Barbara McClintock

Gran parte di questo articolo è una libera traduzione di “A FEELING FOR THE ORGANISM – The Life and Work of Barbara McClintock” scritto da Evelyn Fox Teller e pubblicato per la prima volta nel 1983 da W. H. Freeman and Co.

Barbara McClintock nacque il 16 giugno del 1902 a Hartford, nello stato del Connecticut e morì il 2 settembre del 1992 a Huntington, nello stato di New York, negli Stati Uniti. Dato che non ricorre alcun anniversario di Barbara McClintock, proprio per questo mi sembra giunto il momento di farla conoscere meglio.

Ho scoperto il contributo straordinario di Barbara McClintock quando nel 1966 (notate la data), facendo ciò che oggi si chiamerebbe dottorato di ricerca all’Istituto di Genetica dell’Università di Milano, mi chiesero di fare un seminario sui “geni saltatori”, in inglese jumping genes.

Quel compito, che di fatto era come un esame, mi fece conoscere il lavoro scientifico di Barbara McClintock, lasciando però completamente sconosciuta la straordinaria personalità di questa ricercatrice che scoprii molto più tardi leggendo l’autobiografia “A Feeling for the Organism” (in Italiano non è facile da tradurre letteralmente: potrebbe essere “In perfetta sintonia con l’organismo”). Nel caso di Barbara McClintock l’organismo era il granturco.

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La copertina del libro “A Feeling for the Organism”

La nascita di Barbara McClintock coincise quasi con quella della genetica, la scienza che si occupa dell’eredità dei caratteri. Le leggi di Mendel, per esempio, formulate nel 1866 e rimaste sconosciute fino al 1900, vennero riscoperte solo due anni prima della nascita di Barbara McClintock. Anche la parola “gene” cominciò ad essere accettata solo nel 1906.

Parlare di Barbara McClintock, per quanto importante sia stato il suo contributo alla scienza, significa anche, e soprattutto, parlare della natura della conoscenza scientifica e della discriminazione nei confronti delle donne che si ritrova ancora oggi in tutti i settori della società incluso il mondo scientifico.

Un’idea scientifica nuova nasce, a volte in modo improvviso ed inaspettato, nel segreto della mente di un ricercatore. Tuttavia, affinché quest’idea diventi parte della scienza, deve essere riconosciuta dalla società scientifica di cui quel ricercatore è parte. Questo rapporto tra la creatività individuale e la sua convalida da parte della comunità scientifica, può diventare molto complesso come nel caso di Barbara McClintock che si ritrovò per molto tempo completamente isolata da quella stessa comunità scientifica che ne aveva già riconosciuto le straordinarie competenze.

È un problema molto complesso e ancora molto attuale anche se, parlando di Barbara McClintock, dei suoi esperimenti e delle sue scoperte, e di come la società scientifica del tempo a questi reagì, si parla di avvenimenti di quasi un secolo fa. La reazione del mondo scientifico all’innovazione si può spiegare come fa Machiavelli nel Capitolo VI del Principe (I Principati Nuovi): “E si deve considerare come non ci sia compito più difficile da svolgere, né più incerto nell’esito, né più pericoloso da gestire, che farsi introduttore di nuovi ordinamenti. Perché l’innovatore ha per nemici tutti coloro che hanno vantaggio dalle vecchie leggi e ha difensori poco convinti tra coloro che trarrebbero vantaggio dalle nuove leggi. La loro poca convinzione deriva, sia dalla paura per gli avversari che hanno le leggi dalla loro parte, sia dallo scetticismo degli uomini, i quali non credono nelle cose nuove, se prima non vedono che se ne è fatta una sicura esperienza”. Infatti, alcune innovazioni vengono prontamente accettate, diventando quasi “di moda”, mentre altre vengono aspramente rifiutate.

La persona e la studentessa

Barbara McClintock visse una vita solitaria, fisicamente, emotivamente e intellettualmente. Appena nata fu chiamata Eleonora, ma quando i genitori si accorsero che, da neonata, se ne stava tranquilla su un cuscino con un giocattolo senza piangere né chiamare nessuno, decisero di chiamarla Barbara, nome che secondo loro rendeva meglio giustizia alla forza d’animo della piccola. In realtà Barbara significa “straniero” e forse fu scelto perché la piccola era diversa come, già allora, si pensava fossero gli stranieri.

Si dice anche che la nascita di Eleonora-Barbara, terza di quattro figli dopo altre due femmine, fu una delusione per i genitori che aspettavano la nascita di un maschio, per il quale avevano già deciso il nome di Beniamino. Dopo la nascita del quarto figlio, finalmente un maschio, Barbara fu mandata a vivere dagli zii perché la madre “non ce la faceva” con quattro figli.

Barbara McClintock crebbe da bambina indipendente che amava molto leggere e sedere da sola pensando a “cose sue”, cosa che preoccupava notevolmente la madre. Il fatto poi che prediligesse attività considerate “da maschi” e avesse solo amici e non amiche, non fece che aumentare l’impressione di “diversità”, Più tardi, la passione per il calcio americano e il baseball lasciarono il posto a quella per il conoscere, e al liceo Erasmus scoprì la scienza. La sua passione per il conoscere le fece dire “mia madre aveva paura che potessi perfino diventare professore universitario”. Tuttavia, nonostante i genitori non fossero particolarmente favorevoli all’interesse di Barbara McClintock per la scienza, alla fine prevalse il rispetto per l’autodeterminazione della ragazza.

Nel 1919 Barbara McClintock si iscrisse all’università di Cornell (a Ithaca, nello stato di New York) per conseguire il master nel 1923. A quei tempi Cornell era una delle prime università americane che avevano cominciato ad aprirsi alle donne.

