağmen çalışma alanını biyokimyaya değiştirmiştir. New York Botanik Bahçesi'nde araştırma asistanı olarak çalışmış; bitki patolojisti Bernard Ogilvie Dodge ile Neurospora crassa üzerine araştırma yapılmıştır. 1942'de, 20 yaşında mezun olarak genetik alanında lisans derecesi almıştır; cum laude ile mezun olmuştur.

Hunter'dan mezun olduktan sonra Zimmer, Carnegie Institution of Washington'da (daha sonra Cold Spring Harbor Laboratory) Alexander Hollaender'in araştırma asistanı olarak çalışmaya başlamış; N. crassa ile çalışmaya devam etmiş ve genetik alanında ilk makalesini yayınlamıştır. 1944'te Stanford Üniversitesi'ne burs kazanmış ve George Wells Beadle ile Edward Tatum'un asistanı olarak çalışmıştır. Tatum'dan genetik öğretmesini istediğinde, Tatum başlangıçta reddetmiş, sonra ona Drosophila meyvesi sinekleri içeren bir şişede neden bir sineğin diğerlerinden farklı renkli gözleri olduğunu belirlemesini söylemiştir. Bunu o kadar başarıyla çözmüştür ki Tatum onu asistanı yapmıştır. Daha sonra Kaliforniya'ya giderek, Stanford Üniversitesi'nin Hopkins Marine Station'unda Cornelius Van Niel altında bir yaz çalışmasından sonra, genetik alanında yüksek lisans programına girmiştir. Stanford 1946'da ona yüksek lisans derecesi vermiştir. Yüksek lisans tezi "Para-Aminobenzoic Asit Eksikliği Gösteren Neurospora Mutant Suşları" başlığını taşımıştır. Aynı yıl, o zamanlar Yale Üniversitesi'nde Tatum'un öğrencisi olan Joshua Lederberg ile evlenmiştir. Lederberg, Yale'nin Osborne Botanik Laboratuvarı'na taşınmış, ardından kocası profesör olduğu Wisconsin Üniversitesi'ne taşınmıştır. Orada doktora derecesi için çalışmaya başlamıştır. 1946'dan 1949'a kadar National Cancer Institute tarafından doktora öncesi burs verilmiştir. Tezi "Bakteri Escherichia coli'de mutabilite genetik kontrolü" idi. R. A. Brink'in gözetimi altında doktorasını 1950'de tamamlamıştır.

Mikrobiyoloji ve genetiğe katkılar

Lederberg, 1950'lerin çoğu boyunca Wisconsin Üniversitesi'nde kalmıştır. Orada lambda fajını keşfetmiş, transduction ile lambda fajı lisojenisi arasındaki ilişki üzerine erken araştırmalar yapmış, E. coli F verimlilik faktörünü Luigi Luca Cavalli-Sforza ile keşfetmiş ve nihayetinde Joshua Lederberg ile yayınlamış, replica plating'in ilk başarılı uygulamasını tasarlamış ve Joshua Lederberg ile birlikte, ve specialized transduction'ın genetik mekanizmalarını keşfetmesine ve anlamasına yardım etmiştir. Bu katkılar, yirminci yüzyılın ikinci yarısında yapılan genetik çalışmalarının çoğunun temelini oluşturmuştur. Çalışması nedeniyle, bakteriyel genetiğin öncüsü olarak kabul edilmektedir.

λ bakteriyofajı

Esther Lederberg, λ bakteriyofajını izole eden ilk kişidir. İlk olarak 1951'de doktora öğrencisiyken keşfini bildirmiş ve daha sonra 1953'te Genetics dergisinde yayınlanan detaylı bir açıklamayı sağlamıştır. Ultraviyole ışınla mutagenize edilmiş bir E. coli K12 suşu ile çalışıyordu. Mutant suşunun karışımını agar petrinde ana E. coli K12 suşu ile inkübe ettiğinde, bakteriyofajlar tarafından neden oldukları bilinmekle birlikte plaklarını görmüştür. Bakteriyofajın kaynağı ana K12 suşu idi. UV muştusu, bakteriyofajı mutatndan "iyileştirmiş"tir; bu sayede ebeveyne ait olan aynı bakteriyofaja karşı enfeksiyona duyarlı hale getirmiştir. Bakteriyofaj λ adını almıştır. Çalışmaları, λ'nın, fajın hızlı bir şekilde kendisinin birçok kopyasını yapmadan ve E. coli konağından patlayıp çıkmadan önce tipik bir yaşam döngüsü ile, diğer bir yaşam döngüsünde fajın E. coli içinde yalnızca başka bir genetik belirteç olarak sessizce var olması olmak üzere iki yaşam tarzına sahip olduğunu göstermiştir.

