باربارا مک‌کلینتاک و دانه‌های جواری که جابه‌جایی ماده ارثی را نشان دادند

در آرشیف انجمن فلسفی امریکا، در کنار نامه‌ها و یادداشت‌های باربارا مک‌کلینتاک، یک پاکت کاغذی از مزرعه جواری او نگهداری می‌شود. این نوع پاکت را روی بخش گل‌دهنده گیاه می‌گذاشت و گاهی روی خود کاغذ درباره رشد و ظاهر گیاه یادداشت می‌کرد. در همان مجموعه، عکسی از او در مزرعه و تصویر چند نمونه جواری با برچسب‌های جداگانه وجود دارد. این اشیا نشان می‌دهند که کار او میان کشتزار، میز بررسی دانه‌ها و میکروسکوپ پیش می‌رفت. برای پی‌گیری یک لکه روی دانه، مک‌کلینتاک باید می‌دانست آن دانه از کدام گیاه آمده و در نسل‌های بعد چه اتفاقی برای آن می‌افتد.^{۱، ۲}

در ۱۹۸۳، هنگامی که مک‌کلینتاک در استکهلم جایزه نوبل طب را گرفت، بیش از سی سال از نشر مقاله‌اش درباره تغییرهای ارثی در جواری می‌گذشت. مجمع نوبل جایزه را برای کشف «عناصر ژنتیکی متحرک» به او داد. این عبارت به بخش‌هایی از ماده ارثی اشاره داشت که در کروموزوم می‌توانند جای‌شان را تغییر دهند. برای فهمیدن این‌که او چگونه به چنین نتیجه‌ای رسید، باید به همان دانه‌ها، برچسب‌ها و جدول‌هایی برگشت که پیش از شناخته‌شدن ساختمان دی‌ان‌ای، از آن‌ها برای دنبال‌کردن تغییرها استفاده می‌کرد.^{۱، ۳، ۴}

از کرنل و کروموزوم‌های جواری

مک‌کلینتاک در جون ۱۹۰۲ در هارتفورد، در ایالت کنتیکت امریکا، به دنیا آمد. در ۱۹۱۹ وارد دانشگاه کرنل شد و گیاه‌شناسی خواند. مدرک کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکترایش را در فاصله ۱۹۲۳ تا ۱۹۲۷ از همان دانشگاه گرفت. آموزش وراثت در آن دوره هنوز تازه بود. در کرنل، او به گروهی پیوست که برای شناخت وراثت در گیاهان، جواری می‌کاشتند و نمونه‌ها را زیر میکروسکوپ بررسی می‌کردند. کار در این گروه او را به پرسشی رساند که سال‌ها در شکل‌های مختلف دنبال کرد. نشانه‌ای که در ظاهر گیاه دیده می‌شود با کدام تغییر در ماده ارثی آن ارتباط دارد؟^{۵، ۶، ۷}

کروموزوم‌ها ساختارهایی در سلول‌اند که ماده ارثی را در خود دارند. کروموزوم‌های جواری زیر میکروسکوپ قابل مشاهده بودند و بعضی نشانه‌های ظاهری به پژوهش‌گران کمک می‌کرد آن‌ها را از هم تشخیص دهند. مک‌کلینتاک و هریت کریتون در کرنل از همین امکان استفاده کردند. پژوهش‌گران پیش‌تر از روی الگوی ارث‌رسیدن صفت‌ها حدس زده بودند که دو کروموزوم همتا می‌توانند بخش‌هایی را با هم مبادله کنند. کریتون و مک‌کلینتاک در مقاله ۱۹۳۱ مشاهده‌های میکروسکوپی و نتیجه بررسی صفت‌های نسل بعد را کنار هم گذاشتند. به این ترتیب می‌توانستند مبادله بخش‌های قابل تشخیص کروموزوم را با ترکیب تازه صفت‌ها در فرزندان همان گیاهان مقایسه کنند.^{۵، ۸}