Durante la sua vita da studentessa, a differenza di quando era bambina, Barbara McClintock, fece molta vita sociale, ma anche quando si sentiva coinvolta da un ragazzo, ebbe sempre ben presente che si trattava solo di un coinvolgimento emotivo e null’altro, come dice lei stessa: “non sentivo la necessità di un attaccamento personale così come non ho mai capito e ancora non capisco il matrimonio”.

Nel corso della sua carriera universitaria, Barbara McClintock seguì tutti i corsi che le sembravano interessanti, per poi abbandonarne molti a metà strada non appena la deludevano, collezionando così molti Z (il voto più basso). Un argomento che la interessò moltissimo fu la genetica, al punto che il professore la invitò a seguire il corso di dottorato in questa materia. Tuttavia, attese un anno e mezzo prima di iniziarlo dovendo prima recuperare tutti gli Z che aveva accumulato. A quel punto “sapevo esattamente che dovevo continuare l’Università: dove e come fu, tuttavia, un problema perché il Dipartimento di Miglioramento Genetico dove la genetica veniva insegnata non accettava donne. La soluzione fu di iscriversi al Dipartimento di Botanica con citologia[1] come soggetto principale e genetica e zoologia come argomenti minori.

La scienziata

Prima di continuare con la storia di Barbara McClintock bisogna ricordare che gli esseri viventi superiori, cioè noi, ma anche le piante che coltiviamo e gli animali che alleviamo, possiedono all’interno delle loro cellule, e più precisamente all’interno del nucleo, i cromosomi sui quali si trovano i geni che determinano i caratteri. Il numero di cromosomi è caratteristico di ogni specie ed è lo stesso in tutti gli individui della stessa specie. Così noi esseri umani possediamo 46 cromosomi, l’orzo 14, il mais 20, il frumento duro e lo spelta 28, il frumento tenero 42, e così via. Ciascun cromosoma è presente in coppia, si può quindi dire che noi possediamo 23 coppie di cromosomi, l’orzo 7, il mais 10, il frumento duro 14 e il frumento tenero 21. Nel caso dell’uomo le coppie si separano al momento della formazione degli spermatozoi e degli ovuli che quindi contengono 23 cromosomi, solo uno per ogni coppia. Al momento della fecondazione, il numero di cromosomi torna ad essere quello tipico della specie e i figli riceveranno, per ogni coppia di cromosomi, uno dal padre ed uno dalla madre. Questo significa che anche i geni sono presenti in coppie, uno su ciascun cromosoma della stessa coppia: così per esempio noi abbiamo una coppia di geni per il colore degli occhi e così per tutti gli altri caratteri. Lo stesso avviene nelle piante e negli altri animali. Il carattere che si esprime, cioè quello che noi vediamo, dipende dalle relazioni tra i due geni. Per esempio nel caso del colore degli occhi, una persona con gli occhi scuri può avere o una coppia di geni per occhi scuri oppure una coppia costituita da un gene per occhi scuri e da uno per occhi azzurri; tuttavia, il gene per occhi scuri maschera, prevale, o più esattamente “domina” su quello per occhi azzurri che è detto “recessivo”. Questo significa che una persona con occhi azzurri ha necessariamente una coppia di geni per occhi azzurri, e quindi quello che vediamo corrisponde esattamente ai geni che la persona possiede mentre questo non è vero per una persona con occhi scuri.

Per quanto detto prima, una persona con occhi azzurri può avere o entrambi i genitori con occhi azzurri (entrambi con una coppia di geni per occhi azzurri), oppure un genitore con occhi azzurri e l’altro con occhi scuri ma con una coppia di geni di cui uno per occhi azzurri e l’altro per occhi scuri, o addirittura entrambi i genitori con occhi scuri ma entrambi ma con un gene per occhi azzurri e uno per occhi scuri.

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Le 10 coppie di cromosomi del mais

Già durante il suo corso di laurea Barbara McClintock cominciò a fare cose mirabili, la prima delle quali fu distinguere gli uni dagli altri tutti e 10 i singoli cromosomi[2] del mais: infatti, fino a quel momento, i cromosomi del mais non erano riconosciuti singolarmente ma solo nel loro complesso come se i figli di una famiglia fossero visti unicamente nel loro complesso senza attribuirgli un’identità individuale. Questa scoperta fu importante. A metà degli anni 20 già si sapeva che i geni si trovano sui cromosomi e i due organismi più usati per questi studi erano il moscerino della frutta, la drosofila [3], con soli quattro cromosomi, e il granturco; ma mentre nel caso della drosofila i cromosomi erano già stati identificati, Barbara McClintock fu la prima a fare lo stesso con il granturco.

L’immagine di Barbara McClintock che emerge dai commenti di famosi genetisti del granturco che lavoravano a Cornell in quel periodo, tra cui anche qualche premio Nobel come George Beadle, fu di una persona “diversa e non sempre facile” e di una ricercatrice “fantastica”, “spettacolare”, “geniale”. Dal 1929 al 1931 Barbara McClintock pubblicò 9 lavori scientifici sulla morfologia dei cromosomi del granturco, ciascuno dei quali rappresentò un contributo importante all’argomento.

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La “McClintock SHED” dove Barbara Mc McClintock condusse i propri esperimenti a Cornell. Attraversata la strada in primo piano si scende un breve pendio e a circa 100 metri vi è ancora il piccolo campo dove Barbara McClintock allevava le sue piante di granturco.