Esther ve Joshua Lederberg, sessiz formundaki λ'nın genetik olarak şeker gal'aktoz gal'ın metabolizması için gerekli E. coli genleri yakınında haritalaştığını göstermişlerdir. Lederberg'ler, λ'nın genetik materyalinin fiziksel olarak konağın gal genleri yanında kromozoma integre olduğunu ve daha sonra konağın DNA'sı ile birlikte profaj olarak replike edildiğini öne sürmüşlerdir. Profaj daha sonra konağı terk etmeye kaldırıldığında, konağın DNA'sından kendisini ayırması gerekir. Bazen, ayrılan faj DNA'sı komşu konağa ait DNA'sı içermekte ve bu DNA'nın faj tarafından yeni bir konağa taşınması mümkün olmaktadır. Bu süreç specialized transduction adı verilir.

Çalışmalarını λ hakkında birkaç yıl boyunca yayınladıktan sonra, Lederberg bulgularını uluslararası konferanslarda sunmuştur. 1957'de Lederberg, Avustralya'nın Canberra şehrinde Bakteriyel ve Viral Genetik Sempozyumu'nda λ lisojenisi ve specialized transduction hakkında bir konuşma yapmıştır. 1958'de, Kanada'nın Montreal şehrinde düzenlenen 10. Uluslararası Genetik Kongresi'nde gal lokusunun ince yapı haritalaması üzerine bulgularını sunmuştur.

Bakteriyel verimlilik faktörü F

Lederberg'in verimlilik faktörü veya F faktörü keşfi, lambda profajının E. coli kromozomundaki konumunu harita yapabilmek için bilinen genetik belirteçler taşıyan diğer E. coli suşları ile yapılan deneylerinden doğrudan kaynaklanmaktadır. Bazı çaprazlamalarda rekombinantlar elde etmediğinde, bazı E. coli suşlarının bir "verimlilik faktörü" kaybetmiş olabileceğinden şüphelenmiştir. Kendi sözleriyle:

Mevcut belirteçleri test etme açısından ... veriler lisojenisilik için belirli bir lokus olduğunu göstermiştir. ... Bu tür bağlantı [genetik haritalama] çalışmaları sırasında,...bir gün hiç rekombinant elde edilmemiştir....Bulunan rekombinantlar olmaması halinde, eksik olan bir tür "verimlilik faktörü" olduğu fikrini araştırdım. Kısaca, buna F adını verdim.

Daha sonra başkaları tarafından yapılan çalışmalar, F faktörünün konjugasyon adı verilen doğrudan temas yoluyla bir bakterinin alıcı bakteriye DNA bağışlamasına izin veren genleri içeren bir bakteriyel DNA dizisi olduğunu göstermişdir. F faktörünü kodlayan DNA dizisi, bağımsız bir plasmid olarak veya bakteriyel hücrenin kromozomuna integre olarak var olabilir.

Mutasyonların kökeni

Bakteriyel kolonileri en büyük ölçüde orijinal agar petrisi ile aynı geometrik konfigürasyonda çoğaltma sorunu, Esther ve Joshua Lederberg tarafından uygulanmış replica plating yöntemiyle ilk başarıyla çözülmüştür. Bilim insanları, Lederberg'ler onu başarıyla uygulamadan en az on yıl boyunca güvenilir bir çözüm arayıştırlar. Metodolojinin daha az verimli öncülleri ise diş çubukları, kağıt, tel fırçaları ve çok uçlu aşılama cihazları idi. Biyograf Rebecca Ferrell, Lederberg'in icat ettiği yöntemin muhtemelen babasının çalıştığı matbaasında presi kullanmak, bakteriyel kolonilerin bir tabletini steril kadife üzerine basmak ve daha sonra araştırmacı tarafından gözlemlenmesi istenen özelliklere bağlı olarak farklı bileşenleri taşıyan medya tabletlerine damgalamak tarafından ilham alınmış olabileceğini düşünmektedir.

Lederberg'ler, replica plating yöntemini kullanarak, bakteriyofaj ve antibiyotik direnci mutantlarının fajların veya antibiyotiklerin yokluğunda ortaya çıktığını göstermişlerdir. Mutasyonların spontan doğası daha önce Luria ve Delbrück tarafından gösterilmiştir. Ancak, birçok bilim insanı Luria ve Delbrück'ün bulgularının matematiksel argümanlarını kavrayamadığı için makaleleri ya görmezden gelinmiş ya da reddedilmiştir. Tartışma, Lederberg'lerin basit replica plating deneyiyle çözülmüştür.

Plasmid Referans Merkezi

Esther Lederberg 1959'da Joshua Lederberg ile Stanford'a geri dönmüştür. Araştırma kariyerinin geri kalan kısmında Stanford'da kalmış ve 1976'dan 1986'ya kadar Stanford Tıp Okulu'nda Plasmid Referans Merkezi PRC'yi yönetmiştir. PRC direktörü olarak, dünyanın plasmidleri, transpozonları ve insersiyon dizilerinin bir kaydını organize etmiş ve korumuştur. IS1 ve Tn1 ile başlayan ardışık olarak insersiyon dizileri ve transpozonları adlandırma sistemini başlatmıştır. Ardışık numaralandırma, emekliye ayrılmasına kadar devam etmiştir.

