Si bien en la década de los 30’ ya se sospechaba que los cromosomas albergaban los genes, los trozos de material genético que codifican cómo somos, esto no estaba empíricamente demostrado. Muchos lo habían intentado, pero nadie había encontrado una prueba visual de la relación cromosoma-gen.
Pero llegó Barbara McClintock, quien con sus plantas de maíz cultivadas por ella misma, conseguiría demostrarlo, a pesar de que muchos la vieran como una mera botánica con aires de genetista.
La figura de esta investigadora es la de una persona que, debido a lo avanzada que estaba para su época, fue una incomprendida. A continuación descubriremos cuál fue su historia a través de una biografía de Barbara McClintock, en la que veremos por qué ha sido tan importante para la historia de la genética.
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Breve biografía de Barbara McClintock
Barbara McClintock fue una científica estadounidense especializada en citogenética que obtuvo el premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1983, siendo la séptima mujer en recibir semejante reconocimiento.
Su trabajo respondió con precisión a la pregunta más interesante de la década de los 30’: ¿en qué estructura de la célula se encuentran los genes? La investigación de McClintock, junto con su estudiante de doctorado Harriet Creighton, sirvió para demostrar empíricamente que los genes estaban localizados en los cromosomas. Su trabajo con plantas de maíz proporcionó por primera vez una conexión visual entre ciertos rasgos hereditarios y su base en los cromosomas.
Sus investigaciones también descubrieron que los genes no siempre ocupan el mismo lugar del cromosoma. McClintock descubrió la transposición de genes, algo que chocaba con la idea de su tiempo de que el material genético era estático. Se trataba, por tanto, de un elemento mucho más complejo y flexible de lo que se asumía en su época, una estructura dinámica capaz de reorganizarse a sí misma.
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Infancia y adolescencia
Barbara McClintock nació en Hartford, Connecticut (Estados Unidos) el 16 de junio de 1902. Inicialmente fue inscrita como Eleanor, pero se modificó el registro a los cuatro meses por el nombre con el que fue conocida, Barbara. Fue la tercera hija del matrimonio compuesto por el médico Thomas Henry McClintock y Sara Handy McClintock. Mostraba mayor cercanía a su padre que a su madre y, en su edad adulta, destacó que ambos la habían apoyado mucho, aunque las relaciones con su madre habían sido más bien frías.
Ya desde pequeña McClintock mostró una gran independencia, algo que ella misma describiría como una gran capacidad de estar sola. Desde que tenía tres años y hasta que comenzó a ir a la escuela, McClintock vivió con sus tíos en el barrio de Brooklyn, Nueva York, a fin de ayudar económicamente a su familia mientras su padre establecía un consultorio.
Terminó su educación secundaria en el Erasmus Hall High School de Brooklyn. Ya desde joven mostraba interés por las ciencias, así que decidió continuar sus estudios en la Universidad de Cornell. Su madre se oponía a ello, no queriendo que sus hijas recibieran educación superior creyendo que eso perjudicaba sus posibilidades de contraer matrimonio. Añadido a esto, la familia pasaba por ciertos problemas económicos que le impedían pagar los estudios universitarios de sus hijos.
Afortunadamente, Barbara McClintock pudo asistir a la Escuela de Agricultura de Cornell sin tener que pagar la matrícula y, al finalizar su educación secundaria, pudo compaginar su trabajo en una oficina de empleo con la formación autodidacta derivada de acudir a la biblioteca pública. Finalmente y gracias a la intervención de su padre, comenzó a asistir a Cornell en 1919 en donde su éxito no sería solamente académico sino también social, siendo elegida presidenta de una asociación estudiantil en su primer curso.
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Formación e investigación en Cornell
McClintock comenzó a estudiar en la Escuela de Agricultura Cornell en 1919, donde estudiaría botánica y obtendría su título de Bachelor of Science (BSc) en 1923. Su interés por la genética se despertó en el año 1921, mientras asistía al primer curso de esa materia, dirigido por el mejorador vegetal y genetista C. B. Hutchison. Debido al gran interés que mostraba McClintock, Hutchinson la invitó a participar en un curso de genética para graduados en 1922. Esto marcaría un antes y un después en la carrera de McClintock, centrando sus esfuerzos vitales en profundizar sobre la genética.