Per Barbara McClintock il futuro fu subito chiaro: studiare quello che desiderava senza pensare alla carriera, anche perché, a quei tempi, la carriera di scienziato non era aperta alle donne che potevano unicamente aspirare a diventare assistenti ed occasionalmente istruttori, oppure mogli di uno scienziato alle quali era concesso lavorare nel laboratorio del marito. Tuttavia, pur non rincorrendo una carriera universitaria, Barbara McClintock non accettava i ruoli che venivano lasciati alle donne nel mondo scientifico.

Negli anni trenta, arrivò al Dipartimento di Botanica di Cornell una giovane ventenne, Harriet Creighton, che due anni dopo divenne nota internazionalmente come coautrice insieme a Barbara McClintock di un lavoro scientifico che dimostrava in modo definitivo le basi cromosomiche della genetica. È molto interessante notare a questo proposito che non solo fu Barbara McClintock ad organizzare il corso di dottorato di Harriet, ma anche che fu lei a suggerirle di verificare, usando la conoscenza profonda dei cromosomi del mais che possedeva, come la combinazione dei caratteri di entrambi i genitori in un figlio sia dovuto ad uno scambio fisico di parti tra due cromosomi – e quindi dei loro geni – un fenomeno noto come “crossing-over”[4].

Harriet, in una intervista rilasciata anni dopo, descrisse la generosità di Barbara McClintock nell’affidare ad una novizia come lei un problema scientifico di tale importanza grazie anche ad una tradizione per cui un ricercatore dava ad un nuovo studente “il migliore e più importante problema scientifico che aveva per le mani”.

Il lavoro scientifico pubblicato nell’agosto 1931 rappresentò una delle maggiori scoperte della genetica e per Harriet il punto più alto della sua carriera scientifica. Due anni dopo Harriet lasciò Cornell per dedicarsi all’insegnamento, mentre per Barbara McClintock era l’inizio di una carriera tanto straordinaria quanto tormentata.

Al Sesto Congresso Internazionale di Genetica svoltosi ad Ithaca nel 1932, il lavoro ricevette il dovuto riconoscimento. Un genetista scozzese incontrò per caso il genitori di Barbara McClintock sulla nave che lo riportava a casa dopo il Congresso e li informò del grande successo scientifico della figlia; in un istante, anni di preoccupazioni e di disapprovazioni per le strane scelte della figlia lasciarono il posto all’orgoglio.

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Un gruppo di famosi genetisti del mais a Cornell: l’ultima a destra è Barbara McClintock

Anni difficili

Nel 1931, un anno prima del Sesto Congresso Internazionale di Genetica, Barbara McClintock aveva già deciso che era arrivato il momento di lasciare Cornell: non c’era lavoro per lei e infatti fu soltanto nel 1947 che la prima donna venne assunta a Cornell come assistente in una disciplina diversa dall’Economia.

Grazie ad una borsa di studio biennale cominciò a lavorare sugli effetti mutageni dei raggi X. Le radiazioni infatti, provocando numerosi cambiamenti nella struttura dei cromosomi, le permettevano di individuare in modo nuovo e rapido la posizione dei geni sui singoli cromosomi. In questo periodo, camminando per il campo dove conduceva i suoi esperimenti, Barbara cominciò ad osservare piante variegate che presentavano sua il carattere dominante che quello recessivo. Attribuì in un primo momento questo fenomeno ad un piccolo cromosoma, associato ad un piccolo frammento genetico che in qualche modo andava perduto. Dobbiamo ricordarci che il DNA fu identificato come il materiale genetico solo nel 1953, oltre 20 anni dopo.

La sua capacità di osservazione si era sviluppata soprattutto al microscopio ed era tale da far dire ad un altro famoso genetista, Marcus Rhoades, “sono sorpreso di quante cose riesci a vedere quando osservi una cellula al microscopio”. La risposta di Barbara fu “Sai, quando osservo una cellula, in realtà ci entro dentro e mi guardo intorno”.

Tuttavia questo periodo non fu dei migliori dal punto di vista scientifico: avendo ricevuto una borsa di studio per andare in Germania, aveva pensato di utilizzarla per trascorrere un periodo nel laboratorio di Stern, un famoso genetista, il quale però era già fuggito dalla Germania Nazista. Andò invece, nel 1933, nel laboratorio di un altro genetista famoso, anche se controverso, Richard Goldschmidt, il quale anche se di origini ebree, si sentiva protetto dalla propria fama. Era comunque un periodo triste per andare in Germania e per Barbara McClintock fu un’esperienza traumatica che influenzò anche la sua produzione scientifica: lei fu la prima a riconoscere che un lavoro scritto nel 1933 era stato scritto male e per questo non aveva riscosso l’interesse atteso. Tornata dalla Germania, il suo cattivo stato d’animo era evidente, aggravato dal clima post- grande depressione del 1929. Qui ci troviamo di fronte ad una ricercatrice, famosa in tutto il mondo, e senza mezzi di sostentamento dopo che i due anni di borsa di studio erano terminati. In questa situazione alcuni dei grandi nomi della genetica del tempo si mobilitarono, pensando che “sarebbe stata una tragedia scientifica se il suo lavoro si fosse interrotto” e ottennero un finanziamento di un anno per una cifra tra i 1800 e i 2000 dollari dalla Fondazione Rockefeller. In un’intervista con l’allora Direttore della Divisione di Scienze Naturali della Fondazione Rockefeller, il famoso genetista Thomas Morgan, sostenne che un tale investimento “sarebbe il più alto contributo all’intera scienza della genetica. “Lei [Barbara McClintock] è altamente specializzata nella citologia ed è sicuramente la migliore al mondo in questo campo”. Morgan parlò anche delle “difficoltà personali di Barbara McClintock sostenendo che “lei ce l’ha su con il mondo perché convinta che avrebbe avuto migliori opportunità scientifiche se fosse stata un uomo”. Il finanziamento fu esteso per un altro anno con la condizione che non sarebbe stato prolungato ulteriormente. Le differenze tra le sue prospettive di lavoro e quelle dei suoi colleghi maschi bruciavano.

