Barbara McClintock

Barbara McClintock (16. Juni 1902 – 2. September 1992), eine amerikanische Wissenschaftlerin und Zytogenetikerin, erhielt 1983 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Ihre akademische Reise gipfelte in einem Ph.D. 1927 erlangte sie ihren Abschluss in Botanik an der Cornell University. An der Cornell begann sie mit ihrer bahnbrechenden Arbeit in der Zytogenetik von Mais, einem Bereich, der während ihrer gesamten Karriere der zentrale Schwerpunkt ihrer Forschung bleiben sollte. Ab Ende der 1920er Jahre widmete McClintock ihre Studien dem Verständnis der Chromosomen und ihrer dynamischen Veränderungen während der Maisreproduktion. Sie entwickelte eine Technik zur Visualisierung von Maischromosomen und nutzte mikroskopische Analysen, um zahlreiche grundlegende genetische Prinzipien aufzuklären. Dazu gehörte das Konzept der genetischen Rekombination durch Crossing-over während der Meiose, einem Prozess, bei dem genetisches Material zwischen Chromosomen ausgetauscht wird. Obwohl häufig falsch zugeordnet, erstellte sie nicht die erste genetische Karte für Mais, die chromosomale Regionen mit physischen Merkmalen korrelierte. Sie verdeutlichte jedoch die entscheidende Rolle der Telomere und Zentromere, chromosomaler Regionen, die für die Erhaltung der genetischen Integrität von entscheidender Bedeutung sind. Ihre Beiträge brachten ihr Anerkennung als führende Persönlichkeit auf ihrem Gebiet ein, was durch prestigeträchtige Stipendien und ihre Wahl in die National Academy of Sciences im Jahr 1944 belegt wurde.

Barbara McClintock (16. Juni 1902 – 2. September 1992) war eine amerikanische Wissenschaftlerin und Zytogenetikerin, die 1983 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielt. McClintock promovierte 1927 in Botanik an der Cornell University. Dort begann sie ihre Karriere als Leiterin der Entwicklung der Maiszytogenetik, die den Schwerpunkt ihrer Forschung für den Rest ihres Lebens bildete. Ab den späten 1920er Jahren untersuchte McClintock Chromosomen und wie sie sich während der Fortpflanzung in Mais verändern. Sie entwickelte die Technik zur Visualisierung von Maischromosomen und nutzte die mikroskopische Analyse, um viele grundlegende genetische Ideen zu demonstrieren. Eine dieser Ideen war die Idee der genetischen Rekombination durch Crossover während der Meiose – ein Mechanismus, durch den Chromosomen Informationen austauschen. Ihr wird oft fälschlicherweise zugeschrieben, dass sie die erste genetische Karte für Mais erstellt habe, die Regionen des Chromosoms mit physischen Merkmalen verknüpft. Sie demonstrierte die Rolle des Telomers und des Zentromers, Regionen des Chromosoms, die für die Erhaltung genetischer Informationen wichtig sind. Sie galt als eine der Besten auf ihrem Gebiet, erhielt prestigeträchtige Stipendien und wurde 1944 zum Mitglied der National Academy of Sciences gewählt.

In den 1940er und 1950er Jahren machte McClintock die bahnbrechende Entdeckung von Transposons und nutzte sie, um zu veranschaulichen, dass Gene die Expression und Unterdrückung körperlicher Merkmale regulieren. Anschließend formulierte sie Theorien, die die komplizierten Mechanismen der Unterdrückung und Expression genetischer Informationen über aufeinanderfolgende Generationen von Maispflanzen hinweg erklärten. Da sie jedoch mit erheblicher Skepsis gegenüber ihrer Forschung und deren tiefgreifenden Auswirkungen konfrontiert war, stellte sie 1953 die Veröffentlichung ihrer Ergebnisse ein.

Anschließend unternahm sie umfassende Untersuchungen zur Zytogenetik und Ethnobotanik südamerikanischer Maissorten. McClintocks bahnbrechende Forschung erlangte in den 1960er und 1970er Jahren breite Anerkennung und Verständnis, als andere Wissenschaftler unabhängig voneinander die Mechanismen der genetischen Veränderung und Proteinexpression bestätigten, die sie ursprünglich in ihren Maisstudien der 1940er und 1950er Jahre nachgewiesen hatte. Diese verspätete Anerkennung führte zu zahlreichen Auszeichnungen und gipfelte 1983 in der Verleihung des Nobelpreises für Physiologie oder Medizin für ihre Entdeckung der genetischen Transposition. Seit 2025 ist sie die einzige Frau, die in dieser speziellen Kategorie einen ungeteilten Nobelpreis erhalten hat.

Frühes Leben

Barbara McClintock wurde als Eleanor McClintock am 16. Juni 1902 in Hartford, Connecticut, geboren. Sie war das dritte von vier Kindern des homöopathischen Arztes Thomas Henry McClintock und Sara Handy McClintock. Ihr Vater, Thomas McClintock, war der Sohn britischer Einwanderer. Zu ihren älteren Geschwistern gehörten Marjorie (geboren im Oktober 1898) und Mignon (geboren im November 1900). Ihr jüngerer Bruder Malcolm Rider (bekannt als Tom) kam 18 Monate nach ihr. Während ihrer frühen Kindheit hielten ihre Eltern den als „weiblich“ und „zart“ empfundenen Namen Eleanor für unpassend und entschieden sich daraufhin für Barbara. Schon in jungen Jahren zeigte McClintock ein starkes Gefühl der Unabhängigkeit, eine Eigenschaft, die sie später als ihre „Fähigkeit, allein zu sein“ beschrieb. Zwischen ihrem dritten Lebensjahr und ihrem Schuleintritt lebte McClintock bei einer Tante und einem Onkel in Brooklyn, New York. Diese Vereinbarung zielte darauf ab, die finanzielle Belastung ihrer Eltern zu verringern, als ihr Vater seine Arztpraxis gründete. Sie wurde als einsames und selbstständiges Kind charakterisiert. Während sie eine enge Bindung zu ihrem Vater pflegte, war ihre Beziehung zu ihrer Mutter voller Schwierigkeiten, eine Spannung, die ihren Ursprung in ihren frühen Jahren hatte.

