Дайте мне поработать! Как генетик Барбара МакКлинток из безумной маргиналки превратилась в нобелевскую лауреатку

Немного о качествах, которыми должен обладать настоящий ученый

Советский физик Виталий Гинзбург, получивший Нобелевскую премию в 87 лет, после этого знаменательного события как-то иронично отметил, что в науке необходимо быть долгожителем. Еще одно важное наблюдение о том, каким должен быть ученый, сформулировал другой гениальный физик — Ричард Фейнман: он считал, что следует быть независимым и не обращать никакого внимания на то, что думают о тебе другие люди. Обоими качествами обладала и наша героиня — Барбара МакКлинток, в середине прошлого века открывшая одну из самых загадочных структур в геноме. Задолго до эры молекулярной генетики и возможности проверить ее слова она заявила о существовании транспозонов — прыгающих генов, произвольно меняющих свое положение на хромосомах.

Научное сообщество объявило ее сумасшедшей, но долголетие и независимость от чужого мнения не только помогли ей выдержать годы травли, но и дожить до светлых времен признания. Впрочем, и то и другое несильно ее волновало — после вручения Нобелевской премии, оглядываясь назад, Барбара МакКлинток скажет:

«У меня никогда не было ни необходимости, ни желания защищать свою точку зрения. Даже если я оказывалась неправа, я просто забывала о том, что эта точка зрения вообще была. Это не имело значения. Я просто работала — с огромным удовольствием».

Читайте также

Астрономки, поэтессы, жрицы. Женщины и точное знание в Древней Месопотамии

Барбара всю жизнь занималась биологией кукурузы. Во многом она была первопроходцем — первой описала хромосомы в клетках кукурузы; первой предложила специальное окрашивание, помогающее визуализировать их под микроскопом; первой показала, что при делении клеток кукурузы наблюдается кроссинговер (процесс, при котором две хромосомы, составляющие пару, обмениваются некоторыми участками — именно этот процесс делает нас такими непохожими друг на друга). Она же первой обнаружила кольцевые хромосомы — гигантские хромосомные структуры, и ядрышки — хромосомные уплотнения в ядре клетки. Но всё-таки самым важным открытием, перекроившим судьбу и самой МакКлинток, и всей генетики, стало открытие прыгающих элементов, транспозонов.

Жизнь до кукурузы

Барбара МакКлинток была необычной девочкой: когда остальные дети после уроков бежали играть, она предпочитала читать и работать в саду. Будущий великий генетик родилась в небогатой семье хирурга Томаса МакКлинтока и его жены Сары Хенди. Отец, и сам не чуждый знаниям и эксперименту, поощрял любовь дочери к науке, постоянно конфликтуя с довольно консервативной женой, считавшей, что Барбаре в первую очередь необходимо выйти замуж. Помимо консервативности, у матери Барбары, как свидетельствуют биографы, наблюдались и психиатрические проблемы. В конечном итоге девочка почти полностью переключила внимание и любовь на отца, а с матерью, по ее собственным словам, общение было натянутым.

Биологией Барбара заинтересовалась еще в старшей школе. Сразу же после нее она хотела продолжить образование, поступив в университет, но шла Первая мировая война, на которой Томас МакКлинток служил военным хирургом, и семья бедствовала. Барбара была вынуждена работать. Однако это не убило любви к науке — Барбара записалась в ближайшую библиотеку и почти всё свободное время читала. После войны вернулся отец и снова, как в детстве, поддержал любовь дочери. В 1919 году Барбара поступила Корнеллский университет.

В университете Барбара поняла, что хочет заниматься наукой. За свою долгую жизнь она так и не вышла замуж, решив сконцентрироваться на работе.

По ее собственному признанию, растения стали ее семьей. В университете Барбара встретила и свой главный объект — кукурузу, и главное увлечение — генетику, только-только зарождавшуюся науку, обещавшую уже в ближайшие годы потрясающие открытия. Если в изучении первого ей никто не мешал, то со вторым возникла проблема — кафедра генетики не принимала женщин.

