היום לפני: האישה שהזיזה את הגנים

בחודש ינואר 1922 טלפן ד"ר קלוד האצ'יסון (Hutchison), מרצה לחקלאות באוניברסיטת קורנל, לאחת מתלמידותיו. זה עתה הוא סיים ללמד קורס בגנטיקה, נושא שלא נחשב אז מעניין או חשוב במיוחד ומשך רק מעטים מתלמידי התואר הראשון בחקלאות, שביקשו לרכוש ידע כמה שיותר מעשי ולא להפוך לחוקרים. על רקע זה האצ'יסון התרשם מאוד מהעניין שגילתה הסטודנטית ברברה מקלינטוק (McClintock) בנושא והזמין אותה ללמוד גם את הקורס שלו המיועד לתלמידי מחקר בלבד. "שיחת הטלפון הזו שינתה את חיי והתוותה את עתידי", סיפרה מקלינטוק לימים. "נעניתי להזמנה בשמחה ונשארתי בתחום הגנטיקה מאז ועד עולם".

אלינור מקלינטוק נולדה בקונטיקט ב-16 ביוני 1902, שלישית מארבעת ילדי משפחתו של רופא מכובד אך קשה יום. חלק משנות ילדותה היא התגוררה אצל דודיה בברוקלין, כדי להקל את העול הכלכלי שרבץ על המשפחה. שם גם למדה להעסיק את עצמה לבד, תכונה שליוותה אותה כל חייה. מגיל צעיר מאוד הייתה מקלינטוק ילדה עצמאית, דעתנית ו"טומבוי", ועל כן החליטו הוריה שהשם אלינור נשי ועדין מדי בשבילה, והחליפו אותו בברברה.

לאחר שסיימה את בית הספר התיכון רצתה מקלינטוק ללמוד ביולוגיה באוניברסיטה, אך אמה התנגדה לכך נחרצות מחשש שאישה משכילה מדי תתקשה למצוא חתן. בסופו של דבר התערב אביה לטובתה והיא התקבלה לאוניברסיטת קורנל. אולם תחום הביולוגיה היה סגור אז בפני נשים והיא נאלצה להסתפק בלימודי בוטניקה במסגרת התואר בחקלאות.

נוסף על העניין הרב שגילתה בקורס הגנטיקה רותקה מקלינטוק גם לקורס בציטולוגיה – מבנה התא – ובעיקר לחלקים העוסקים בכרומוזומים ובהתנהגותם בעת חלוקת התאים. כיום אנו יודעים שהכרומוזומים הם מולקולות ענק של DNA שנושאות את כל המידע הגנטי. בשנות ה-20 ידעו רק שהם נושאי התורשה, ושלקראת חלוקת התא הם משוכפלים ומתפצלים לתאים שנוצרים, אך לא ידעו כמעט דבר על הרכבם ועל האופן שבו הם מעבירים את המידע מדור לדור. "היה ברור לי שאמשיך במחקר ושהוא יעסוק בכרומוזומים, בתפקידם בתא ובמערכת התורשה, כלומר – ציטוגנטיקה", אמרה. וכך עשתה.

בלימודי התואר השני והדוקטורט, שניהם בקורנל, חקרה מקלינטוק את הציטוגנטיקה של צמחי תירס צבעוניים. בצמחים אלה יש לגרעינים על אותו קלח צבעים שונים, וכמה תכונות בולטות נוספות שמקלות על האפיון הגנטי שלהם. בעבודה יסודית ומקורית היא בחנה במיקרוסקופ מאפיינים שונים של הכרומוזומים בתאי התירס, ולמדה לקשר בינם לבין הפֶנוֹטִיפּ – כלומר התכונות הנראות לעין כמו צבע הגרעין או צורת הקליפה.

