books cold spring harbor

وبعد تعيينها المؤقت لمدة عام، قبلت مكلينتوك عمل البحث كدوام كامل بمختبر كولد سبرنج هاربور. وهناك، كانت مبدعة للغاية وواصلت عملها في دورة جسر الكسر والانصهار، واستخدمتها لتحل محل الأشعة السينية كأداة لرسم خرائط الجينات الجديدة.و في عام 1944م، وتقديرا لمكانتها في مجال علم الوراثة خلال هذه الفترة، تم انتخاب مكلينتوك للأكاديمية الوطنية للعلوم، وهي ثالث امرأة يتم انتخابها. وفي ذلك العام نفسه، أصبحت أول رئيسة لجمعية علم الوراثة الأمريكية؛ و تم انتخابها نائبا لرئيسها في عام 1939م. وفي عام 1944 م أجرت تحليلا وراثيا خلويا من فطر كراسا العصيباء المبوغة بناء على اقتراح من جورج بيدل، الذي استخدم الفطر للتدليل على علاقة جين واحد لانزيم واحد. ودعاها إلى ستانفورد لإجراء الدراسة. ووصفت بنجاح عدد الكروموسومات، أو النمط النووي، من فطر كاراسا N. ووصفت حياة الدورة الكاملة لهذه الأنواع.وأصبح فطر كاراسا N منذهذا الحين نموذجا لأنواع التحليل الجيني الكلاسيكية.

اكتشاف عناصر التحكم

وفي صيف عام 1944م في مختبر كولد سبرنج هاربور، بدأت مكلينتوك دراسات منهجية حول آليات أنماط الألوان الفسيفسائية لبذور الذرة والآثار الغير ثابتة لهذه الاصباغ. فقد تعرفت على اثنين من المواضع الجينية الوراثية السائدة المتفاعلة الجديدة التي اسمتها ديسوسيتور (DS)والمنشط (AC). ووجدت أن الديسوسيتورليس مجرد فصل أو إنشاء الكسر في الكروموسوم ، وكان لها أيضا مجموعة متنوعة من الآثار على الجينات المجاورة عندما كان المنشط موجود أيضا والذي من بينها جعل بعض الطفرات الثابتة غير ثابتة. وفي أوائل عام 1948م، جعلت الاكتشاف المدهش أن كلا من الديسوسيتور والمنشط بإمكانهم تبديل أو تغيير المواضع على الكروموسوم.

ولاحظت آثار نقل ACوDS من خلال أنماط التلوين المتغيرة في حبات الذرة على مدى أجيال من الرموزالتي يتم السيطرة عليها، ووصفت العلاقة بين الموضعين من خلال التحليل المجهري المعقد. وخلصت إلى أن AC يتحكم في تبديلDS من الكروموسوم 9، وأن حركة DS يرافقه تكسر الكروموسوم. وعندما يتحرك DS، يتم الإفراج عن الجين آلورون اللون من أثر القمع الذي نقله DS وحوله إلى الشكل النشط، والذي يبدأ بالأصباغ في الخلايا. وتبديل DS في خلايا مختلفة يكون عشوائيا، والتي قد تنتقل في بعضهم وبعضهم الآخر لا، والذي يسبب لون الأصباغ. ويتم تحديد حجم البقعة الملونة على البذور عن طريق مرحلة من مراحل تطوير البذور خلال التفكك. ووجدت مكلينتوك أيضا أن نقل DS يتم تحديده بعدد النسخ AC في الخلية.

وبين عامي 1948م و 1950م، وضعت نظرية والتي بها تنظم هذه العناصر المتنقلة الجينات عن طريق تثبيط أو تحوير عملها. وأشارت إلى ديسوسياتور والمنشط باسم "وحدة التحكم" -ثم ، بأنهم "عناصر التحكم" - لتمييزها عن الجينات. و افترضت أن تنظيم الجينات يمكن أن يفسر كيف أن الكائنات متعددة الخلايا المعقدة والمصنوعة من خلايا متطابقة في العوامل الوراثية لديها خلايا ذات وظيفة مختلفة. وتحدى اكتشاف ماكلينتوك مفهوم العوامل الوراثية كمجموعة ثابتة من التعليمات تتناقلها الأجيال. وفي عام 1950م، ركزت عملها على ACوDS وأفكارها حول تنظيم الجينات في بحث بعنوان "الأصل والسلوك للمواضع القابلة للتغيير في الذرة "والذي تم نشره في وقائع مجلة الأكاديمية الوطنية للعلوم. وفي صيف عام 1951م، عندما ركزت عملها على الأصل والسلوك للمواضع القابلة للتغيير في الذرة في الندوة السنوية في مختبر كولد سبرنج هاربور، قدمت بحثا يحمل نفس الاسم. وقد نقب البحث عن حالة عدم الاستقرار الناجمة عن DCو AS أو مجرد AS في أربع جينات بالإضافة إلى ميل هذه الجينات إلى العودة التي لا يمكن التنبؤ بها إلى النمط الظاهري البرية. وحددت أيضا "الأسر" من الترانسبوزونات، التي لم تتفاعل مع بعضها البعض.