Im Jahr 1908 zog die Familie McClintock nach Brooklyn, wo sie ihre Sekundarschulausbildung an der Erasmus Hall High School abschloss, die sie 1919 abschloss. Während ihrer High-School-Zeit kultivierte sie eine Leidenschaft für die Wissenschaft und festigte ihre unabhängige Einstellung. Ihr Ziel war es, eine höhere Ausbildung am College of Agriculture der Cornell University zu absolvieren. Ihre Mutter widersetzte sich jedoch einem College-Besuch, weil sie befürchtete, dass sie dadurch unverheiratet werden würde – ein weit verbreitetes gesellschaftliches Anliegen dieser Zeit. Obwohl sie beinahe daran gehindert worden wäre, sich einzuschreiben, erteilte ihr Vater kurz vor der Einschreibung die Erlaubnis, was dazu führte, dass sie sich 1919 in Cornell immatrikulierte.

Bildung und Forschung in Cornell

McClintock begann ihre akademische Laufbahn 1919 am Cornell's College of Agriculture, wo sie sich in der Studentenverwaltung engagierte und zunächst einer Schwesternschaft beitrat, bevor sie anschließend ihr Versprechen zurückzog. Anschließend verlagerte sie ihren Schwerpunkt auf Musik, insbesondere Jazz, während sie einen Bachelor of Science in Botanik anstrebte, den sie 1923 abschloss. Ihr grundlegendes Interesse an Genetik entstand 1921, als sie sich für den Einführungskurs in dieses Fachgebiet einschrieb. Dieser Kurs, der einem ähnlichen Programm an der Harvard University nachempfunden ist, wurde von C. B. Hutchison, einem angesehenen Pflanzenzüchter und Genetiker, geleitet. Beeindruckt von McClintocks intellektueller Neugier lud Hutchison sie 1922 telefonisch ein, an Cornells Graduiertenkurs für Genetik teilzunehmen. McClintock identifizierte Hutchisons Einladung später als den entscheidenden Moment für ihr Engagement für die Genetik und erklärte: „Offensichtlich war dieser Telefonanruf der Ausschlag für meine Zukunft. Ich blieb danach bei der Genetik.“ Während in früheren Berichten darauf hingewiesen wurde, dass es Frauen verboten war, an der Cornell University Genetik zu studieren, was dazu führte, dass ihr die Abschlüsse „Master of Science“ (1925) und „Doctor of Philosophy“ (1927) offiziell in Botanik verliehen wurden, deuten aktuelle Forschungsergebnisse darauf hin, dass Frauen während ihrer Zeit als Studentin tatsächlich berechtigt waren, Hochschulabschlüsse in der Abteilung für Pflanzenzüchtung von Cornell zu erwerben.

Während ihres Studiums und ihrer anschließenden postgradualen Tätigkeit als Dozentin für Botanik spielte McClintock eine entscheidende Rolle bei der Gründung einer Verbundforschungsgruppe, die sich dem aufstrebenden Gebiet der Maiszytogenetik widmet. Zu diesem interdisziplinären Kollektiv gehörten prominente Pflanzenzüchter und Zytologen, darunter insbesondere Marcus Rhoades, der spätere Nobelpreisträger George Beadle und Harriet Creighton. Rollins A. Emerson, der die Pflanzenzüchtungsabteilung leitete, leistete entscheidende Unterstützung für diese Bemühungen, obwohl er selbst nicht auf Zytologie spezialisiert war.

Darüber hinaus war sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin tätig, zunächst für Lowell Fitz Randolph und anschließend für Lester W. Sharp, beide angesehene Botaniker an der Cornell University.

McClintocks zytogenetische Untersuchungen konzentrierten sich hauptsächlich auf die Entwicklung von Methoden zur Visualisierung und präzisen Charakterisierung von Maischromosomen. Dieser spezifische Aspekt ihrer Forschung hatte großen Einfluss auf nachfolgende Generationen von Studenten und wurde zu einem Standardbestandteil zahlreicher akademischer Lehrbücher. Sie entwickelte eine Technik, bei der die Karminfärbung eingesetzt wird, um Maischromosomen effektiv sichtbar zu machen, und enthüllte so erstmals die unterschiedliche Morphologie aller zehn Maischromosomen. Diese bahnbrechende Entdeckung wurde durch ihre Beobachtung von Mikrosporenzellen anstelle der herkömmlich untersuchten Wurzelspitzenzellen ermöglicht. Durch eine sorgfältige Analyse der Chromosomenmorphologie gelang es McClintock, Korrelationen zwischen bestimmten Chromosomengruppen und Merkmalen herzustellen, die eine verknüpfte Vererbung aufwiesen. Marcus Rhoades betonte, dass McClintocks Veröffentlichung in Genetics aus dem Jahr 1929, in der die Charakterisierung triploider Maischromosomen detailliert beschrieben wurde, das wissenschaftliche Interesse an der Zytogenetik von Mais erheblich katalysierte. Darüber hinaus verdankte er ihr zehn der 17 großen Fortschritte auf diesem Gebiet, die Cornell-Wissenschaftler zwischen 1929 und 1935 erzielten.

