Barbara McClintocková (1902–1992)

V roce 1983 získala Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství cytogenetička Barbara McClintocková z Cold Spring Harbor Laboratory v USA (1).

Lékař Thomas Henry McClintock z britských rodičů a pianistka, básnířka a malířka Sara Handy McClintocková s dávnými předky mezi Otci poutníky na palubě lodi Mayflower přivedli v connecticutském Hartfordu na svět dcery Marjorii (1898), Mignon (1900) a Eleanor (16. června 1902). Ta nejmladší vyrůstala od 3 let u tety a strýce v newyorském Brooklynu v nezávislou, samostatnou a samorostlou bytost, rozcházející se s křestním jménem natolik, že jí raději začali říkat Barbara a ona sama po létech uvedla tuto změnu v úřední platnost.

Celá rodina, početnější o bratra Malcolma (1904), přesídlila do Brooklynu roku 1908, kdy tam Barbara začala navštěvovat školu. V roce 1918 vychodila Erasmus Hall High School a navzdory matčiným obavám, že ji vzdělání učiní neprovdatelnou, se rozhodla studovat dále (2–4). Čas později přisvědčí oběma: Barbara vystuduje a nikdy se nevdá (5).

Cornellova univerzita, Ithaca (1919–1936): triploidie, překřížení

V Zemědělské koleji státu New York na Cornellově univerzitě v Ithace roku 1919 ke studiu botaniky zapsaná (6) milovnice jazzu a činná účastnice školního společenského života, dívka způsobilá zároveň ke studiu i práci v osamění (3), navštěvovala kurs cytologie vedený v Botanickém ústavu výzkumníkem struktury chromosomů a jejich chování při mitóze a meióze Lesterem W. Sharpem, od podzimu 1921 pak s hloučkem budoucích farmářů jediný bakalářský kurs genetiky – oboru tehdy (pouhá dvě desetiletí po znovuobjevení Mendelových zákonů dědičnosti) ještě ne zcela samozřejmého. Vedoucí kurzu, profesor šlechtitelství rostlin Claude B. Hutchison, postřehl zaujetí této posluchačky a na závěr v lednu 1922 ji pozval do jediného kurzu genetiky pro magisterské studium. Když roce 1923 dospěla k bakalářskému titulu v oboru zemědělství se zaměřením na šlechtitelství rostlin a botaniku (6), věděla už, čemu zasvětí celý život.

Genetiku u Allana C. Frasera v Ústavu šlechtitelství rostlin však přesto – z důvodů rozporně vykládaných (2, 3, 7) – zvolila k magisterskému studiu jako pouhý vedlejší obor, kdežto za obor hlavní si vybrala cytologii u Sharpa v Botanickém ústavu; tam také od září 1924 (7) jako výuková asistentka školila studenty i postdoky v botanice a šlechtitelství rostlin (3) a souběžně jako výzkumná asistentka pracovala u cytologa Lowella F. Randolpha (8). Přehledem literatury o cytologickém výzkumu obilnin se zvláštním zřetelem k pšenici (A resume of cytological investigations of the cereals with particular reference to wheat. M. A. thesis. Cornell University, Ithaca, NY, 1925) dosáhla roku 1925 magisterského titulu (6).

Přednosta Ústavu šlechtitelství rostlin Rollins A. Emerson, jeden ze znovuobjevitelů Mendelových zákonů dědičnosti, zavedl v roce 1914 na Cornellově univerzitě genetický výzkum kukuřice; ta tu zůstávala cytologickým materiálem spíše okrajovým (9) až do chvíle, kdy Barbara McClintocková nálezem tří úplných sad chromosomů v létě 1925 s Randolphem objevila u kukuřice triploidii (Polyploidy in Zea mays L. Am Nat 1926; 60: 99–102) a popisem objevu – jediným plodem spolupráce dvou nesouladných povah i badatelských přístupů – položila základy oboru cytogenetiky (9). Triploidní kukuřici věnovala rovněž svou doktorskou práci (A cytological and genetical study of triploid maize. Thesis, Ph.D. Cornell University, Ithaca, NY, 1927 a Genetics 1929; 14: 180–222), po jejíž obhajobě setrvala na Cornellu jako výzkumnice a instruktorka botaniky (6). Pomocí vizualizace chromosomů Bellingovou acetokarmínovou roztěrovou technikou vynalezla přesnou identifikaci pachytenových chromosomů podle délky, poměru ramen a specifických poloh heterochromatických uzlů (A method for making aceto-carmine smears permanent. Stain Technol 1929; 4: 53–56).