Tanto estando estudiando el grado como ya trabajando como profesora de botánica, McClintock se dedicó en el que por aquel entonces era novedoso campo de la citogenética del maíz. Su grupo de investigación estaba compuesto por mejoradores vegetales y citólogos, entre ellos Charles R. Burnham, Marcus Rhoades, George Wells Beadle y Harriet Creighton.
El principal objetivo del trabajo de McClintock en aquel entonces era desarrollar técnicas para visualizar y caracterizar cromosomas del maíz. Creó una técnica basada en la tinción con carmín para poder ver estos cromosomas mediante microscopía óptica, mostrando por primera vez la forma de los diez cromosomas del maíz. Estudiando la morfología de estos cromosomas, fue capaz de relacionar caracteres que se heredan conjuntamente con segmentos cromosómicos y confirmar que los cromosomas eran el hogar de los genes.
En 1930, Barbara McClintock fue la primera persona en describir los entrecruzamientos que se dan entre cromosomas homólogos durante la meiosis. Junto con su estudiante de tesis doctoral, Harriet Creighton, en 1931 demostró que existe una relación entre ese entrecruzamiento cromosómico meiótico y la recombinación de caracteres heredables. McClintock y Creighton observaron que la recombinación de cromosomas y el fenotipo resultante daban lugar a la herencia de un nuevo carácter.
Durante los veranos de 1931 y 1932 trabajó en Missouri con el prestigioso genetista Lewis Stadler, quien le mostró el uso de los rayos X como un elemento capaz de inducir a mutaciones. Usando líneas de maíz mutagenizadas, McClintock identificó los cromosomas en anillo, esto es, estructuras de ADN circulares generadas por la fusión de los extremos en un único cromosoma irradiado. Durante este período también demostró la existencia del organizador nucleolar en una región del cromosoma 6 del maíz, que se ha visto que es esencial para el ensamblaje del nucléolo.
Barbara McClintock obtuvo una beca de la Fundación Guggenheim que le pagó seis meses de aprendizaje en Alemania durante 1933 y 1934. Su plan inicial era trabajar con el genetista Curt Stern, investigador que demostró el entrecruzamiento en Drosophila (moscas) semanas después de que ella y Creighton hicieran lo mismo con el maíz, pero dio la casualidad de que Stern emigró a Estados Unidos justo en ese mismo momento. Por este motivo, el laboratorio que al final aceptó a McClintock fue el de Richard B. Goldschmidt.
Debido a la tensión política de la Alemania de ese momento, en la que veía como el ascenso nazi era inminente, McClintock regresó a Cornell, donde permanecería hasta 1936. Ese año obtuvo la plaza de profesora asistente en el Departamento de Botánica de la Universidad de Missouri-Columbia.
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Experiencias en Missouri
Estando en la Universidad de Missouri, McClintock continuó con la línea de la mutagénesis mediante rayos X. Observó que los cromosomas se rompían y fusionaban en estas condiciones, pero que también lo hacían de forma espontánea las células del endosperma. Descubrió cómo los extremos de las cromátidas rotas se unían después de la replicación del ADN en la fase de la mitosis.
Concretamente, era en la anafase los cromosomas rotos formaban un puente cromatídico, que desaparecía cuando las cromátidas se movían hacia los polos celulares. Estas rupturas desaparecían, formándose uniones durante la interfase de la siguiente mitosis, repitiéndose el ciclo y provocando mutaciones masivas, lo que conducía a la aparición de endospermo variegado.
Este ciclo de ruptura, fusión y formación de puentes cromosómicos se consideró un descubrimiento crucial en su momento. Primero, porque mostró que la unión de cromosomas no era un proceso aleatorio, y segundo, porque identificó un mecanismo para la producción de mutaciones a gran escala. De hecho, este hallazgo es tan importante que hoy en día se sigue usando, sobre todo en el estudio de la investigación del cáncer.
Pese a que su investigación estaba dando brotes muy verdes en Missouri, McClintock no estaba nada satisfecha con su puesto. Se sentía excluida de las reuniones de la facultad y no se le avisaba de las vacantes en otras instituciones. A pesar de que en un inicio había tenido mucho apoyo de sus compañeros, la competitividad académica y el hecho de que fuera una mujer independiente y solitaria hizo que se fuera alienando en sus investigaciones cada vez más.