Im Jahr 1930 vollbrachte McClintock eine Pionierleistung, indem er als Erster die kreuzförmige Wechselwirkung beschrieb, die zwischen homologen Chromosomen während der Meiose beobachtet wurde. Im darauffolgenden Jahr konnten McClintock und Creighton schlüssig den direkten Zusammenhang zwischen chromosomalen Crossover-Ereignissen während der Meiose und der Rekombination genetischer Merkmale nachweisen. Ihre Beobachtungen zeigten eine genaue Übereinstimmung zwischen der mikroskopisch sichtbaren chromosomalen Rekombination und der Entstehung neuer phänotypischer Merkmale. Vor ihrer Arbeit war die genetische Rekombination während der Meiose lediglich ein theoretisches Postulat, für das empirische genetische Beweise fehlten. Während häufig behauptet wird, dass McClintock 1931 die erste genetische Karte für Mais veröffentlichte, die die sequentielle Anordnung von drei Genen auf Maischromosom 9 veranschaulichte, war es in Wirklichkeit ihr Genetikprofessor C. B. Hutchison, der bereits 1921 und 1922 die ersten genetischen Verknüpfungskarten für Chromosom 9 veröffentlicht hatte. McClintocks Chromosomenkarte bestätigte jedoch die Genanordnung dargestellt in Hutchisons Verbindungskarte von 1921. Diese bestätigenden Daten erwiesen sich als wesentlich für die von ihr gemeinsam mit Creighton verfasste Crossing-Over-Studie, in der auch festgestellt wurde, dass Crossing-Over nicht nur zwischen homologen Chromosomen, sondern auch innerhalb von Schwesterchromatiden auftritt. Bis 1938 hatte sie eine umfassende zytogenetische Analyse des Zentromers abgeschlossen und dabei dessen komplizierte Organisation, funktionelle Rollen und Teilungsfähigkeit aufgeklärt.

McClintocks bahnbrechende Veröffentlichungen und seine kollegiale Unterstützung führten zur Vergabe mehrerer Postdoktorandenstipendien des National Research Council. Diese Stipendien ermöglichten ihr die weitere genetische Forschung an der Cornell University, der University of Missouri und dem California Institute of Technology, wo sie mit E. G. Anderson zusammenarbeitete. In den Sommern 1931 und 1932 arbeitete sie an der University of Missouri mit dem Genetiker Lewis Stadler, der sie mit Röntgenstrahlen als mutagenem Wirkstoff bekannt machte. Durch die Erhöhung der Mutationsraten über das natürliche Hintergrundniveau hinaus dient die Röntgenbestrahlung als wirksames Instrument für die Genforschung. Durch ihre Untersuchungen mit röntgenmutagenisiertem Mais identifizierte sie Ringchromosomen, die durch die Verschmelzung der Enden eines einzelnen Chromosoms nach strahleninduzierter Schädigung entstehen. Während McClintock 1931 das erste Ringchromosom in Mais entdeckte, erkannte sie Michail Sergejewitsch Nawaschin als den ersten Berichterstatter der Ringchromosomen an und zitierte ihn in ihrer ersten Studie mit Stadler. Diese Beweise veranlassten McClintock zu der Hypothese, dass es an der Chromosomenspitze eine stabilisierende Struktur gibt. Ihre Forschung zeigte, dass der meiotische Verlust von Ringchromosomen, eine Folge der Chromosomenlöschung, in nachfolgenden Generationen bestrahlter Maisblätter eine Buntheit hervorrief. Gleichzeitig lokalisierte sie die Nucleolus-Organizer-Region auf dem Maischromosom 6, einer entscheidenden Komponente für die Nucleolus-Assemblierung. 1933 stellte sie fest, dass nichthomologe Rekombination Zellschäden hervorrufen kann. Im gleichen Zeitraum stellte McClintock die Hypothese auf, dass Telomere die Chromosomenenden schützen.

McClintock erhielt ein Stipendium der Guggenheim Foundation, das einen sechsmonatigen Forschungsaufenthalt in Deutschland in den Jahren 1933 und 1934 ermöglichte. Ursprünglich hatte sie geplant, mit Curt Stern zusammenzuarbeiten, der kurz nach den Erkenntnissen von McClintock und Creighton unabhängig einen Crossover bei Drosophila nachgewiesen hatte; Stern wanderte jedoch in die USA aus. Daher arbeitete sie mit dem Genetiker Richard B. Goldschmidt zusammen, dem damaligen Direktor des Kaiser-Wilhelm-Instituts für Biologie in Berlin. Inmitten der eskalierenden politischen Spannungen in Europa verließ sie Deutschland vorzeitig und kehrte nach Cornell zurück. Während ein verbreitetes Narrativ darauf hindeutet, dass die Universität es ablehnte, sie aufgrund ihres Geschlechts als Professorin einzustellen, deuten aktuelle Erkenntnisse von Kass (2024) darauf hin, dass McClintock ihre Arbeit an der Cornell University nach ihrer Rückkehr fortsetzte, nachdem sie nur fünf Monate in Deutschland verbracht hatte. Anschließend stellte Emerson sie als Assistentin in der Abteilung für Pflanzenzüchtung ein, wo ihre unabhängige Forschung in einem Angebot für eine Assistenzprofessur an der University of Missouri gipfelte. 1936 nahm sie eine Assistenzprofessur an der Abteilung für Botanik der University of Missouri in Columbia an, die von Lewis Stadler verlängert wurde. Während ihrer Zeit an der Cornell University erhielt sie Unterstützung durch ein zweijähriges Stipendium der Rockefeller Foundation, das durch Emersons Fürsprache gesichert wurde.

Universität von Missouri

Während ihrer Amtszeit in Missouri erweiterte McClintock ihre Untersuchungen zu den zytogenetischen Auswirkungen von Röntgenstrahlen auf Mais. Sie dokumentierte den Bruch und die anschließende Verschmelzung von Chromosomen in bestrahlten Maiszellen. Darüber hinaus konnte sie das Auftreten spontaner Chromosomenbrüche in Endospermzellen bestimmter Pflanzen nachweisen. Während der Mitose beobachtete sie, dass die Enden gebrochener Chromatiden nach der Chromosomenreplikation wieder zusammengefügt wurden. Während der mitotischen Anaphase bildeten diese gebrochenen Chromosomen eine Chromatidbrücke, die anschließend brach, als die Chromatiden zu gegenüberliegenden Zellpolen wanderten. Die gebrochenen Enden fügten sich dann während der anschließenden mitotischen Interphase wieder zusammen und setzten diesen Zyklus fort. Dieser wiederkehrende Prozess führte zu ausgedehnten Mutationen, die als Buntheit innerhalb des Endosperms sichtbar waren. Dieser Bruch-Wiederverbindung-Brücken-Zyklus stellte aus mehreren Gründen eine entscheidende zytogenetische Entdeckung dar. In erster Linie wurde festgestellt, dass die chromosomale Wiedervereinigung kein stochastisches Ereignis war; Zweitens wurde ein Mechanismus für groß angelegte genomische Mutationen aufgeklärt. Daher stellt dieses Phänomen nach wie vor ein wichtiges Forschungsgebiet in der modernen Krebsforschung dar.