A questo punto è opportuno dare una descrizione fisica di Barbara McClintock, molto probabilmente un retaggio della sua infanzia e adolescenza. Piccola, magra, una figura mascolina, con una taglio di capelli arruffati da ragazzo. Non faceva del genere un problema, ma tendeva piuttosto a superarlo. Molti anni dopo, ormai professore, ad uno studente che continuava a ripeterle che non poteva sopportare i professori donna disse “con chi credi di stare parlando?”. In questo periodo della sua vita si accorse che nella vita reale di tutti i giorni vi erano una infinità di modi in cui il problema del genere riaffiorava: nonostante tutti i suoi sforzi, rimaneva il fatto di essere una donna in una professione istituzionalmente fondata per uomini. E, nonostante la sua auto-sufficienza scientifica, aveva sempre bisogno di un lavoro. La difficoltà era che i lavori per donne erano pochi, e che Barbara McClintock non accettava il ruolo fino ad allora concesso ad una donna ricercatrice come non accettava quello di donna nel senso convenzionale del termine. Nonostante i riconoscimenti ricevuti, continuava a provare risentimento per le differenze tra le prospettive di lavoro che si presentavano a lei rispetto a quelle che si aprivano per i suoi colleghi uomini. Questo la rendeva una collega “difficile”: nei due anni successivi, continuò a lavorare con il supporto della Fondazione Rockefeller ma di malumore: nel 1935 pubblicò soltanto due lavori scientifici e nel 1936 non ne pubblicò alcuno.

Il momento storico

Non si può apprezzare fino in fondo lo straordinario contributo scientifico di Barbara McClintock senza ricordare le relazioni che esistevano all’epoca tra le tre scienze che si occupavano di eredità, sviluppo ed evoluzione e che, appunto in quel periodo, cominciarono a cambiare radicalmente.

Prima della nascita della teoria cromosomica, eredità e sviluppo erano una sola scienza, ma con quella scoperta cominciarono a divergere: mentre l’interesse dei genetisti si concentrava sempre più sulla natura dei geni e sui meccanismi con cui si trasmettevano di generazione in generazione, quello dei biologi dello sviluppo si concentrarono sull’organizzazione dell’organismo e appunto sui fenomeni che accompagnavano lo sviluppo dalla cellula uovo all’organismo maturo. Per costoro, non era affatto scontato che i geni fossero coinvolti nei processi dello sviluppo. Questo valeva soprattutto per l’embriologia, una scienza tipicamente qualitativa, che contrastava con la genetica, una scienza tipicamente quantitativa. Questo atteggiamento dei genetisti fece dire a Barbara McClintock “sono talmente interessanti a tradurre tutto in numeri che non riescono a vedere quello che sta lì per essere visto! Lei, che usava come metodo il “vedere una cariosside di granturco che era diversa dalle altre e capire il perché” mentre i suoi colleghi, nel loro entusiasmo per contare, finivano per non vedere quella singola cariosside diversa dalle altre.

Quello che abbiamo detto sopra a proposito dei rapporti tra la genetica e lo sviluppo, vale anche per i rapporti tra genetica ed evoluzione. Per i primi genetisti, la teoria della selezione naturale sembrava del tutto inadeguata a spiegare i cambiamenti evolutivi e la controversia riguardava sia i piccoli cambiamenti evolutivi che l’origine di nuove specie. Con il rifiuto definitivo dell’eredità dei caratteri acquisiti per effetto dell’ambiente, genetica ed evoluzione si riconciliarono con il risultato che il ruolo della genetica crebbe enormemente.

Una delle differenze tra Barbara McClintock e la maggior parte dei suoi colleghi di quel tempo, era il suo interesse per l’embriologia. Infatti, la sua attenzione per i precisi processi meccanici della citogenetica non le fece mai perdere di vista l’intero organismo. In questo era abbastanza vicina alle posizioni di Richard Goldschmidt, il quale nel 1936 era arrivato in America e si era subito distinto per la sua opposizione alla genetica. Questa opposizione, in occasione della scoperta del cosiddetto “effetto di posizione” per cui l’espressione del gene che conferiva una particolare forma all’occhio della drosophila cambiava a seconda della sua posizione sul cromosoma, gli fece dire “La teoria del gene è morta!”. Goldschmidt proponeva una teoria più globale e dinamica per cui bisognava guardare al cromosoma come agente dei cambiamenti genetici anziché ai singoli geni, e in questo vedeva la soluzione ai problemi dello sviluppo. Le idee di Goldschmidt non ebbero una buona accoglienza: nel migliore dei casi vennero definite “filosofiche”, nel peggiore semplicemente “sbagliate”.

Nemmeno Barbara McClintock seguiva l’ortodossia dei tempi, ma in modo diverso da Goldschmidt: lei era una fervente sostenitrice delle genetica classica cui aveva dato un contributo fondamentale scoprendone le basi cromosomiche, e soprattutto aveva una dedizione assoluta al rigore scientifico – i suoi lavori venivano usati nei corsi universitari come esempi di chiarezza e, appunto, di rigore scientifico.