Наука в тот период воспринимала женщин настороженно, и если к женщине-ботанику относились если не как к равной, то хотя бы как к человеку, что-то понимающему в науке, то существование женщины-генетика большинству ученых казалось абсурдным.

Несмотря на то что Барбара блестяще окончила университет — правда, по направлению «ботаника» вместо «генетики», — ей не были рады в научном сообществе. После университета и недолгой работы в Европе, в 1940-х годах она уехала работать в довольно прогрессивный Университет Миссури, но и там отношение к ней оставляло желать лучшего. Несмотря на ее открытия — в Университете Миссури она обнаружила существование кольцевых хромосом и ядрышка, — Барбару не допускали на собрания, не сообщали ей об открывшихся в университете вакансиях, не выслушивали ее мнения даже на заседаниях кафедры, а через какое-то время и вовсе перестали туда звать.

Но карьера Барбары, благодаря нечеловеческой работоспособности и любви к генетике, всё равно шла в гору, и росло количество тех, кто признавал ее достижения. Одним из них стал Милислав Демерек, директор CSHL — лаборатории Колд Спринг Харбор в Нью-Йорке, который предоставил ей возможность заниматься наукой, обеспечив постоянное рабочее место. Это позволило Барбаре перестать думать о хлебе насущном, целиком отдавшись кукурузе.

Может быть интересно

Цифровое неравенство: почему в сфере IT мало женщин и как гендерный дисбаланс при сборе данных вредит науке

Кукуруза и то, что было после нее, — как обнаружились транспозоны

В лаборатории Колд Спринг Харбор Барбара сделала свое главное открытие — выявила прыгающие по геному элементы. Здесь, однако, стоит оговориться: по-настоящему транспозоны открыли только в 1970-х. Барбара сделала куда более смелую вещь — она предположила их существование теоретически, основываясь на эмпирических данных. В какой-то момент, разбирая зерна кукурузы, она заметила странное явление: некоторые свойства проявлялись у тех растений, у которых, казалось бы, генов, отвечающих за эти свойства, не было, причем проявлялись они пятнами, как мозаика (иногда даже находившиеся рядом зерна оказывались совершенно разными!).

Как хороший ученый, она решила разобраться, в чем дело, и через какое-то время пришла к удивительному результату: в геноме кукурузы есть прыгающие гены, меняющие расположение по собственной прихоти и влияющие при этом на другие гены и их проявления.

Она назвала эти удивительные элементы диссоциатором и активатором, в честь их способности негативно либо позитивно влиять на другие гены.

Диссоциатор и активатор произвольно прыгали по геному — как именно, было выяснено лишь три десятилетия спустя — и, попадая в тот или иной ген, полностью меняли его выраженность. Работу этих элементов Барбара показала на примере синтеза в зернах антоцианов — растительных пигментов. Если в гене присутствовал диссоциатор при полном отсутствии копий активатора, то в зерне не синтезировался пигмент. Если в зерне была лишь одна копия диссоциатора и несколько копий активатора — синтезировалось небольшое количество антоциана. Если же активатор был полностью представлен, тогда как диссоциатора не было, то и зерно было окрашено больше всех предыдущих. Копии диссоциатора и активатора могли произвольно прыгать, формируя самые разные сочетания и оттенки.

Читайте также

Пионеры психонавтики: как ученые ставили эксперименты с психоделиками на себе

Долгие годы обструкции

Предложенная Барбарой система регуляции, с одной стороны, объясняла, почему при едином генетическом коде в разных частях организма могли проявляться разные гены (как, например, и получалось в кукурузе — см. картинку), а с другой, полностью рушила стройную картину мира, в которой гены считались четкой инструкцией, по которой строится организм. Кроме того, Барбара предположила, что если в геноме могут существовать диссоциатор и активатор, влияющие на его проявление, то вполне может быть, что и человек может самостоятельно влиять на геном. Это сейчас, почти 80 лет спустя, мы знаем, что в нашей ДНК гораздо больше нерабочих элементов, чем нормальных, кодирующих белок, генов, а транспозоны только в геноме человека занимают почти 45%. Сейчас мы также знаем, что работой любого гена можно управлять. Тогда обе эти идеи казались кощунством. Через много лет Барбара опишет это так:

«Сложно, если не невозможно, донести до сознания другого человека сущность предположений, в то время как я пришла к ним опытным путем. Это стало мне мучительно очевидно в 1950-х годах, когда я пыталась убедить генетиков в том, что работа генов может и должна контролироваться».

Ее первый доклад, посвященный транспозонам, был встречен каменным молчанием. Кто-то просто предпочел не реагировать на смелые заявления, а кто-то открыто объявил Барбару сумасшедшей. Но для нее слова коллег ничего не значили — она хорошо умела концентрироваться только на том, что было в ее собственной голове:

«Они говорили мне, что я сумасшедшая. Что я абсолютно поехавшая. Но когда ты знаешь, что прав, тебе должно быть всё равно».

Публикации об удивительных генах в лучшем случае встречали негодованием и спорами, в худшем — полным молчанием. В обширном учебнике по генетике, изданном в 1960-е в США, в главе об истории генетики Барбаре не уделили и нескольких слов, хотя из 17 крупных открытий в генетике растений, сделанных в 1930-е годы, 10 принадлежали ей. Обструкция не заставила Барбару отвернуться от правды, но публиковать отчеты о своих исследованиях она в какой-то момент перестала — им всё равно почти никто не уделял внимания.

Через какое-то время, отойдя от исследований транспозонов, Барбара заинтересовалась происхождением кукурузы. Изучив десятки видов кукурузы Южной Америки, она вместе с небольшой командой опубликовала статью о хромосомных наборах разных видов кукурузы, эта статья и сейчас считается знаковой для эволюционной ботаники.

Нобелевская премия — это хорошо, но мне нужно работать

Шли годы, и через 20 лет после публикации первых выкладок о транспозонах, уже в конце 1960-х, транспозоны были обнаружены у бактерий, а потом у дрожжей. Идея об управляемом геноме всё больше распространялась по научному сообществу — и мир вспомнил о давнем исследовании МакКлинток. Новое научное открытие — клонирование — позволило исследовать диссоциатор и активатор на молекулярном уровне. Был найден и фермент транспозаза, позволяющий транспозонам прыгать по геному, и установлена точная связь между транспозонами и генетической изменчивостью организмов.

К 1970-м годам стало ясно, что Барбара, по сути, определила современную генетику — и на нее полился поток общественного признания. Президент Соединенных Штатов лично вручил ей в 1971 году национальную научную медаль. О ней снимали телепередачи, писали книги, приглашали читать лекции в ведущих университетах страны. Всё это ее мало трогало — в первую очередь Барбару интересовали ее кукурузное поле и эксперимент.

Спустя еще 10 лет, в 1983 году, 81-летняя Барбара МакКлинток, узнав, что получила самую престижную премию в науке, улыбнулась и сказала:

«Спасибо. Это очень мило. Спасибо за премию. Вы знаете, она мне не очень-то и нужна. Раньше вы не верили, сейчас вы верите — хорошо. Оставьте меня в покое, мне надо работать».

Барбара проработала в лаборатории Колд Спринг Харбор еще 10 лет, продолжая читать лекции студентам до самой смерти в возрасте 90 лет. До конца жизни растения были ее вдохновением.

После ее смерти, чтобы почтить память великой ученой, в честь Барбары назвали один из корпусов лаборатории Колд Спринг Харбор, а также основали премию ее имени для студентов. Пример МакКлинток продолжает вдохновлять женщин по всему миру: каждая может достигнуть высот, главное — помнить, что бы ни говорили окружающие, «когда точно знаешь, что прав, тебе должно быть всё равно».