Trotz der Fortschritte ihrer Forschung an der University of Missouri äußerte McClintock ihre Unzufriedenheit mit ihrem akademischen Status. Sie berichtete, von Fakultätssitzungen ausgeschlossen und nicht über Möglichkeiten an anderen Institutionen informiert worden zu sein. 1940 teilte sie Charles Burnham ihre Absicht mit, eine andere Beschäftigung zu suchen, und erklärte: „Ich habe beschlossen, dass ich mir einen anderen Job suchen muss. Soweit ich das beurteilen kann, gibt es hier nichts mehr für mich. Ich bin Assistenzprofessor für 3.000 Dollar und ich bin sicher, dass das die Grenze für mich ist.“ Ihre ursprüngliche Position war von Stadler speziell für sie eingerichtet worden, möglicherweise abhängig von seiner fortgesetzten Anwesenheit an der Universität. McClintock ging davon aus, dass sie keine Anstellung in Missouri erreichen würde, obwohl einige Berichte darauf hindeuten, dass sie im Frühjahr 1942 von einem bevorstehenden Beförderungsangebot wusste. Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass McClintocks Entscheidung, Missouri zu verlassen, wahrscheinlich auf einen Vertrauensverlust in ihren Arbeitgeber und die Universitätsleitung zurückzuführen war, nachdem ihr klar geworden war, dass ihre Anstellung prekär sein würde, wenn Stadler einen von ihm in Betracht gezogenen Wechsel zum Caltech anstrebte. Die Strafmaßnahmen der Universität gegen Stadler verstärkten ihre Bedenken zusätzlich.

Anfang 1941 veranlasste McClintock eine Beurlaubung aus Missouri mit dem Ziel, anderswo eine Anstellung zu finden. Anschließend nahm sie eine Gastprofessur an der Columbia University an, wo Marcus Rhoades, ein ehemaliger Kollege aus Cornell, eine Fakultätsposition innehatte. Rhoades machte ihr ein Angebot, sein Forschungsgebiet in Cold Spring Harbor auf Long Island zu nutzen. Im Dezember 1941 überreichte ihr Milislav Demerec, der kürzlich zum stellvertretenden Direktor der Abteilung für Genetik der Carnegie Institution of Washington am Cold Spring Harbor Laboratory ernannt wurde, eine vorübergehende Forschungsstelle. Trotz ihrer anfänglichen Zurückhaltung, sich langfristig zu binden, nahm McClintock dieses Angebot an und wurde 1943 zur ständigen Mitarbeiterin ernannt.

Cold Spring Harbor

Nach ihrer einjährigen befristeten Anstellung sicherte sich McClintock eine Vollzeit-Forschungsstelle am Cold Spring Harbor Laboratory. Während ihrer Zeit dort bewies sie eine außergewöhnliche Produktivität und trieb ihre Forschung zum Bruch-Fusion-Brücken-Zyklus voran. Diese Methode diente als Alternative zu Röntgenstrahlen zur Kartierung neuer Gene. Im Jahr 1944 wurde McClintock in Anerkennung ihrer bedeutenden Beiträge zur Genetik in dieser Zeit in die Nationale Akademie der Wissenschaften gewählt und war damit erst die dritte Frau, die diese Auszeichnung erhielt. Im folgenden Jahr übernahm sie die Präsidentschaft der Genetics Society of America und war damit die erste Frau, die diese Rolle innehatte, nachdem sie bereits 1939 zur Vizepräsidentin gewählt worden war. Ebenfalls im Jahr 1944 führte sie auf Geheiß von George Beadle, der den Pilz zur Veranschaulichung der Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese nutzte, eine zytogenetische Analyse von Neurospora crassa durch. Beadle lud sie ein, diese Untersuchung in Stanford durchzuführen. McClintock hat die Chromosomenzahl bzw. den Karyotyp von N erfolgreich charakterisiert. crassa und erläuterte den gesamten Lebenszyklus der Art. Beadle bemerkte: „Barbara hat in zwei Monaten in Stanford mehr zur Bereinigung der Zytologie von Neurospora beigetragen als alle anderen zytologischen Genetiker zuvor bei allen Schimmelpilzformen.“ Anschließend N. crassa wurde als Modellorganismus für die klassische genetische Analyse etabliert.

Erkennung steuernder Elemente

Im Sommer 1944 begann McClintock im Cold Spring Harbor Laboratory mit systematischen Untersuchungen zu den Mechanismen, die den in Maissamen beobachteten mosaikartigen Farbmustern zugrunde liegen, und der mit diesem Mosaik verbundenen instabilen Vererbung. Ihre Forschung führte zur Identifizierung zweier neuartiger, dominanter und interagierender genetischer Loci, die sie als Dissoziation (Ds) und Aktivator (Ac) bezeichnete. Sie stellte fest, dass Dissoziation nicht nur eine Dissoziation oder einen Chromosomenbruch hervorrief, sondern auch verschiedene Auswirkungen auf benachbarte Gene hatte, wenn gleichzeitig Aktivator vorhanden war, einschließlich der Destabilisierung zuvor stabiler Mutationen. Eine bedeutende Entdeckung erfolgte Anfang 1948, als McClintock herausfand, dass sowohl Dissoziation als auch Aktivator die Fähigkeit besaßen, ihre Positionen auf dem Chromosom zu transponieren oder zu verändern.