كان عملها على عناصر التحكم وتنظيم الجينات صعبا من الناحية المفاهيمية وغير مفهوم على الفور أو مقبول من قبل المعاصرين لها. فقد وصفت استقبال بحثها ب "الحيرة، بل والعداء". ومع ذلك، واصلت مكلينتوك تطوير أفكارها حول عناصرالتحكم. وقد نشرت بحثا في علم الوراثة في عام 1953م، حيث قدمت جميع البيانات الإحصائية التي توصلت لها، وأجرت جولات المحاضرات في الجامعات في التسعينات للحديث عن عملها. وواصلت التحقيق في المسألة والتعرف على العنصر الجديد والذي أسمته بالكابت الطفرة(spm)، والذي على الرغم من ماشبهته AC/DS ، يعمل بطريقة أكثر تعقيدا.ويمكن لبعض الإصدارات التبديل من تلقاء نفسها ولا يمكن للبعض الآخرذلك مثلها في ذلك مثل AC/DS. وبخلاف AC/DS، عندما تكون موجودة، تقمع تماما تعبير الجينات الطافرة رغم أنها عادة لا يمكن منعها تماما. وبناء على ردود أفعال العلماء الآخرين تجاه بحثها، شعرت مكلينتوك أنها تخاطر بتنفير التيار العلمي، ومنذعام 1953 توقفت حسابات نشر أبحاثها حول عناصر التحكم.

أصول الذرة

وفي عام 1957م، تلقت مكلينتوك التمويل من الأكاديمية الوطنية للعلوم لتبدأ البحث عن السلالات الأصلية للذرة في أمريكا الوسطى وأمريكا الجنوبية. وقد رغبت في دراسة تطور الذرة من خلال التغيرات الكروموسومية، وكونها في أمريكا الجنوبية من سيتيح لها العمل على نطاق أوسع. واستكشفت مكلينتوك في الخصائص التطورية والتركيبية والكروموسومية لأصول الذرة المختلفة. وبعد العمل المكثف في الستينات والسبعينات نشرت مكلينتوك والمتعاونين معها دراسة بعنوان البنية الكروموسومية لأصول الذرة، واضعين بصمتهم على علم أحفوريات النباتات، النباتات الطبية، وعلم الأحياء التطوري.

إعادة النظر في عناصر التحكم الذي اكتشفتها مكلينتوك

وقد تقاعدت مكلينتوك رسميا من منصبها في معهد كارنيجي عام 1967م، تم تعيينها عضو مساعد متميز في معهد كارنيجي في واشنطن. وقد سمح هذا الشرف لها بمواصلة العمل مع طلاب الدراسات العليا والزملاء في مختبركولد سبرينج هاربور كعالمة فخرية. وعاشت في البلدة. وفي إشارة إلى قرار لها قبل عشرين عاما لوقف نشر تقارير مفصلة حول عملها على عناصر التحكم، وكتبت في عام 1973:

لقدوجدت على مر السنين ولقد أنه من الصعب إن لم يكن من المستحيل أن تقدم إلى وعي شخص آخر طبيعة افتراضاته الضمنية عندما، من خلال بعض التجارب الخاصة، كنت على معرفة بها .وقد أصبح هذا واضحا لي بشكل مؤلم في محاولاتي خلال الخمسينات لإقناع علماء الوراثة أن عمل الجينات كان لا بد من السيطرة عليه وقدتم ذلك . وهو الآن مؤلم بنفس القدر، أن أدرك ثبات الافتراضات التي يحتفظ بها العديد من الأشخاص بشأن طبيعة عناصر التحكم في الذرة وطرق عملياتها.و يجب على المرء أن ينتظر الوقت المناسب لتغيير المفاهيم.

وقد تم الكشف عن أهمية المساهمات التي قامت بها ماكلينتوك في الستينات، عندما وصف عمل علماء الوراثة الفرنسيين فرانسوا يعقوب وجاك مونو في التنظيم الجيني لمشغل لاك، وهو مفهوم أثبتته مع ACDS في عام 1951م. وعقب صحيفة يعقوب ومونوعام1961م، وهو بحث الأحياء الجزيئية "الآليات التنظيمية الوراثية في تخليق البروتينات"، كتبت مكلينتوك مقالا عن المقارنة الطبيعية الأمريكية لمشغل لاك وعملها في عناصرالتحكم في الذرة. ولاتزال مساهمة ماكلينتوك في علم الأحياء غير معترف بها على نطاق واسع كقيمة لاكتشاف التنظيم الجيني.

وكان الفضل لمكلينتوك على نطاق واسع لاكتشافها عملية التحويل بعد أن اكتشف أخيرا باحثين آخرين العملية في الجراثيم والخميرة، والبكتيريا في أواخر الستينات وفي أوائل السبعينات. وخلال هذه الفترة، طور علم الأحياء الجزيئي تكنولوجيا جديدة هامة، وكان العلماء قادرين على اظهار الأساس الجزيئي للتبديل. و في السبعينات، تم استنساخ ACوDS من قبل علماء آخرين، وتم عرضهما كترانسبوزونات من الدرجة الثانية.يعد AC ينقولا كاملا والذي يمكن أن ينتج ترانسبوزاز وظيفي، وهو مطلوب للعنصر للتحرك داخل الجينوم. أما DS فلديها طفرة في جين ترانسبوزازالخاص بها ، وهو ما يعني أنه لا يمكن أن يتحرك من دون مصدر آخر للترانسبوزاز. وهكذا، كما لاحظت مكلينتوك، فإن DS لا يمكنه التحرك في غياب AC. كما تم يتميز SPM باعتباره ينقول. وقد أظهرت الأبحاث اللاحقة أن الترانسبوزونات عادة لا تتحرك إلا إذا تم وضع الخلية تحت الضغط، مثل الإشعاع أو دورة جسر الكسرو الانصهار ، وبالتالي فإن تفعيلها أثناء الإجهاد يمكن أن تكون بمثابة مصدر التنوع الجيني للتطور. وقد فهمت مكلينتوك دور الترانسبوزونات في التطور وتغيير الجينوم جيدا قبل اغتنام باحثون آخرون هذا المفهوم. في الوقت الحاضر، ويستخدم ACDSكأداة في علم أحياء النبات لتوليد نباتات متحولة والتي تستخدم لتوصيف وظيفة الجين.