ב-1927 סיימה מקלינטוק את לימודי הדוקטורט ומונתה למרצה במחלקה לבוטניקה בקורנל. היא המשיכה ביתר שאת לחקור את הציטוגנטיקה של התירס ובשנים הבאות הובילה כמה פריצות דרך מרשימות. היא פיתחה למשל שיטה יעילה לצביעת הכרומוזומים, שהקלה לראותם לפרטי פרטים במיקרוסקופ, וגילתה סוגי תאים שבהם קל יותר לזהות את הכרומוזומים. כל אלה סייעו לה למפות בדיוק חסר תקדים את הכרומוזומים של התירס ואת השפעתם על תכונות שונות. הידע הזה עמד בבסיס תגליותיה הגדולות בשנות ה-30.

שבירה ואיחוי
תא רגיל מכיל שני עותקים של כל כרומוזום. לפני חלוקת התא, כולם מוכפלים, כל שכל אחד משני התאים שנוצרים מקבל את שני הסטים המלאים. אולם תאי מין, ביצית וזרע, מכילים רק סט אחד של כרומוזומים, וכשהם מתאחים התא החדש מכיל שני סטים, אחד מהאם ואחד מהאב. החלוקה היוצרת את תאי המין נקראת חלוקת הפחתה (מיוזה).

מקלינטוק הייתה החוקרת הראשונה שהבחינה בשינויי הצורה של הכרומוזומים במהלך המיוזה. ב-1931 גילתה עם תלמידת המחקר שלה הרייט קרייטון (Creighton) כי כרומוזומים מסוימים מחליפים ביניהם חלקים בשלב הזה. הן הוכיחו שחלק מכרומוזום מסוים עובר פיזית לכרומוזום אחר, ועמו התכונות הגנטיות שהוא נושא. כיום אנו יודעים שהתופעה הזו, השחלוף הגנטי, היא אחד המנגנונים החשובים ליצירת מגוון גנטי באוכלוסיות. הגילוי הזה היה ההוכחה הראשונה לכך שהכרומוזומים אכן נושאים פיזית את גורמי התורשה, הגֶנים.

ב-1936 קיבלה מקלינטוק משרת פרופסור באוניברסיטת מיזורי. מחקריה שם עסקו בעיקר בנזקי קרינה. מחקרים קודמים הראו שקרני רנטגן גורמות לקרעים ולשברים בכרומוזומים. מקלינטוק הראתה כי תהליכי האיחוי והתיקון של הכרומוזמים מתרחשים בשלבים מוגדרים, ולא באקראי. אפיון התהליכים האלה מילא בהמשך תפקיד חשוב בחקר הביולוגיה של מחלת הסרטן.

בשנות ה-30 כבר הפכה מקלינטוק לאחת הגנטיקאיות הבולטות בארה"ב. היא קיבלה מענקי מחקר, הייתה מרצה מבוקשת בכנסים מדעיים ומחקריה נכללו בכל ספר לימוד. נראה כי בשל כך היא לא הייתה מרוצה ממעמדה באוניברסיטת מיזורי, חשה ששכרה נמוך מדי וחששה שלא תקבל קביעות. ב-1941 מצאה את ביתה המדעי הקבוע – מעבדת קולד ספרינג הרבור (Cold Spring Harbor Laboratory), מוסד מחקר עצמאי במדינת ניו יורק שהקפיד על רמה גבוהה.

בביתה החדש היא פרחה מבחינה מדעית. היא השתמשה בקרינה ובמנגנוני התיקון שגילתה ככלי למיפוי מקומם של גנים שונים על הכרומוזומים, ועשתה חיל. ב-1944 הייתה לאישה השלישית שנבחרת לאקדמיה האמריקאית למדעים, ולראשונה שהתמנתה לנשיאת האגודה האמריקאית לגנטיקה. בקולד ספרינג הרבור היא גם עשתה את הגילוי המדעי החשוב ביותר שלה.