Sie untersuchte die Transpositionseffekte von Ac und Ds, indem sie Variationen in der Maiskörnerfärbung über aufeinanderfolgende Generationen kontrollierter genetischer Kreuzungen hinweg beobachtete, und klärte die Wechselbeziehung zwischen diesen beiden Genorten durch detaillierte mikroskopische Untersuchung auf. Ihre Ergebnisse zeigten, dass Ac die Transposition von Ds von Chromosom 9 reguliert und dass diese Translokation von Ds mit einem Chromosomenbruch korreliert. Die Bewegung von Ds befreit das Aleuron-Farbgen vom unterdrückenden Einfluss von Ds und aktiviert es dadurch, um die zelluläre Pigmentsynthese zu initiieren. Die Transposition von Ds erfolgt stochastisch über verschiedene Zellen hinweg, was zu einer unterschiedlichen Bewegung und einem Farbmosaik führt. Die Größe der resultierenden farbigen Flecken auf dem Samen hängt vom Entwicklungsstadium des Samens zum Zeitpunkt der Dissoziation ab. Darüber hinaus stellte McClintock fest, dass die Transposition von Ds durch die zelluläre Kopienzahl von Ac.

Von 1948 bis 1950 formulierte McClintock einen theoretischen Rahmen, der besagte, dass diese mobilen genetischen Elemente die Genexpression durch Hemmung oder Modulation ihrer Aktivität regulieren. Ursprünglich als „Kontrolleinheiten“ und später als „Kontrollelemente“ bezeichnet, wurden Dissoziation und Aktivator bezeichnet, um sie von herkömmlichen Genen zu unterscheiden. Ihrer Hypothese zufolge könnte die Genregulation die funktionelle Differenzierung aufklären, die in Zellen komplexer mehrzelliger Organismen trotz ihres identischen Genominhalts beobachtet wird. McClintocks Erkenntnisse stellten die vorherrschende Vorstellung vom Genom als einem unveränderlichen Lehrplan, der über Generationen hinweg weitergegeben wurde, grundlegend in Frage. 1950 wurden ihre Forschungen zu Ac/Ds und ihre Konzepte der Genregulation in einer Veröffentlichung mit dem Titel „The origin and behavior of mutable loci in maize“ dokumentiert, die in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences erschien. Im Sommer 1951 präsentierte sie ihre Erkenntnisse über den Ursprung und das Verhalten veränderlicher Loci in Mais auf dem jährlichen Symposium des Cold Spring Harbor Laboratory und hielt einen Artikel mit demselben Titel. Diese Veröffentlichung untersuchte sorgfältig die genetische Instabilität, die durch Ds und Ac oder allein durch Ac in vier verschiedenen Genen hervorgerufen wird, und stellte deren Neigung zu einer unvorhersehbaren Rückkehr zum Wildtyp-Phänotyp fest. Darüber hinaus charakterisierte sie verschiedene „Familien“ von Transposons, die keine Interaktionen zwischen den Familien aufwiesen.

McClintocks Forschung zu Kontrollelementen und Genregulation erwies sich als konzeptionell herausfordernd und stieß bei ihren wissenschaftlichen Kollegen zunächst auf Unverständnis und Widerstand; Sie beschrieb die Rezeption ihrer Ergebnisse als „Verwirrung, ja sogar Feindseligkeit“. Trotzdem beharrte McClintock darauf, ihren theoretischen Rahmen in Bezug auf Kontrollelemente zu verfeinern. 1953 veröffentlichte sie in Genetics einen umfassenden Artikel, in dem sie ihre statistischen Daten detailliert darlegte, und unternahm anschließend in den 1950er Jahren ausgedehnte Vortragsreisen an Universitäten, um ihre Forschung zu verbreiten. Ihre fortgesetzten Untersuchungen führten zur Identifizierung eines neuartigen Elements mit der Bezeichnung Suppressor-Mutator (Spm), das zwar Ähnlichkeiten mit Ac/Ds aufwies, aber eine komplexere Wirkungsweise aufwies. Ähnlich wie Ac/Ds besaßen bestimmte Varianten von Spm autonome Transpositionsfähigkeiten, während andere dies nicht taten; Im Gegensatz zu Ac/Ds führte sein Vorhandensein jedoch zur vollständigen Unterdrückung der mutierten Genexpression, die andernfalls teilweise nicht unterdrückt bliebe. Da McClintock die Gefahr einer Verfremdung des wissenschaftlichen Mainstreams durch die Rezeption ihrer Arbeit erkannte, stellte sie ab 1953 die Veröffentlichung ihrer Forschungen zu Kontrollelementen ein.

Herkunft von Mais

Im Jahr 1957 vergab die National Academy of Sciences McClintock-Mittel, um die Erforschung einheimischer Maissorten in ganz Mittel- und Südamerika zu initiieren. Ihr Hauptinteresse galt der Untersuchung der Maisentwicklung durch chromosomale Veränderungen, wobei der südamerikanische Kontext Gelegenheit für groß angelegte Studien bot. McClintock untersuchte akribisch die chromosomalen, morphologischen und evolutionären Merkmale verschiedener Maisrassen. Nach umfangreichen Forschungen in den 1960er und 1970er Jahren veröffentlichten McClintock und ihre Mitarbeiter das bahnbrechende Werk The Chromosomal Constitution of Races of Maize, das die Bereiche Paläobotanik, Ethnobotanik und Evolutionsbiologie erheblich beeinflusste.