Un’altra caratteristica di Barbara McClintock era che, nonostante la sua quasi maniacale attenzione al più minuscolo dettaglio, ciò a cui di fatto mirava era la “comprensione” – cioè il capire – l’intero organismo. Questa attitudine non era riconducibile ad alcuna influenza intellettuale esterna ma era piuttosto espressione di una straordinaria forza interiore. Un altro aspetto del suo stile di lavoro era che, come da giovane studentessa, continuò sempre a svolgere da sola anche le attività più faticose e quelle di routine, cosa che tutti (o quasi tutti) i ricercatori fanno all’inizio della carriera. Ma poi, da scienziati maturi cominciano a delegare sempre di più – ma lei no, perché era così, da questo contatto continuo con l’organismo che studiava, che diventava capace di “comprendere”. La sua conoscenza di ogni singola pianta del suo campo sperimentale era tale che fece dire ad un collega “tu saresti capace di scrivere l’autobiografia di ognuna delle tue piante”.

Alla vigilia di Pearl Harbor, Barbara McClintock si trovò di nuovo senza lavoro fino a che le offrirono un posto al Cold Spring Harbor Laboratory a New York, che, dopo molti dubbi accettò “senza sapere se veramente volessi un lavoro!”

In quegli anni, siamo intorno ai primi anni ’40, si facevano in diversi laboratori compreso quello in cui lavorava Barbara McClintock, una serie di scoperte nel campo della genetica, da far dire ad alcuni che fu in quegli anni che nacque la genetica molecolare: la più importante di queste scoperte avvenne a circa 70 chilometri dal laboratorio di Barbara McClintock, all’Istituto Rockefeller, dove tre ricercatori, Osvald T. Avery, Colin M. MacLeod e Maclyn McCarty, scoprirono che il DNA era il materiale ereditario. Nel frattempo le ricerche di Barbara McClintock sulle anomalie nella genetica del mais andavano a gonfie vele, ma, nonostante questo, il posto le causava un senso di claustrofobia, sentiva il bisogno di un “break” che eventualmente si materializzò con una visita a Stanford nell’ottobre del 1944. Nel frattempo, nella primavera di quello stesso anno, venne nominata membro dell’Accademia Nazionale delle Scienze – terza donna nella storia dell’Accademia a ricevere questo onore. Rispose cosi ad una delle tante lettere di congratulazioni “Debbo riconoscere di essere rimasta stupita: Ebrei, Donne e Negri sono abituati alla discriminazione e non si aspettano molto. Non sono una femminista, ma mi sento sempre gratificata quando barriere che non hanno senso vengono superate – per Ebrei, Donne e Negri. Ciò è di aiuto a tutti”.

Durante il breve periodo trascorso a Stanford, Barbara McClintock dette di nuovo prova della sua straordinari abilità al microscopio studiando i cromosomi di un fungo microscopico, la Neurospora Crassa, un altro organismo il cui studio ha molto contribuito alla genetica: a detta di George Beadle che l’aveva invitata, in due mesi Barbara McClintock contribuì alla citologia della Neurospora più di tutti gli altri citologi messi insieme, in tutti gli anni precedenti, in tutti i tipi di funghi. Raccontando questa particolare esperienza, Barbara McClintock parla di come ci sia affezioni ad un particolare lavoro: “quando si guarda a queste cose [i cromosomi] esse diventano parte di te. E tu dimentichi te stessa. La cosa più importante è proprio che tu dimentichi te stessa”.

Il 1944 fu indubbiamente un anno importante nella vita professionale di Barbara McClintock: la sua elezione all’Accademia Nazionale delle Scienze le garantiva un riconoscimento pubblico che corrispondeva a ciò che pensava di se stessa. Aveva 42 anni e si avvicinava al picco della sua carriera.  Prima della fine del ’44, fu eletta Presidente della Società Americana di Genetica, una nomina mai data ad una donna prima di lei.

In inverno tornò a Cold Spring Harbor Laboratory, con uno spirito molto diverso da quello con cui era partita alcuni mesi prima e si dedicò al lavoro che avrebbe condotto alla maggior scoperta della sua carriera.

La scoperta

Abbiamo già detto come una delle dimostrazioni della straordinaria abilità tecnica di Barbara McClintock fosse stata l’identificazione delle dieci coppie di cromosomi del mais che numerò da 1 a 10.

Prima ancora di lasciare Cold Spring Harbour per Stanford, Barbara McClintock si era dedicata allo studio di fenomeni anomali nella genetica del mais che consistevano nella comparsa di striature sulle foglie con una colorazione diversa dal normale, cioè bianca, verde pallido, o giallo chiaro. Ma, a differenza di altre mutazioni[5], queste sembravano instabili nel corso dello sviluppo della stessa pianta e infatti entro queste striature comparivano altre striature o macchie di colore diverso. Per esempio, macchie giallo chiaro in una striatura verde pallido. In queste piante, questi geni “mutabili” sembravano essere ovunque.

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Piante di mais con foglie striate

Le dimensioni di queste macchie di colore diverso dipendevano da quando era avvenuta la mutazione: se molto presto nel corso dello sviluppo della pianta, la cellula in cui era avvenuta la mutazione si era potuta riprodurre molte volte dando macchie grandi. Viceversa, le macchie erano piccole. Controllando le piante una ad una, Barbara McClintock si accorse che ogni pianta aveva una sua tipica frequenza di mutazione: quelle piante in cui le mutazioni avvenivano presto, provocando macchie grandi, continuavano a comportarsi così durante tutto il loro sviluppo. Quindi queste mutazioni non avvenivano a casaccio nel corso dello sviluppo di una pianta. Questa regolarità fece pensare a Barbara McClintock che ci doveva essere qualcosa che controllava la frequenza di mutazione.