کار دو پژوهش‌گر در ۱۹۳۱ درباره تبادل میان کروموزوم‌های همتا بود. کشفی که دهه‌ها بعد جایزه نوبل گرفت، پرسش دیگری را دنبال می‌کرد. مک‌کلینتاک می‌خواست جابه‌جایی بعضی عناصر ماده ارثی را در گیاهان توضیح دهد. مهارتی که در کرنل به دست آورده بود در هر دو پژوهش به کار آمد. او می‌توانست آنچه روی لام می‌دید به چیزی ربط دهد که در دانه یا گیاه ثبت کرده بود. در آرشیف انجمن فلسفی امریکا تصویری از کروموزوم‌های جواری با یادداشت‌های مربوط به سال ۱۹۳۲ و نامه‌ای به کورت اشترن درباره تبادل کروموزوم‌ها باقی مانده است.^{۱، ۴، ۸}

کریتون در آن زمان دانشجوی دکترا بود و کار رساله‌اش بخشی از پایه مقاله مشترک شد. مقاله در مجله آکادمی ملی علوم امریکا چاپ شد. این همکاری برای مک‌کلینتاک راهی بود تا دو نوع داده را در یک گزارش به هم وصل کند. پژوهش‌گری که به یک صفت نگاه می‌کرد نتیجه وراثت را می‌دید و پژوهش‌گری که به لام نگاه می‌کرد می‌توانست بخشی از جابه‌جایی ساختاری را ببیند. کنار هم آوردن این دو مشاهده، کار چند ساله کرنل را برای دانشمندانی که روی گونه‌های دیگر کار می‌کردند نیز قابل مقایسه کرد.^{۵، ۸}

زمینی در کولد اسپرینگ هاربر

پس از کرنل، مک‌کلینتاک با کمک‌هزینه پژوهشی مدتی در چند مرکز کار کرد. در ۱۹۳۳ برای تحقیق به آلمان رفت و در همان دوره به امریکا برگشت. در ۱۹۳۶، لوئیس استادلر زمینه کار او را در دانشگاه میزوری فراهم کرد. مک‌کلینتاک در آن‌جا به مطالعه تغییرهای کروموزومی جواری ادامه داد. در ۱۹۴۱ به گروه مؤسسه کارنگی در کولد اسپرینگ هاربر در لانگ آیلند پیوست. آن مرکز به جایی تبدیل شد که بیشتر پژوهش‌های بعدی خود را در آن انجام داد.^{۲، ۵، ۶، ۹}

به گزارش لابراتوار، مک‌کلینتاک نخستین دانه‌هایش را در ۱۹۴۲ در زمینی پشت ساختمان کتابخانه کارنگی کاشت. آن زمین سابقه پژوهش جواری داشت. جورج شال در آغاز قرن در همان محل روی وراثت در جواری کار کرده بود. راب مارتینسن، پژوهش‌گری که شاگرد مک‌کلینتاک بود، بعدها گفت او سالانه حدود دو هزار گیاه پرورش می‌داد و مسیر هر دانه کاشته‌شده و خوشه برداشت‌شده را ثبت می‌کرد. تعداد گیاهان برای چنین پژوهشی به‌تنهایی تعیین‌کننده نبود. ثبت این‌که کدام دانه به کدام گیاه تعلق داشت، به او اجازه می‌داد هنگام مقایسه نسل‌ها، پیشینه هر نمونه را پیدا کند.^{۲، ۶}

پس از برداشت، خوشه‌ها و دانه‌ها بخشی از نمونه‌های ثبت‌شده پژوهش می‌شدند. لابراتوار کولد اسپرینگ هاربر از نمونه‌هایی یاد کرده که هنوز برچسب‌های دست‌نویس مک‌کلینتاک را دارند. در آرشیف دیگری نیز عکس خوشه‌ها و یک میکروسکوپ، نگهداری می‌شود. در گزارش لابراتوار آمده است که دانه‌ها را نزدیک محل کارش در اتاقی خشک نگه می‌داشت. با این ترتیب، کار یک فصل پس از برداشت پایان نمی‌یافت و نمونه‌ها برای مقایسه با فصل‌های بعد در دسترس می‌ماندند.^{۱، ۲}