Neuentdeckung

Im Jahr 1967 zog sich McClintock offiziell von ihrer Funktion an der Carnegie Institution zurück und wurde anschließend zum Distinguished Service Member der Carnegie Institution of Washington ernannt. Diese Auszeichnung ermöglichte es ihr, ihre Forschungsbemühungen fortzusetzen und als emeritierte Wissenschaftlerin mit Doktoranden und Kollegen am Cold Spring Harbor Laboratory zusammenzuarbeiten, während sie gleichzeitig in der örtlichen Gemeinde lebte. Als sie 1973 über ihre Entscheidung nachdachte, zwei Jahrzehnte bevor sie aufhörte, umfassende Berichte über ihre Arbeit in Bezug auf Kontrollelemente zu veröffentlichen, formulierte sie:

Im Laufe der Jahre habe ich festgestellt, dass es schwierig, wenn nicht unmöglich ist, einem anderen Menschen die Natur seiner stillschweigenden Annahmen bewusst zu machen, wenn ich durch besondere Erfahrungen darauf aufmerksam gemacht wurde. Dies wurde mir schmerzlich deutlich, als ich in den 1950er Jahren versuchte, Genetiker davon zu überzeugen, dass die Wirkung von Genen kontrolliert werden müsse und werde. Es ist jetzt ebenso schmerzhaft zu erkennen, wie fest die Annahmen vieler Menschen über die Natur der Kontrollelemente im Mais und die Art und Weise ihrer Wirkungsweise sind. Man muss den richtigen Zeitpunkt für einen konzeptionellen Wandel abwarten.

Die Bedeutung von McClintocks Beiträgen wurde mit der Veröffentlichung von Forschungsergebnissen der französischen Genetiker François Jacob und Jacques Monod in den 1960er Jahren deutlich, die die genetische Regulation des lac-Operons aufklärten – ein Mechanismus, den McClintock bereits 1951 mithilfe von Ac/Ds veranschaulicht hatte. Nach der bahnbrechenden Veröffentlichung von Jacob und Monod im Jahr 1961 im Im Journal of Molecular Biology mit dem Titel „Genetische Regulierungsmechanismen bei der Synthese von Proteinen“ verfasste McClintock einen Artikel für American Naturalist, in dem sie Parallelen zwischen dem lac-Operon und ihren Untersuchungen zu Maiskontrollelementen zog. Trotz dieser Entwicklungen blieb McClintocks grundlegender Beitrag zum Verständnis der genetischen Regulation selbst gegen Ende des 20. Jahrhunderts in der breiteren biologischen Gemeinschaft weitgehend unerkannt.

McClintock erhielt breite Anerkennung für ihre Entdeckung der Transposition, als andere Forscher den Prozess in den späten 1960er und frühen 1970er Jahren unabhängig voneinander in Bakterien, Hefen und Bakteriophagen identifizierten. Gleichzeitig führten Fortschritte in der Molekularbiologie zu erheblichen neuen Technologien, die es Wissenschaftlern ermöglichten, die molekularen Grundlagen der Transposition aufzuklären. In den 1970er Jahren klonten andere Forscher erfolgreich Ac und Ds und klassifizierten sie anschließend als Transposons der Klasse II. Ac stellt ein vollständiges Transposon dar, das in der Lage ist, eine funktionelle Transposase zu synthetisieren, ein Enzym, das für seine genomische Mobilität essentiell ist. Umgekehrt weist Ds eine Mutation in seinem Transposase-Gen auf, wodurch es ohne eine externe Transposase-Versorgung nicht in der Lage ist, sich autonom zu bewegen. Folglich zeigt Ds, wie McClintock zuvor beobachtet hatte, in Abwesenheit von Ac Immobilität. Darüber hinaus wurde Spm auch als Transposon identifiziert und charakterisiert. Nachfolgende Untersuchungen haben ergeben, dass Transposons im Allgemeinen im Ruhezustand bleiben und nur dann aktiviert werden, wenn die Zelle Stress erfährt, beispielsweise durch Bestrahlung oder den Bruch-Fusions-Brücken-Zyklus; Diese stressbedingte Aktivierung kann daher als bedeutende Quelle genetischer Variation dienen und evolutionäre Prozesse vorantreiben. McClintocks Verständnis der evolutionären Bedeutung von Transposons und ihrer Rolle bei der Genomveränderung war älter als das ihrer Zeitgenossen. Derzeit wird das Ac/Ds-System routinemäßig in der Pflanzenbiologie als molekulares Werkzeug zur Erzeugung mutierter Pflanzen eingesetzt und erleichtert so die Aufklärung der Genfunktion.

Auszeichnungen und Anerkennung

Im Jahr 1947 wurde McClintock von der American Association of University Women mit dem Achievement Award ausgezeichnet. Ihre Wahl zum Fellow der American Academy of Arts and Sciences folgte 1959. Der Kimber Genetics Award wurde McClintock 1967 verliehen, bevor sie 1970 die National Medal of Science von Präsident Richard Nixon erhielt. Insbesondere war sie die erste weibliche Empfängerin dieser prestigeträchtigen National Medal of Science. 1973 weihte Cold Spring Harbor ihr zu Ehren ein Gebäude ein. Anschließend erhielt sie den Louis and Bert Freedman Foundation Award und 1978 den Lewis S. Rosensteil Award. Das Jahr 1981 markierte sie als erste Empfängerin des MacArthur Foundation Grant, außerdem erhielt sie den Albert Lasker Award for Basic Medical Research, den Wolf Prize in Medicine und die Thomas Hunt Morgan Medal der Genetics Society of America. 1982 verlieh ihr die Columbia University den Louisa Gross Horwitz-Preis und würdigte damit ihre bahnbrechende Forschung zur „Evolution genetischer Information und der Kontrolle ihrer Expression“.

Bezeichnenderweise wurde ihr 1983 der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin verliehen. Sie war damit die erste Frau, die diesen Preis einzeln erhielt, und die erste Amerikanerin, die einen unabhängigen Nobelpreis in den Naturwissenschaften gewann. Die Nobelstiftung würdigte sie für die Entdeckung „mobiler genetischer Elemente“, eine Anerkennung, die mehr als drei Jahrzehnte nach ihrer ersten Beschreibung steuernder Elemente erfolgte. Bei der Verleihung des Preises zog die Schwedische Akademie der Wissenschaften Parallelen zwischen ihrer wissenschaftlichen Karriere und der von Gregor Mendel. Die Feinheiten der Nobelpreisverleihung, einschließlich ihrer Grenzen und der Rechtfertigungen für verspätete Anerkennungen, werden ausführlich von Kass (2024, S. 236–247) erörtert.