Parlare di regolazione e controllo nel mondo dei genetisti degli anni ’40 era quasi un’eresia, e caso mai un qualcosa che riguardava l’embriologia, ma non certo la genetica.

Però Barbara McClintock sapeva di avere per le mani qualcosa di molto importante: “mi sembrava che se si guarda l’intero organismo, e come si sviluppa, queste cose che chiamiamo geni DEBBONO essere controllati”.

Quello che spesso apre la porta alle scoperte importanti, è l’eccezione.

E Barbara McClintock, continuando a studiare queste espressioni di instabilità genetica, alla fine trovò l’eccezione nell’eccezione, cioè dei settori di una pianta variegata che avevano una frequenza di mutazione diversa da quella della pianta stessa. Barbara McClintock ebbe subito la sensazione che questa era la chiave per capire cosa stava succedendo, e ……………… lasciò perdere tutto il resto.

Ma era un particolare di questa eccezione che l’aveva colpita: questi settori erano adiacenti, e mentre uno aveva una frequenza di mutazione più alta del resto della pianta, quello accanto l’aveva più bassa – come detto prima questo si vedeva dalle dimensioni delle macchie. La loro posizione, una accanto all’altra, suggeriva che i due settori dovevano provenire da due cellule sorelle, cioè due cellule figlie della stessa cellula madre.  Nel parlarne diceva; “Non potevo togliermi dalla testa che quello che accadeva era che una cellula guadagnava ciò che la cellula sorella aveva perduto”!

Ci vollero due anni per capire che ciò che stava osservando era un tipo di rottura controllata (dissociazione) del cromosoma. “Ho la risposta, ho la risposta: c’era una componente vicino ad un gene che rispondeva, dissociandosi, ad un segnale che arrivava da un altro elemento”. Chiamò questo, il primo di molti altri meccanismi di controllo scoperti in seguito, sistema Ds-Ac, Ds per Dissociatore e Ac per Attivatore, e il fenomeno, trasposizione. Questo termine fu usato pubblicamente da Barbara McClintock per la prima volta nel 1948.

La sua conoscenza dettagliata dei cromosomi del mais, e in particolare del cromosoma numero 9, furono di grande aiuto nel capire ancora meglio cosa avveniva.

Se si verificano due rotture sul cromosoma 9 del mais, una da una parte e una dall’altra di dove stava Ds, allora il pezzettino di cromosoma con Ds si stacca (si dissocia dal resto del cromosoma) e può inserirsi in qualunque altro punto del cromosoma dove è avvenuta un’altra rottura. Quindi Ds poteva cambiare posizione, saltare da una posizione all’altra – di qui il termine di geni saltatori.

Barbara McClintock, studiando piante che producevano cariossidi variegate trovò che la variegatura si verificava quando un piccolo pezzo del cromosoma 9 con Ds si spostava vicino al gene che determina la pigmentazione. Ds di per se non ha alcuna funzione. Si scopre che si è spostato, sotto il controllo di Ac, solo quando un gene, quello presso il quale è saltato, perde la sua funzione. Se il gene presso il quale salta Ds, è quello che inibisce la formazione del colore nella cariosside di mais, il colore compare – e questo è il solo segno che Ds si è spostato.

Con questo ulteriore esperimento, Barbara McClintock confermò che alcuni geni controllano altri geni. Alcuni sono in grado di muoversi su altri cromosomi e controllare un certo numero di altri geni; il fattore chiave di questo fenomeno era il movimento fisico del DNA, e questo, per quei tempi in cui i geni stavano lì sui cromosomi, fermi, a controllare i caratteri ereditari, era una novità enorme.

Ancora più isolata

Sei anni di intenso lavoro durante il quale Barbara McClintock pubblicava annualmente i risultati dei suoi esperimenti nelle relazioni annuali dell’Istituto, che pochi leggevano. Chi era vicino a lei in quegli anni ebbe a dire “quello che Barbara McClintock sta scoprendo è totalmente nuovo rispetto a tutto quello che conosciamo: è come guardare nel ventunesimo secolo”.

Nell’ottobre del 1950 Barbara McClintock pubblicò un breve lavoro sui Proceedings of the National Academy of Science (ancora oggi una delle riviste più prestigiose), e nell’estate dell’anno dopo presentò i risultati del suo lavoro al Simposio Annuale di Cold Spring Harbor che quell’anno era su Geni e Mutazioni.

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Esempi di cariossidi di granturco con vari tipi di pigmentazioni dovuti alla trasposizione (foto del Consiglio per la Ricerca in Agricoltura e l’Analisi dell’Economia Agraria – Unità di ricerca per la maiscoltura di Bergamo)

La sua presentazione fu accolta da un gelido silenzio: con una o due eccezioni, nessuno capì di cosa Barbara McClintock stesse parlando. Ci furono borbottii, risatine e perfino qualche aperta protesta. Era impossibile capire. Cosa mai questa donna stava cercando di dimostrare?

Ricordate che “questa donna” era, scientificamente parlando, un monumento nazionale!!

Eppure, per qualche ragione, aveva fallito. Aveva svelato la sua creazione, un modello frutto di sei anni di lavoro con risultati verificati minuziosamente, e i suoi colleghi le avevano voltato le spalle. Provò ancora, con seminari, aggiungendo dati non inclusi nella sua presentazione al Simposio del 1951 e che pubblicò su Genetics, un’altra rivista prestigiosa. Cinque anni dopo, nel 1956, fece un’altra presentazione al Simposio Annuale di Cold Spring Harbor con risultati, se possibile, ancora peggiori di quelli del 1951.