مک‌کلینتاک در سپتمبر ۱۹۹۲ درگذشت. مارتینسن گفته است که هنگام مرتب‌کردن مجموعه جواری پس از مرگ او، بعضی ذخیره‌های مربوط به دهه ۱۹۶۰ هنوز جوانه می‌زدند. این نمونه‌ها از چند دهه پیش باقی مانده بودند و بعضی همراه با برچسب‌هایی نگهداری می‌شدند که برای توضیح اثر عناصر متحرک به کار می‌رفتند. دانه و یادداشت روی برچسب دو چیز را کنار هم حفظ کردند، خود نمونه و نامی که پژوهش‌گر هنگام دسته‌بندی برای آن به کار برده بود.^{۲، ۹}

دانه‌ای با لکه‌های رنگی

در برخی خوشه‌هایی که مک‌کلینتاک بررسی می‌کرد، رنگ روی سطح دانه‌ها یکنواخت نبود. اگر یک تغییر در سلولی رخ می‌داد که هنوز قرار بود تقسیم شود، سلول‌های حاصل از آن می‌توانستند همان تغییر را به ارث ببرند. به این ترتیب یک لکه از رنگ روی دانه می‌توانست از یک رویداد در دوره رشد خبر بدهد. جای لکه‌ها، شمار آن‌ها و تفاوت‌شان در نسل‌های بعد برای او اهمیت داشت. این مشاهده زمانی ارزش بیشتری پیدا می‌کرد که می‌شد آن را با وضع کروموزوم‌ها و نشانه‌های دیگری که در همان گیاه دنبال می‌شدند کنار هم گذاشت.^{۳، ۴، ۱۰}

او دو عنصر را در این پژوهش با نام‌های اختصاری دی‌اس و ای‌سی از هم متمایز کرد. رفتار یکی از آن‌ها در حضور دیگری فرق می‌کرد و تغییر محل این عناصر می‌توانست بر ظاهر صفت‌هایی مانند رنگ اثر بگذارد. مک‌کلینتاک در ۱۹۵۰ گزارشی درباره این یافته‌ها نشر کرد و در ۱۹۵۱ در نشست علمی کولد اسپرینگ هاربر شرح گسترده‌تری از کار داد. در آن گزارش‌ها، رنگ دانه راهی بود برای این‌که تغییر ارثی از روی نتیجه‌ای قابل مشاهده دنبال شود. برچسب‌ها و ثبت نسل‌ها به پژوهش‌گر امکان می‌دادند میان رویدادهای جداگانه در گیاهان مختلف فرق بگذارد.^{۳، ۴، ۱۰}

مک‌کلینتاک در سخنرانی نوبل به کارهای میانه دهه ۱۹۴۰ برگشت و توضیح داد که بعضی تغییرها پیش از دیدن‌شان قابل پیش‌بینی نبودند. باید رویداد را در چند مورد دنبال می‌کرد تا الگویش را بفهمد. در روایت بنیاد نوبل، او درباره اهمیت پی‌گیری یک گیاه در طول رشد گفته است «اگر گیاه را تا آخر دنبال نکنم، حس می‌کنم داستانش را نمی‌دانم». برای خواننده‌ای که فقط یک دانه رنگی را می‌بیند، بخش بزرگ کار در همان فاصله زمانی نهفته است. تا فصل بعد می‌توانست روشن شود که تغییر به نسل دیگر رسیده و در چه شرایطی دوباره دیده می‌شود.^{۳، ۴، ۷}

سال‌هایی که موضوع پژوهش عوض شد

پیش از مقاله ۱۹۵۰، مک‌کلینتاک در میان همکارانش شناخته شده بود. در ۱۹۴۴ به آکادمی ملی علوم امریکا راه یافت و در سال بعد به ریاست انجمن ژنتیک امریکا انتخاب شد. پذیرفتن توضیحش درباره عناصر متحرک زمان بیشتری گرفت. یادداشت‌های آرشیفی و کتابخانه ملی طب امریکا از تردید برخی همکاران و از ادامه گفت‌وگوی او با جمعی از پژوهش‌گران خبر می‌دهند. در دهه‌های بعد، با ثبت نمونه‌های دیگری از جابه‌جایی عناصر ژنتیکی در موجودات دیگر، اهمیت مشاهدات او برای گروه بزرگ‌تری از پژوهش‌گران روشن شد.^{۱، ۴، ۷، ۹}