1989 wurde sie als ausländisches Mitglied der Royal Society (ForMemRS) aufgenommen. Die American Philosophical Society ehrte McClintock 1993 mit der Benjamin Franklin Medal for Distinguished Achievement in the Sciences. Ihre frühere Zusammenarbeit mit der APS begann im Jahr 1946, als sie in die Gesellschaft gewählt wurde. Zu ihren akademischen Auszeichnungen gehörten 14 Ehrendoktorwürden der Wissenschaften und ein Ehrendoktortitel der Geisteswissenschaften. Die National Women's Hall of Fame würdigte ihre Beiträge 1986 mit einer Aufnahme. In ihren späteren Jahren erlangte McClintock ein prominenteres öffentliches Profil, insbesondere nach der Veröffentlichung von Evelyn Fox Kellers Biografie „A Feeling for the Organism“ aus dem Jahr 1983, die ihre Erzählung einem breiteren Publikum vorstellte. Sie blieb aktiv in der Gemeinde von Cold Spring Harbor präsent und hielt Präsentationen über mobile genetische Elemente und den historischen Verlauf der Genforschung, um aufstrebende Wissenschaftler zu betreuen. Eine Anthologie mit 43 ihrer wissenschaftlichen Arbeiten mit dem Titel The Discovery and Characterization of Transponable Elements: The Collected Papers of Barbara McClintock wurde 1987 veröffentlicht.

Der ihr zu Ehren ins Leben gerufene McClintock-Preis würdigt bedeutende Leistungen auf diesem Gebiet. Bemerkenswerte Empfänger dieser Auszeichnung sind David Baulcombe, Detlef Weigel, Robert A. Martienssen, Jeffrey D. Palmer und Susan R. Wessler.

Im Mai 2005 würdigte der US-Postdienst Barbara McClintock, indem er sie zusammen mit anderen angesehenen Wissenschaftlern wie Richard Feynman, Josiah Willard Gibbs und John von auf einer Tafel erstklassiger Briefmarken abbildete Neumann.

Eine Pflanzenart, Stellaria mcclintockiae, erhielt ihr zu Ehren im Mai 2024 ihre Nomenklatur.

Späteres Leben

Nach ihrem Nobelpreis setzte McClintock ihre herausragende Karriere am Cold Spring Harbor Laboratory auf Long Island, New York, fort und fungierte als herausragende Führungspersönlichkeit und Forscherin auf ihrem Gebiet. Sie verstarb am 2. September 1992 im Alter von 90 Jahren eines natürlichen Todes in Huntington, New York, blieb unverheiratet und kinderlos.

Legacy

1983 verfasste die Physikerin Evelyn Fox Keller eine Biografie über McClintock mit dem Titel A Feeling for the Organism. Keller postulierte, dass McClintocks Selbstwahrnehmung als Außenseiterin innerhalb ihrer Disziplin, teilweise aufgrund ihres Geschlechts, es ihr ermöglichte, wissenschaftliche Untersuchungen aus einem anderen Blickwinkel anzugehen und dadurch bedeutende Erkenntnisse zu gewinnen. Kellers Analyse zeigt, wie diese einzigartige Perspektive dazu beitrug, dass zahlreiche Kollegen ihre Theorien lange Zeit ablehnten und ihre Fähigkeiten in Frage stellten. Als McClintock beispielsweise ihre Entdeckungen vorstellte, die darauf hinwiesen, dass die Maisgenetik von den Mendelschen Verteilungen abweicht, brachte der Genetiker Sewall Wright seine Überzeugung zum Ausdruck, dass es ihr an Verständnis für die für ihre Forschung relevante grundlegende Mathematik mangelte, eine Meinung, die er in ähnlicher Weise auch gegenüber anderen Wissenschaftlerinnen dieser Zeit geäußert hatte. Darüber hinaus erinnerte sich die Genetikerin Lotte Auerbach an die Beobachtung von Joshua Lederberg nach einem „Auerbach erzählte weiter, dass McClintock Lederberg und seine Mitarbeiter aufgrund ihrer wahrgenommenen Arroganz innerhalb von dreißig Minuten entlassen hatte und erklärte: „Sie war gegenüber Arroganz intolerant … Sie hatte das Gefühl, sie hätte allein eine Wüste durchquert und niemand sei ihr gefolgt.“

Diese Erzählung wurde später im Jahr 2001 durch eine zweite Biografie in Frage gestellt, The Tangled Field: Barbara McClintock's Search for the Patterns of Genetic Control, verfasst vom Wissenschaftshistoriker Nathaniel C. Comfort. Comforts biografischer Bericht bestreitet die Behauptung, dass McClintock von ihren wissenschaftlichen Zeitgenossen marginalisiert wurde, bezeichnet dieses Konzept als „McClintock-Mythos“ und behauptet, dass es sowohl von McClintock selbst als auch von Kellers früheren Arbeiten propagiert wurde. Umgekehrt behauptet Comfort, dass McClintock keiner geschlechtsspezifischen Diskriminierung ausgesetzt war, und untermauert dies damit, dass sie bei Berufskollegen bereits in der Anfangsphase ihrer Karriere hohes Ansehen genießt.

Eine Biografie von Lee B. Kass mit dem Titel Von Chromosomen zu mobilen genetischen Elementen: Das Leben und Werk der Nobelpreisträgerin Barbara McClintock wurde 2024 veröffentlicht.

McClintocks Beiträge und Erfahrungen werden häufig in zeitgenössischen biografischen Werken hervorgehoben, die sich auf Frauen in wissenschaftlichen Bereichen konzentrieren. Sie wird auch in der Kinderliteratur als inspirierende Figur für junge Mädchen dargestellt, darunter in Titeln wie „Barbara McClintock, Nobelpreis-Genetikerin“ von Edith Hope Fine, „Barbara McClintock: Alone in Her Field“ von Deborah Heiligman und „Barbara McClintock“ von Mary Kittredge. Darüber hinaus bietet Naomi Pasachoffs jüngste Biografie junger Erwachsener, Barbara McClintock, Genius of Genetics, eine zeitgenössische Interpretation, die auf aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen basiert.