Una desagradable anécdota que demostraría lo poco valorada que era por algunos de sus compañeros es que en 1936 apareció un anuncio de compromiso de una mujer con su mismo nombre y apellidos en los periódicos. Confundiendo a esta mujer con ella, su jefe de departamento la amenazó con despedirla si se casaba. Por aquel entonces McClintock era ya vicepresidenta de la Sociedad de Genética de Estados Unidos.
McClintock había perdido la confianza en su coordinador Stadler y en la administración de la Universidad de Missouri. Por ello, cuando en 1941 recibió una invitación del director del Departamento de Genética del Laboratorio Cold Spring Harbor para pasar el verano allí, la aceptó de inmediato. Lo hizo como una forma de buscar un puesto de trabajo en un lugar diferente a Missouri, probando suerte.
También por esta época aceptaría el puesto de profesor visitante en la Universidad de Columbia, donde su colega Marcus Rhoades era profesor. Él le ofreció compartir su línea de investigación con el Cold Spring Harbor de Long Island. En diciembre de 1941 se le ofreció un puesto de investigadora en el Laboratorio Cold Spring Harbor, perteneciente al Departamento de Genética de la Institución Carnegie de Washington. Acabaría aceptándolo.
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Investigaciones en Cold Spring Harbor
Después de un año trabajando a tiempo parcial en Cold Spring Harbor, Barbara McClintock aceptó un puesto de investigadora a tiempo completo en el mismo. Allí continuaría su trabajo sobre el ciclo de ruptura-fusión-puente, siendo un período extraordinariamente productivo en publicaciones científicas.
Debido a estas investigaciones tan prolíficas, McClintock fue reconocida en 1944 como académica en la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos, siendo la tercera mujer en ser elegida. Un año más tarde fue nombrada presidenta de la Genetics Society of America, honor al que nunca se le había concedido a una mujer.
Por recomendación del genetista George Beadle, en 1944 hizo un análisis citogenético en el hongo Neurospora crassa. Beadle había demostrado trabajando con este hongo una relación gen-enzima por primera vez. McClintock determinó el cariotipo del hongo así como su ciclo vital y, desde entonces, N. crassa es usado como un organismo modelo en estudios genéticos.
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Descubrimiento de la regulación génica
McClintock dedicó el verano de 1944 a averiguar el mecanismo biológico detrás del fenómeno del mosaico genético, una condición genética que hacía que las semillas de una misma mazorca de maíz tuvieran diferentes colores. Halló dos lugares en los cromosomas (locus) que denominó “Dissociator” (Ds) y “Activator” (Ac). Ds estaba relacionado con la ruptura cromosómica, además de que afectaba a la actividad de genes cercanos cuando Ac estaba presente. En 1948 descubrió que ambos loci eran elementos transponibles que podían cambiar su lugar en el cromosoma.
McClintock estudió los efectos de la transposición de Ac y Ds analizando las pautas de coloración en los núcleos del maíz a lo largo de generaciones de cruzamientos. Sus observaciones le llevaron a concluir que Ac controlaba la transposición de Ds del cromosoma 9, y que su transposición era causa de la ruptura del cromosoma.
Cuando Ds se mueve, el gen que determina el color de la aleurona (semilla de maíz) se expresa, puesto que se pierde el efecto represor de Ds y, consecuentemente, se da la aparición de color. Esta transposición es aleatoria, lo que significa que no va a afectar a todas las células, lo cual explica por qué se da el mosaico en la infrutescencia. McClintock también determinó que la transposición de Ds se ve determinada por el número de copias de Ac.
Durante la década de los 50’ desarrolló una hipótesis que explicaba cómo los elementos transponibles regulan la acción de los genes, inhibiéndolos o modulándolos. Definió a Ds y Ac como unidades de control o elementos reguladores, para separarlos claramente de los genes. Con ello hipotetizó que la regulación génica puede explicar cómo los organismos pluricelulares pueden diversificar las características de cada célula, pese a que su genoma sea idéntico. Esta idea cambió por completo el concepto de genoma, que hasta entonces era interpretado como un mero conjunto de instrucciones estáticas.