Emersonova badatelská skupina, do níž přibyli doktorandi George W. Beadle (1927), Marcus M. Rhoades (1928) a Harriet B. Creightonová (1929), nacházela v kukuřici výtečný pokusný organismus pro cytologické, genetické i cytogenetické studie. Cornellova univerzita se tak stala světovým střediskem jejího výzkumu a ze 17 položek tamního přínosu pro rozvoj genetiky kukuřice v letech 1929–1935 se Barbara McClintocková přičinila o rovnou desítku (9), když individualizovala 8 kukuřičných chromosomů v pachynematu a v metafázi první mikrospórové mitózy (Chromosome morphology in Zea mays. Science 1929; 69: 629), ke každé vazebné skupině našla specifický, morfologicky identifikovatelný článek chromosomového komplementu (The cytological identification of the chromosome associated with the R-G linkage group in Zea mays. Genetics 1931; 16: 175–190, s H. E. Hillem), cytologicky a geneticky prokázala překřížení – Morganem pouze teoreticky pojednanou částečnou výměnu DNA mezi homologními chromosomy při meióze (A correlation of cytological and genetical crossing-over in Zea mays. Proc Natl Acad Sci U S A 1931; 17: 492–497, s Creightonovou) a cytologicky určila fyzické polohy genů ve chromosomech pomocí vzájemných translokací, inverzí a deficiencí (Cytological observations of deficiencies involving known genes, translocations and an inversion in Zea mays. Miss Agric Exp Stn Res Bull 1931; 163: 1–30).

Při stáži u Lewise J. Stadlera v Botanickém ústavu Missourijské univerzity našla u kukuřice mutagenizované zářením X kruhové chromosomy ze splynutí konců poškozených zářením a prokázala variegaci z nestability kruhových chromosomů i dělitelnost centromér (A correlation of ring-shaped chromosomes with variegation in Zea mays. Proc Natl Acad Sci U S A 1932; 18: 677–681). Prokázala genetické důsledky nehomologního párování (The association of non-homologous parts of chromosomes in the mid-prophase of meiosis in Zea mays. Z Zellforsch Mikrosk Anat 1933; 19: 191–237), na kukuřičném chromosomu 6 pak objevila okrsek organizátora jadérka (The relation of a particular chromosomal element to the development of the nucleoli in Zea mays. Z Zellforsch Mikrosk Anat 1934; 21: 294–328).

Missourijská univerzita, Columbia (1936–1941): mutagenizace zářením

V pokračování výzkumu cytogenetických účinků záření X na kukuřici po přijetí Stadlerovy nabídky na pozici assistant professor v Columbii v roce 1936 (6) objevila mechanismus chromosomové nestability v cyklu zlom – spojení – můstek (The fusion of broken ends of sister half-chromatids following chromatid breakage at meiotic anaphases. Miss Agric Exp Stn Res Bull 1938; 290: 1–48).

Přes badatelské pokroky (The stability of broken ends of chromosomes in Zea mays. Genetics 1941; 26: 234–282) však nebyla spokojena se svým postavením (2) ani s vyhlídkami na Missourijské univerzitě, odkud zamýšlel odejít i Stadler (7). Počátkem roku 1941 nastoupila dovolenou, hostovala na Kolumbijské univerzitě v New Yorku, kde teď bývalý kolega z Ithaky M. M. Rhoades působil jako profesor, a v prosinci 1941 ji v laboratoři Ústavu genetiky washingtonské Carnegie Institution v Cold Spring Harbor přijal nově jmenovaný úřadující přednosta Milislav Demerec na místo výzkumníka (3).