مک‌کلینتاک در ۱۹۵۷ برای بررسی گونه‌های محلی جواری در امریکای مرکزی و جنوبی کمک‌هزینه گرفت. بخشی از کار او در سال‌های بعد به سفر، دیدن نمونه‌های جواری در ناحیه‌های مختلف و همکاری با پژوهش‌گران محلی گذشت. تفاوت میان جواری‌هایی که در جاهای مختلف کاشته می‌شدند، پرسشی جداگانه درباره پیشینه و تنوع این گیاه پیش می‌کشید. حاصل بخشی از پژوهش‌های چندساله در ۱۹۸۱ در اثری درباره ساختار کروموزومی انواع جواری نشر شد. پژوهش او در این سال‌ها هم از مقایسه نمونه‌هایی پیش می‌رفت که محل و پیشینه‌شان ثبت شده بود.^{۲، ۶، ۹}

انجمن فلسفی امریکا پیش‌نویس دست‌نویس سخنان مک‌کلینتاک برای ضیافت نوبل را نیز نگهداری می‌کند. در آن نوشته، او از تنهایی در بعضی سال‌های کار و دشواری رساندن معنای یافته‌هایش به دیگران یاد کرده است. در همان آرشیف، سند عضویتش در انجمن از ۱۹۴۶ هم وجود دارد. این دو کاغذ به دو بخش متفاوت از زندگی پژوهشی او مربوط‌اند. همکارانش از سال‌های پیش برای کار او درباره کروموزوم‌ها ارزش قایل بودند و در عین حال برای فهمیدن پیامد جابه‌جایی عناصر ژنتیکی، به شواهد و زبان مشترک بیشتری نیاز بود.^{۱، ۷، ۹}

در هشتم دسمبر ۱۹۸۳، مک‌کلینتاک در سخنرانی نوبل در استکهلم از این گفت که مجموعه ماده ارثی در برابر تغییرهای مختلف چه پاسخ‌هایی می‌دهد. عنوان سخنرانی به پرسش‌هایی گسترده‌تر از رنگ دانه اشاره داشت، اما در توضیح آن‌ها دوباره به تجربه‌های قدیمی جواری برگشت. او هشتادویک‌ساله بود. چند دهه پیش، برای ثبت یک تغییر، روی کاغذی کنار گیاه یا در دفترش یادداشت گذاشته بود. در استکهلم، شواهدی که از همان یادداشت‌ها و نمونه‌ها به دست آمده بود، راهی برای حرف‌زدن درباره تغییر جای بخش‌هایی از ماده ارثی فراهم کرد.^{۱، ۳، ۴}

منابع و اعتبار عکس‌ها

1. انجمن فلسفی امریکا، اسناد و اشیای پژوهشی مک‌کلینتاک.
2. لابراتوار کولد اسپرینگ هاربر، زمین پژوهشی و مجموعه دانه‌های جواری.
3. باربارا مک‌کلینتاک، مقاله ۱۹۵۰ درباره تغییرهای ارثی در جواری.
4. باربارا مک‌کلینتاک، متن سخنرانی نوبل ۱۹۸۳.
5. دانشگاه کرنل، زندگی‌نامه علمی و کارهای دوره کرنل.
6. لابراتوار کولد اسپرینگ هاربر، مجموعه شخصی مک‌کلینتاک.
7. بنیاد نوبل، روایت کار مک‌کلینتاک در ژنتیک جواری.
8. هریت کریتون و باربارا مک‌کلینتاک، مقاله تبادل کروموزومی در جواری، ۱۹۳۱.
9. کتابخانه ملی طب امریکا، یادداشت تاریخی و آرشیف مک‌کلینتاک.
10. آرشیف دیجیتال آثار مک‌کلینتاک، از جمله کارهای ۱۹۵۰ و ۱۹۵۱.
11. عکس شاخص، مک‌کلینتاک در لابراتوار، ۱۹۴۷. عکاس ثبت نشده، آرشیف مؤسسه اسمیتسونین، نسخه آرشیفی در ویکی‌مدیا کامنز، بدون محدودیت شناخته‌شده حق نشر.