El trabajo de McClintock sobre la regulación génica y los elementos de control era tan complejo y novedoso que el resto de la comunidad científica mostró cierto recelo a sus descubrimientos. De hecho, ella misma describió esa respuesta como una mezcla de perplejidad y de hostilidad. Pese a ello, McClintock siguió adelante y continuó con su línea de investigación.
Más adelante identificaría un nuevo elemento regulador denominado “Supressor-mutator” (Spm) que, si bien era parecido a Ac y Ds, llevaba a cabo unas funciones más complejas. No obstante, ante las reacciones de la comunidad científica de ese momento y la percepción de McClintock de que se estaba alejando de la corriente científica principal, hizo que dejara de publicar sus resultados.
Reconocimientos y últimos años
En 1967 McClintock se jubiló de su puesto en la Carnegie Institution, siendo nombrada miembro distinguido de la misma. Esta distinción le permitió continuar trabajando como científica emérita en el Laboratorio Cold Spring Harbor con sus colegas estudiantes graduados. De hecho, permaneció afiliada al laboratorio hasta el día de su fallecimiento.
En el año 1973 confesaría el motivo por el que decidió no continuar con la publicación de sus hallazgos sobre los elementos reguladores, a pesar de seguir investigando por cuenta propia. Comentó que, a raíz de su experiencia en laboratorios, es muy difícil conseguir que otra persona sea consciente de sus suposiciones tácitas. Consideraba que, debido a las ideas fijas de muchos científicos, algunos avances no pueden ser compartidos en un momento determinado, pues tendrán aseguradas las críticas. Se debe esperar a que se dé un cambio conceptual y comunicarlos en el momento idóneo.
Su experiencia daba fuerza a sus opiniones en este aspecto, pues pasaron décadas para que sus hallazgos fueran tenidos en cuenta. El trabajo de Barbara McClintock solo se valoró en su plenitud cuando, en los 60’, los genetistas François Jacob y Jacques Monod llegaron a conclusiones similares con sus respectivos estudios, expuestos en un trabajo de 1961 titulado “Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins” (“Mecanismos genéticos reguladores de la síntesis de proteínas”). McClintock leyó el trabajo y comparó sus hallazgos con los planteados por los franceses.
Por fortuna, McClintock fue ampliamente reconocida finalmente por sus trabajos. Su descubrimiento de la transposición fue valorado cuando este mismo proceso fue descrito por otros autores en bacterias y levaduras en los años 60’ y 70’. En la década de los 70’ se clonó Ac y Ds, viéndose que eran transposones de clase II.
Ac es un transposón completo, que codifica en su secuencia una transposasa funcional, lo que permite el movimiento del elemento a través del genoma. En cambio, Ds codifica una versión mutada de la transposasa, no funcional, y requiere la presencia de Ac para poder saltar en el genoma, algo que encaja con la descripción funcional de McClintock. Estudios posteriores demostraron que estas secuencias no se mueven si no sufren estrés,como la ruptura por irradiación u otros, por esta razón su activación podría proporcionar una fuente evolutiva de variabilidad.
McClintock entendió el rol de estos agentes como agentes evolutivos antes de que siquiera otros científicos lo sospecharan. De hecho, hoy en día el sistema Ac/Ds se usa como herramienta de mutagénesis en plantas, para caracterizar genes de función desconocida y en especies diferentes a las del maíz.
Gracias a que finalmente se reconoció lo cierto de sus hallazgos y el valor de su trabajo, aplicable más allá del campo de la botánica, Barbara McClintock recibió el Premio Nobel en Fisiología en 1983, siendo la séptima mujer en conseguirlo y, a diferencia de otras ocasiones, recibirlo una única persona. Normalmente, el premio Nobel en ciencias lo ganan equipos de investigación, pero dado que McClintock tuvo que trabajar por cuenta propia la mayor parte de su vida, el mérito era únicamente de ella.
Barbara McClintock falleció por causas naturales el 2 de septiembre de 1992 en el Hospital de Huntington, cerca del Laboratorio Cold Spring Harbor en el que tantos momentos vivió. Tenía noventa años de edad, y falleció sin dejar descendencia ni haberse casado nunca?