Carnegie Institution, Cold Spring Harbor (1942–1992): transpozony

V coldspringharborské laboratoři pokračovala McClintocková od roku 1942 ve výzkumu cyklu zlom – spojení – můstek jakožto nástroje k mapování genů (The fusion of broken ends of chromosomes following nuclear fusion. Proc Natl Acad Sci U S A 1942; 28: 458–463). V roce 1944 byla jako třetí žena v historii zvolena do americké Národní akademie věd o rok později byla jako první žena zvolena prezidentkou americké Genetické společnosti. Toho roku ve Stanfordu na Beadleovo pozvání cytogeneticky analyzovala plíseň Neurospora crassa – popsala její karyotyp a celý životní cyklus (Neurospora: Preliminary observations of the chromosomes of Neurospora crassa. Am J Bot 1945; 32: 671–678), což Beadle zhodnotil slovy: „Za dva měsíce ve Stanfordu učinila Barbara pro objasnění cytologie neurospory víc než všichni ostatní cytogenetici všech dob u všech forem plísní.“ (2)

Od roku 1944 v Cold Spring Harbor soustavně studovala mechanismy mozaicismu kukuřičných zrn a jeho nestabilní dědičnost (4). V roce 1948 přitom nalezla dvě oblasti chromosomu schopné měnit místo (transponovat) a blokací či aktivací určitých genů měnit barvu kukuřičných zrn. Tak objevila transpozony: kompletní aktivátor (Ac) a jeho zkrácenou, na něm závislou verzi – disociátor (Ds). Mikroskopickou analýzou zjistila, že Ac kontroluje transpozici Ds z chromosomu 9 a pohyb Ds je provázen zlomem chromosomu. V letech 1948–1950 vytvořila teorii působení Ac a Ds inhibicí či modulací činnosti genů; transpozony nazvala „kontrolními jednotkami“ a později „kontrolními prvky.“ Své výsledky představila v roce 1950 v článku (The origin and behavior of mutable loci in maize. Proc Natl Acad Sci U S A 1950; 36: 344–355) a o rok později v rámci přednášky na výročním sympoziu (Chromosome organization and genic expression. Cold Spring Harbor Symp Quant Biol 1951; 16: 13–47).Nečekané objevy složitých mechanismů genetické regulace, vyvracející dosavadní pojetí genomu jako statické sady instrukcí, však u současníků narazily na odmítání a odpor. McClintocková, zvyklá osaměle žít i pracovat, smířena s bezmocí vůči nepřipravenosti kolegů k pochopení, sice nepolevila v badatelském úsilí, publikačně se však téměř odmlčela. K rehabilitaci jejích průkopnických objevů a prolomení její vědecké izolace přispělo až vystoupení francouzských genetiků F. Jacoba, A. Lwoffa a J. Monoda s konceptem opéron lac v roce 1961.

Roku 1967 se vzdala profesury genetiky a jako distinguished service member Carnegie Institute se nadále plně věnovala výzkumné práci bez zátěže akademickými povinnostmi (3). Těšila se už všeobecnému uznání, když po Národní medaili za vědu (1970), Medaili T. H. Morgana (1981), Ceně Alberta Laskera (1981) a Ceně Louisy Grossové Horwitzové (1982) byla roku 1983 „za objev pohyblivých genetických jednotek“ poctěna Nobelovou cenou za fyziologii nebo lékařství (1) jako třetí žena po G. T. Coriové (1947) a R. Yalowové (1977) a jako první žena vůbec s nedělenou cenou. Nobelovskou přednášku (The significance of responses of the genome to challenge. Nobel lecture. Science 1984; 226: 792–801) měla ve Stockholmu 8. prosince 1983 a dva dny nato ji švédskému králi představil profesor lékařské buněčné genetiky stockholmského Karolinského institutu Nils Ringertz (1). Následovaly další pocty: uvedení do Národní ženské síně slávy (1986), volba zahraničním členem britské Královské společnosti (1989), 14 čestných doktorátů.

Bydlela v Huntingtonu na Long Island poblíž laboratoře, kde 50 let až doposledka pracovala 6 dnů v týdnu a 12 hodin denně. Do roku 1986 neměla ani telefon, zájemcům o kontakt nabízela dopisování. Když 2. září 1992 v Huntington Hospital zemřela (5), její popel rozptýlili podél nedaleké pobřežní stezky (10).

Je počítána k předním osobnostem vědy 20. století; James Dewey Watson ji nazval „jednou ze tří nejdůležitějších postav dějin genetiky“ vedle Gregora Johanna Mendela a Thomase Hunta Morgana (5).

Korespondenční adresa:

MUDr. Pavel Čech

Kabinet dějin lékařství 3. LF UK

Ruská 87

100 00  Praha 10

e-mail: pavel.cech@lf3.cuni.cz