Barbara McClintock non era assolutamente preparata a tutto ciò: nonostante le sue difficoltà istituzionali, era abituata al successo scientifico. Dopotutto, nel 1951 era una delle scienziate più rinomate nel suo campo, e scienziati di tale statura non si aspettano che il proprio lavoro venga respinto. Il Simposio del 1951 le fece l’effetto di un knock-out. Fu una tale sorpresa realizzare di non essere stata capace di comunicare, di essere ridicolizzata, di sentirsi dire che era matta. Non tutti i colleghi furono cosi sprezzanti. Alcuni genetisti del granturco apprezzarono quello che stava facendo, ma il supporto di pochi amici e colleghi non riuscì a compensare l’amarezza di essere stata rifiutata dalla maggioranza dei colleghi. Fino ad allora era stata isolata fisicamente, avendo sempre lavorato da sola ma con un crescente supporto professionale. Ma ora l’isolamento raggiunse la sua vita intellettuale e professionale: il risultato fu che smise di parlare dei trasposoni e, fatta eccezione per le relazioni annuali di Cold Spring Harbor, smise di pubblicare.

Si ritirò nel suo lavoro con la convinzione di essere nel giusto, lasciando il suo laboratorio aperto, e continuando a parlare del suo lavoro con molta pazienza con chi, come Lotte Auerbach, una genetista animale di Edimburgo, aveva la pazienza di ascoltare. Lotte rimase enormemente impressionata, ma a qualcuno andò peggio. Si dice che Barbara McClintock cacciò dal laboratorio dopo solo mezz’ora Joshua Lederberg (che avrebbe vinto il Nobel di lì a poco, nel 1958, a soli 33 anni) per la sua arroganza; Lederberg avrebbe commentato così il suo incontro tumultuoso con Barbara McClintock “Mio Dio, questa donna o è pazza o è un genio”, e si dice che propendesse per la prima ipotesi.

I dieci anni dal 1950 al 1960 furono gli anni della rivoluzione molecolare in genetica e Cold Spring Harbor rappresentava un ottimo osservatorio dal quale seguire quello che stava succedendo, essendo un punto d’incontro di biologi molecolari. Barbara McClintock ascoltava e osservava, ma manteneva una distanza critica. Anche se le nuove scoperte assegnavano al DNA il ruolo di materiale genetico e avevano portato al “dogma centrale” per cui l’informazione genetica passava dal gene alle proteine in una direzione unica, per lei questo non spiegava i processi di regolazione che avvenivano durante lo sviluppo. Nel frattempo continuava a scoprire nuovi sistemi di regolazione e controllo dopo il sistema Ac-Ds.

Nel 1960, due ricercatori francesi, Jacques Monod e François Jacob, pubblicarono un modello molecolare di regolazione nei batteri secondo il quale il gene che codificava[6] per la proteina era regolato da altri due geni, un operatore che stava vicino al gene, e un regolatore che poteva stare altrove sul cromosoma. Chiamarono l’intero sistema – il gene, l’operatore e il regolatore – un operone.

I risultati vennero prima pubblicati in francese e poi in inglese. Quando Barbara McClintock lesse il primo lavoro di Monod e Jacob fu straordinariamente felice: vi ritrovò la spiegazione di un sistema di regolazione dell’attività dei geni scoperto nei batteri che era molto simile a ciò che lei aveva descritto nel granturco. Dopo un decennio di frustrazioni, finalmente una bella notizia. Mandò subito un articolo scientifico alla rivista American Naturalist nel quale diceva fondamentalmente che c’è da aspettarsi che meccanismi di controllo dei geni siano presenti in tutti gli organismi. La complessità degli organismi superiori [tra cui le piante e quindi il granturco] spiegherebbe la maggiore difficoltà di identificarli. Dopo anni di silenzio, nel 1960 dette di nuovo un seminario a Cold Spring Harbor sulle somiglianze tra la sua scoperta, fatta anni prima, e quella dei due scienziati francesi. Il seminario suscitò molto interesse, ma ………… soltanto per il lavoro di Monod e Jacob, mentre l’indifferenza per quello della McClintock rimase inalterata: i geni saltatori del granturco rimasero, ancora una volta, incomprensibili ai più.

In questo periodo le si attribuiscono frasi taglienti come “Anni passati a leggere lavori scientifici ed ad ascoltare seminari rendono più difficile per loro [si riferisce ai colleghi] di essere coscienti delle loro ipotesi nascoste e di prestare attenzione a qualcosa di nuovo”.  “Per troppi dei miei colleghi l’età ha causato un indurimento delle arterie mentali”. “Il più grosso pericolo è quando le persone cercano di spiegare ogni cosa sulla base di quello che conoscono”. “I modelli sono così fastidiosi! Per pura passione, il modello viene scambiato per la realtà: il dogma centrale è uno di questi”.

Secondo Barbara McClintock, i biologi molecolari non avevano idea di quello che una cellula di un organismo superiore attraversa durante lo sviluppo. “Gli organismi fanno tantissime cose, di tutti i tipi e non esiste un dogma centrale con cui spiegare tutto. E’ possibile trovare qualunque tipo di meccanismo che uno possa immaginare anche se sembra la cosa più bizzarra da immaginare – qualunque cosa, anche se non sembra avere senso. Non la scartate chiamandola un’eccezione, un’aberrazione, un contaminante – questo è purtroppo quello che è sempre accaduto con tanti buoni indizi”.

Nonostante – o forse proprio a causa di questa visione olistica, Barbara McClintock era considerata dai biologi molecolari fuori dal mondo, legata a idee vecchie, personalmente eccentrica, e sempre più lontana da quello che loro consideravano come vera scienza.