Am 4. Mai 2005 veröffentlichte der United States Postal Service die Gedenkbriefmarkenserie „American Scientists“, bestehend aus vier selbstklebenden 37-Cent-Briefmarken in verschiedenen Formaten. In dieser Serie waren Barbara McClintock neben John von Neumann, Josiah Willard Gibbs und Richard Feynman zu sehen. Darüber hinaus wurde McClintock 1989 in einer schwedischen Ausgabe mit vier Briefmarken geehrt, in der die Beiträge von acht mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Genetikern vorgestellt wurden. Ein Laborgebäude im Cold Spring Harbor Laboratory trägt ihren Namen. Darüber hinaus wurde ihr zu Ehren eine Straße im neuen Wissenschaftspark Adlershofer Entwicklungsgesellschaft in Berlin benannt.

Im Jahr 2022 wurde ein 103.835 Quadratmeter großes Wohnheim an der Cornell University in McClintocks Namen eingeweiht.

Jeffrey Eugenides‘ 2011 erschienener Roman The Marriage Plot verweist in seiner Erzählung über Leonard, einen Hefegenetiker, der an einer bipolaren Störung leidet, auf Aspekte von McClintocks Persönlichkeit und wissenschaftlichen Errungenschaften. Leonard ist in einem Labor beschäftigt, das konzeptionell von Cold Spring Harbor abgeleitet ist. In dieser fiktiven Umgebung dient eine zurückgezogen lebende Genetikerfigur, die McClintocks Entdeckungen widerspiegelt, als Anspielung auf sie.

Judith Pratt verfasste ein Theaterstück mit dem Titel MAIZE, das sich um McClintocks Leben drehte und 2015 im Artemesia Theatre in Chicago vorgelesen und anschließend von Februar bis März in Ithaca, New York, dem Standort der Cornell University, aufgeführt wurde 2018.

McClintocks Leben inspiriert weiterhin literarische Werke, darunter Romane und Essays, die ihre Erfahrungen fantasievoll neu interpretieren und so ihren nachhaltigen Einfluss sowohl auf den wissenschaftlichen Diskurs als auch auf die Kultur insgesamt unterstreichen. Bemerkenswert unter diesen ist Rachel Pastans Roman In the Field aus dem Jahr 2021, den die Autorin als eine fiktive Erkundung von McClintocks Einsamkeit, unerschütterlicher Hingabe und unkonventioneller beruflicher Laufbahn charakterisiert.

Wichtige Veröffentlichungen

• McClintock, B. (1929). „Eine zytologische und genetische Studie von triploidem Mais“. Genetik. 14 (2): 180–222. doi:10.1093/genetics/14.2.180. PMC 1201029. PMID 17246573.Creighton, H. B.; McClintock, B. (1931). „A Correlation of Cytological and Genetical Crossing-Over in Zea Mays". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 17 (8): 492–497. Bibcode:1931PNAS...17..492C. doi:10.1073/pnas.17.8.492. PMC 1076098.McClintock, B. (1931). „Die Reihenfolge der Gene C, Sh und Wx in Zea Mays in Bezug auf einen zytologisch bekannten Punkt im Chromosom“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 17 (8): 485–491. Bibcode:1931PNAS...17..485M. doi:10.1073/pnas.17.8.485. PMC 1076097. PMID 16587653.McClintock, B. (1941). „The Stability of Broken Ends of Chromosomes in Zea Mays". Genetics. 26 (2): 234–282. doi:10.1093/genetics/26.2.234. PMC 1209127. PMID 17247004.McClintock, B. (1945). „Neurospora. I. Vorläufige Beobachtungen der Chromosomen von Neurospora crassa“. American Journal of Botany.32 (10): 671–678. doi:10.2307/2437624. JSTOR 2437624.McClintock, B. (1950). „Der Ursprung und das Verhalten veränderlicher Loci in Mais". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 36 (6): 344–355. Bibcode:1950PNAS...36..344M. doi:10.1073/pnas.36.6.344 PMC 1063197 PMID 15430309.McClintock, B. (1953). „Induktion von Instabilität an ausgewählten Orten in Mais“. Genetik. 38 (6): 579–599. doi:10.1093/genetics/38.6.579. PMC 1209627. PMID 17247459.McClintock, B. (1961). „Some Parallels Between Gene Control Systems in Maize and in Bacteria". The American Naturalist. 95 (884): 265–277. Bibcode:1961ANat...95..265M. doi:10.1086/282188. S2CID 56345866.McClintock, B.; Kato Yamakake, T.A.; Blumenschein, A. (1981). Chromosomenkonstitution von Maisrassen: Ihre Bedeutung für die Interpretation der Beziehungen zwischen Rassen und Sorten in Amerika. Chapingo, Mexiko: Escuela de Nacional de Agricultura, Colegio de Postgraduados.OCLC 9181898.McClintock, B. (1984). „The Significance of Responses of the Genome to Challenge." Science, 226 (4676): 792–801. Bibcode:1984Sci...226..792M. doi:10.1126/science.15739260. PMID 15739260.Zeitleiste von Frauen in der Wissenschaft.
  • Zeitleiste von Frauen in der Wissenschaft

  Zitate.

  Referenzen.

  Archive und Forschungssammlungen.

  • Die Barbara McClintock Papers sind über Profiles in Science, National Library of Medicine, erhältlich.
  • Die Barbara McClintock Papers aus den Jahren 1927–1991 werden in der American Philosophical Society aufbewahrt.

  Zitate im Zusammenhang mit Barbara McClintock.

  • Zitate zu Barbara McClintock bei Wikiquote
  • Eine kurze biografische Skizze von Barbara McClintock ist im Archiv des Cold Spring Harbor Laboratory erhältlich.
  • Ein ausführlicher Artikel mit dem Titel „Enhancer and Gene Trap Transposon Mutagenesis in Arabidopsis“ beschreibt detailliert die Anwendung von Ac/Ds und anderen Transposons für die Pflanzenmutagenese.
  • Barbara McClintock auf Nobelprize.org