פרס נובל ברפואה בזכות מחקר על הגנטיקה של התירס. ברברה מקלינטוק בעבודה | מקור: ויקיפדיה

מי הזיז את הגנים שלי
כשבחנה את ההשפעות של שבירה ואיחוי של כרומוזומים על גֶנים שונים הופתעה מקלינטוק לגלות שני גורמים נוספים שמשפיעים על התכונות של גרעיני התירס. אחד מהם גרם לשברים קטנים במקומות מסוימים בכרומוזום ושינה את פעילותם של גנים, והאחר כאילו השתיק את הגורם הראשון וביטל את פעילותו. התגלית המפתיעה באמת הייתה ששני הגורמים הללו מסוגלים לשנות מדי פעם את מקומם על הכרומוזום, ולהשפיע בכל פעם על תכונות אחרות של גרעין התירס.

המקטעים הנודדים של הכרומוזומים קיבלו את השם "טרנספוזונים" (transposons, כלומר "משני מקום"). מקלינטוק המשיכה לחקור אותם לעומק, וגילתה כמה זוגות של גנים כאלה. היא הסיקה שתפקידם של הטרנספוזונים הוא לבקר את פעילותם של גנים שונים, ופרסמה את הממצאים במאמר פורץ דרך ב-1950.

להפתעתה ולאכזבתה, תגובת הקהילה המדעית יהיתה צוננת. אמנם לא הטילו ספק באמינות ממצאיה, אך חלקו על חשיבותם. מקלינטוק הייתה משוכנעת שהמנגנון שגילתה חשוב ומרכזי לתהליך הבקרה על התפקוד של גנים שונים בשלבי ההתפתחות של הצמח. חוקרים רבים אחרים טענו שכלל לא מדובר במנגנון בקרה, אלא בתופעה מקומית וחסרת חשיבות הנוגעת רק לצמחי התירס.

המחלוקת המדעית פגעה קשות במעמדה של מקלינטוק. היא איבדה מיוקרתה, ובמהלך שנות ה-50 פרסמה פחות ופחות מחקרים. בסופו של דבר זנחה כמעט לגמרי את העיסוק בטרנספוזונים ועברה לחקור את האבולוציה של צמחי התירס ואת מקורותיהם של הזנים השונים של הצמח.

בתקופה הזו חלו אירועים מסעירים בעולם הביולוגיה. פענוח מבנה ה-DNA והבנת מנגנון התורשה פרצו את הדרך לעידן הביולוגיה המולקולרית, שהניב גילויים מרחיקי לכת בתחום הגנטיקה. בסוף שנות ה-60 התגלו טרנספוזונים גם בחיידקים, שמרים ואורגניזמים נוספים. הפעם היו בידי החוקרים כלים להבין טוב יותר את מהותם ואת תפקידם, וכך התברר שאכן מדובר במנגנון מורכב ומתוחכם לבקרה על הביטוי והפעילות של גנים מסוימים. יתרה מכך, הגורמים האלה אפשרו לחוקרים לשלוט בעצמם על גנים שונים, והפכו לכלי מחקר חשוב.

הממצאים החדשים המחישו את גדולת עבודותיה של מקלינטוק, שכבר בשנות ה-40 הבינה את מהותם של מנגנונים גנטיים, 30 שנה לפני חוקרים אחרים ועוד לפני שהמדע פענח איך פועלת המערכת התורשתית בתא. היא זכתה להכרה מאוחרת, קיבלה פרסים רבים וב-1983 הוענק לה פרס נובל ברפואה. עד היום היא האישה היחידה שקיבלה את הפרס הזה לבדה, בלי שותפים.

גם אחרי קבלת הפרס המשיכה מקלינטוק לעבוד בקולד ספרינג הרבור, עד מותה בספטמבר 1992, בגיל 90. התחזית של אמה התממשה והיא אכן לא נישאה מעולם ולא היו לה ילדים. נראה שהיא נהנתה מבדידותה ומהחופש להתמסר לאהבתה הגדולה – המחקר הגנטי. ג'יימס ווטסון, השותף לפענוח מבנה ה-DNA, אמר לאחר מותה שהיא אחת משלושת המ"מים שהניחו את יסודות הגנטיקה: מנדל, מורגן ומקלינטוק.