1985'te Stanford Mikrobiyoloji ve İmmünoloji Bölümü'nde görevinden emekli olmuş, ancak PRC'de çalışmaya gönüllü olarak devam etmiştir.

Profesyonel onurlar

• 1956 Illinois Mikrobiyologlar Derneği: Joshua Lederberg ile birlikte Pasteur Ödülü
• 1959 Avustralya'daki Melbourne Üniversitesi'nde bakteriyoloji alanında çalışmak için Fulbright Bursu.
• Amerikan Bilim Terciş Cemiyeti Üyesi

1985'te Lederberg, Stanford Üniversitesi'nde mikrobiyoloji ve immünoloji alanında emeri profesör olarak onurlandırılmıştır.

Profesyonel zorluklar: cinsiyet ayrımcılığı

Mikrobiyolog Stanley Falkow, Esther Lederberg hakkında "Deneysel olarak ve metodolojik olarak laboratuvarda bir daha vardı" demiştir. Ancak, Esther Lederberg bir öncü araştırmacı bilim insanı olmasına rağmen, 1950'ler ve 1960'larda bir kadın bilim insanı olarak önemli zorluklar yaşamıştır.

Doktora okulu sırasında F faktörü ve λ'nın temel keşiflerinden sonra, Joshua Lederberg onu keşiflerini takip etmek için ek deneyler yapmaktan durdurmuştur. Esther'in söylemesine göre, tez danışmanı olarak Joshua, onun doktora tezini tamamlamasını istemiştir. Lisansüstü okul danışmanı R.A. Brink, keşiflerinin önemini tanımamış olabilir. Keşifleri hemen takip etmesine izin verilmiş olsaydı tam olarak tanınmış olabilirdi. Bunun yerine, gecikme, bağımsız bir araştırmacı bilim insanı olarak onun mirasına zarar vermiş ve bakteriyel cinsiyet hakkındaki bulguları şimdi öncelikle kocasına atfedilmektedir. Aslında, çoğu ders kitabı, Esther ile ortaklaşa yapılan keşiflerde Joshua Lederberg'in rolünü vurgulamaktadır. Esther Lederberg'in replica plating tekniğinin geliştirilmesine verilen kredi eksikliği, kadın bilim insanları tarafından yapılan keşiflerin haksız yere erkek meslektaşlarına atfedildiği Matilda etkisinin bir örneği olarak gösterilmiştir. Joshua 1958'de Nobel Ödülü'nü kazandığında, onu işe alan araştırma merkezleri Esther'i bağımsız bir bilim insanı değil kocasının eşi ve araştırma asistanı olarak görmüştür.

Lederberg, 1966 kitabı Phage and the Origins of Molecular Biology'de, moleküler biyoloji anısına bir bölüm yazmasından dışlanmıştır. Bilim tarihi araştırmacısı Prina Abir-Am'a göre, bu dışlanması, bakteriyofaj genetiğindeki önemli keşifleri nedeniyle "anlaşılmaz" idi. Abir-Am, 1960'larda yaygın olan cinsiyetçiliği kısmen onun dışlanmasına atfetmiştir.

Luigi Luca Cavalli-Sforza daha sonra yazdığı gibi, "Dr. Esther Lederberg, çok ünlü bir eş ile çalışma ayrıcalığından yararlanmıştır. Bu bazen bir engel olmuştur, çünkü kaçınılmaz olarak gerçekten hak ettiği kadar kredi almamıştır. Joshua'nın sahip olduğu kadar değerli bir müşterek çalışana sahip olan çok az kişi veya hiç kimse vardır biliyorum." Buna rağmen, kocası Joshua çalışmasını ve katkılarını tanımıştır. Çift 1951 Cold Spring Harbor Sempozyumu'na katıldığında, Esther'in E. coli hakkındaki doktora çalışmasından bahsetmiş ve onu ikinci yazar olarak tanımıştır. Ferrell, ancak daha sonra genetik rekombivasyon keşfinin otobiyografik bir açıklamasını yazarken çalışmasını tanımadığını not etmektedir.

Lederberg, feminizmin ikinci dalgasının erken yıllarında kendisinin ve diğer kadınların savunucusu idi. Stanford Üniversitesi'ndeki birçok diğer kadın bilim insanı gibi, Lederberg profesyonel tanınma için mücadele etmiştir. Kocası 1959'da Stanford'da genetik bölümünün başkanı olarak görevine başlarken, o ve iki kadın, tıp okulu dekanına kadın fakülte eksikliği konusunda başvuruda bulunmuştur. Sonunda araştırmacı doçent konumunda fakülte pozisyonuna atanmış, ancak pozisyon kadrolı değildir. Abir-Am'a göre, Esther, Joshua'dan boşandıktan sonra Stanford'da istihdam edilmeye devam etmek için mücadele etmiştir. Daha sonra 1974'te Kıdemli Bilim İnsanı olarak, yardımcı profesörlük pozisyonuna geçmeye zorlanmıştır.