Il seminario del 1960 fu l’ultimo inutile tentativo a Cold Spring Harbor per spiegare il proprio lavoro ai colleghi che ormai in larga maggioranza erano contro di lei.

Verso la fine degli anni ’60, l’Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti individuò una seria minaccia per il mais locale in America centrale e in quella del sud: con il diffondersi degli ibridi commerciali, molti mais locali sarebbero stati perduti se non fossero stati collezionati e conservati. A Barbara McClintock venne chiesto se poteva andare ad addestrare i citologi locali ad implementare il progetto. Ne scaturì una ricerca molto interessante: attraverso la distribuzione geografica di un certo tipo di cromosomi del mais, si poteva risalire al movimento dei diversi tipi mais in Messico e Guatemala. I rapporto finale di questi 10 anni di studio apparve nel 1978 e, nel frattempo continuò il suo lavoro sulla trasposizione “sapendo di aver ragione”.

Tra il 1965 e il 1970 ricevette una serie di riconoscimenti che la incoraggiarono un po’senza però alleviare il dispiacere per il mancato riconoscimento della sua scoperta più importante.

Dopo tanti anni…….il riconoscimento

Tra la metà e la fine degli anni ’70, quello che Barbara McClintock aveva scoperto nel granturco comincio ad essere scoperto anche da altri scienziati. Questo accadde proprio nei microorganismi, cioè in quegli organismi semplici sui quali i biologi molecolari basavano la loro ferma convinzione che il genoma[7] fosse stabile. In poco tempo il numero di esperimenti che negli organismi inferiori [come i microorganismi] dimostravano l’esistenza e il modo di azione degli elementi genetici mobili (o geni saltatori, come abbiamo detto prima) si moltiplicò.

Per ironia della sorte, la domanda fu: ma la stessa cosa accade anche negli organismi superiori? Furono Peter Starlinger e Heinz Saedler i primi a far notare, nel 1972, l’analogia con quanto scoperto da Barbara McClintock oltre vent’anni prima. Ma, si dovettero aspettare altri quattro anni, fino a che nel 1976, al meeting di Cold Spring Harbor su “Elementi di Inserzione di DNA, Plasmidi ed Episomi”, il lavoro di Barbara McClintock venne ufficialmente riconosciuto chiamando “elementi trasponibili” qualunque pezzettino di DNA che fosse capace di inserirsi in qualunque punto del genoma.

Nel 1979 le vennero conferite due lauree honoris causa dalla Rockefeller University e da Harvard.  Una delle due citazioni dice” Una pioniera scientifica: i suoi studi profondi e vasti hanno aperto la strada ad una comprensione più profonda dei fenomeni genetici”

Nel 1980 la Società di Genetica Americana la onorò “per la sua brillantezza, originalità, ingegnosità e completa dedizione alla ricerca”.

Nel 1981 il suo nome divenne noto al vasto pubblico con la vincita del primo premio MacArthur Laureate (60,000 dollari all’anno, per tutta la vita, esente da tasse). Il giorno dopo ricevette il prestigioso Lasker Award, che citò le “monumentali implicazioni” delle sue scoperte “non completamente apprezzate se non molti anni dopo”.

Quando nell’autunno del 1982 condivise il Premio Horwitz della Columbia University con Susumu Tonegawa, i commentatori fecero notare la frequenza con cui, in passato, i vincitori del Premio Horwitz erano diventati premi Nobel.

“Tutto questo all’improvviso è troppo”, “non mi piace tutta questa pubblicità – tutto quello che desidero è di ritirarmi in un angolo tranquillo del mio laboratorio”, dicono che abbia detto in occasione della consegna di uno di questi premi.

Nel 1983, esattamente 30 anni dopo che aveva descritto geni, poi chiamati trasposoni, capaci di spostarsi e di cambiare il funzionamento di geni vicini, Barbara McClintock venne insignita, sola vincitrice, del premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina.

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La consegna del premio Nobel a Barbara McClintock

 

Ringraziamenti

Ringrazio Bettina Bussi, Gea Galluzzi, Carlotta Balconi, Maddalena Cantoni e Marco Garoffolo per i loro commenti, suggerimenti e correzioni

 

[1] La citologia è quella parte della biologia che si occupa dello studio della cellula

[2] I cromosomi: il nome deriva dalla combinazione del greco “chroma” che significa “colore” e “soma” che significa “corpo” perché sono dei corpi all’interno del nucleo della cellula che possono essere artificialmente colorati e quindi resi visibili. Contengono i geni che determinano i caratteri ereditari

[3] La drosofila (Drosophila melanogaster) è un moscerino usato moltissimo per gli studi di genetica perché ha pochi (solo 4) cromosomi, si riproduce in soli 30 giorni e depone molte uova

[4] Il crossing-over è uno dei meccanismi grazie al quale i caratteri dei genitori si “rimescolano” e consiste nello scambio di parti tra cromosomi

[5] Le mutazioni sono dei cambiamenti o spontanei o indotti (per esempio dai raggi X) della struttura del DNA, e di conseguenza dei geni, o addirittura della struttura dei cromosomi che causano cambiamenti nei caratteri che noi vediamo.

[6] I geni controllano la struttura delle proteine (costituite da sequenze di amminoacidi) con un codice. Il DNA contiene, tra l’altro, quattro componenti (adenina, timina, citosina, guanina) le quali, a gruppi di tre, corrispondono ai 20 amminoacidi costituendo così un codice, che va appunto sotto il nome di codice genetico

[7] Il genoma è il complesso dei geni presenti sui cromosomi di un organismo.

 

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