バーバラ・マクリントック：トランスポゾン発見者・トウモロコシ細胞遺伝学者（1983年ノーベル賞）

トランスポゾン発見で遺伝子制御概念を刷新したトウモロコシ細胞遺伝学者バーバラ・マクリントックの生涯と1983年ノーベル賞受賞業績を詳述。

バーバラ・マクリントック（Barbara McClintock、1902年6月16日 - 1992年9月2日）は、アメリカの生物学者。彼女は、トウモロコシの遺伝を研究した著名な細胞遺伝学者でした。マクリントックは1983年にノーベル生理学・医学賞を受賞しています。

マクリントックは1927年にコーネル大学で植物学の博士号を取得しました。トウモロコシの細胞遺伝学は、彼女のキャリアの残りの部分の研究の焦点でした。

1920 年代後半から、マクリントックは、トウモロコシの生殖の過程で染色体がどのように変化するかを研究しました。彼女は、染色体が情報を交換するメカニズムである減数分裂期の交叉による遺伝子組み換えを顕微鏡で観察しました。

彼女は、トウモロコシの最初の遺伝地図を作成し、テロメアとセントロメアの役割を実証しました。これらは、遺伝情報の保存に重要な染色体の領域です。

その中でも特に優れた人物として認められ、名誉あるフェローシップを授与され、1944年には国立科学アカデミー会員に選出されました。

1940 年代から 1950 年代にかけて、マクリントックは転位を発見し、それを利用して、遺伝子が物理的な特徴をオンにしたりオフにしたりすることにどのように関わっているかを示しました。彼女は、トウモロコシのある世代から次の世代への遺伝情報の制御を説明するための理論を開発しました。彼女の研究とその意味合いについて懐疑的な意見に遭遇したため、1953年にデータの発表を中止しました。その後、南アメリカのトウモロコシ種族の細胞遺伝学の大規模な研究を行いました。

マクリントックの研究は、1940年代と1950年代に彼女がトウモロコシの研究で示した遺伝子変化と遺伝子調節の背後にあるメカニズムを研究者が発見したことで、1960年代と1970年代によく理解されるようになりました。

トランスポゾンの発見により、この分野への貢献が認められ、ノーベル賞を受賞した唯一の女性であり、「生理学・医学」の部門で不動のノーベル賞を受賞した。

業績の詳細と方法

マクリントックは、顕微鏡を用いた染色体の直接観察と、トウモロコシの穀粒（コーンカーネル）に見られる模様（モザイク）を結びつけることで、遺伝子の位置や挙動を解析しました。彼女は染色体の破断、転座（遺伝子や染色体片の移動）、およびこれらが表現型に与える影響を詳細に記録し、染色体地図を作成しました。こうした古典的な細胞遺伝学的手法により、遺伝子の物理的な動きや相互作用を示す強い証拠を得ました。

「制御要素（controlling elements）」とトランスポゾン

1940年代から50年代にかけて、マクリントックは「制御要素（controlling elements）」と呼んだ一連の現象を記述しました。後にこれらは一般にトランスポゾン（いわゆる「ジャンプする遺伝子」）として知られるようになり、遺伝子が染色体上で位置を変えたり周囲の遺伝子の働きをオン／オフしたりする能力を持つことを示しました。彼女はこれを用いて、色素の発現が世代間でどのように変化するか、あるいは同一個体内でモザイク模様が生じる理由を説明しました。

当時の評価と後の再評価

当初、マクリントックの提案は多くの遺伝学者には理解しにくく、彼女の解釈は受け入れられにくい時期がありました。そのため1950年代に公の場での発表を控えることもありました。しかし1960年代以降、分子生物学の発展により、バクテリアや高等生物でトランスポゾン類似の機構が見つかり、彼女の観察と理論は正当化・支持されるようになりました。この再評価が最終的に1983年のノーベル賞受賞へとつながりました。

影響と遺産

マクリントックの発見は、遺伝子制御、ゲノムの可塑性、そして進化における遺伝子の動的役割に関する理解を大きく変えました。現代では、トランスポゾンは多くの生物のゲノムに広く存在し、遺伝子発現の調節、ゲノム再編、疾患との関連など、多方面で重要な役割を果たしていることが明らかになっています。彼女の細胞遺伝学的手法と観察眼は、今日の分子遺伝学やエピジェネティクス研究にも大きな示唆を与えています。

受賞・栄誉

彼女は1944年の国立科学アカデミー選出をはじめ、多くの学術的栄誉を受けました。最もよく知られているのは、トランスポゾンの重要性が国際的に認められた結果として与えられた1983年のノーベル生理学・医学賞であり、同賞を単独で受賞した女性の先駆けとなりました。

人物像

マクリントックは観察力と粘り強さで知られ、長年にわたって単一の実験系（トウモロコシ）を深く掘り下げ続けました。彼女の研究姿勢は、細胞や染色体の微細な変化にも注目することの重要性を示し、多くの後進研究者に影響を与えました。

まとめ

バーバラ・マクリントックは、トウモロコシを用いた綿密な細胞遺伝学的研究を通じて、遺伝子が動き、遺伝子発現を調節するという概念を確立し、現代遺伝学に不可欠な「トランスポゾン」の概念を打ち立てました。彼女の業績は、遺伝学・分子生物学・進化学にわたる広範な分野に持続的な影響を与え続けています。

制御要素の発見

1944年の夏、マクリントックはコールドスプリングハーバー研究所で、トウモロコシの種子の色のパターンの継承に関する体系的な研究を開始しました。1948年の初め、彼女は2つの遺伝的座位、ディソシエーターとアクティベーターが染色体上でトランスポーズ（位置を変えること）できるという驚くべき発見をしました。

マクリントックはまた、Dsのトランスポジションと細胞内のAcコピーの数によって決定されることを発見した。

1948年から1950年にかけて、彼女は、これらの移動性要素が遺伝子の作用を阻害したり、調節したりすることで遺伝子を制御しているという理論を確立しました。彼女は、これらを遺伝子と区別するために、解離子と活性化子を「制御ユニット」（後に「制御要素」と呼ぶ）と呼んでいた。

彼女は、同一のゲノムを持つ細胞からなる複雑な多細胞生物が、異なる機能を持つ細胞を持つことを、遺伝子制御によって説明できることを示唆した。マクリントックの発見は、ゲノムは世代間に渡される静的な命令の集合であるという概念に挑戦した。

1950年、彼女はAc/Dsに関する研究と遺伝子調節に関する考え方を論文で報告した。1951年夏、コールドスプリングハーバー研究所で開催された年次シンポジウムで、トウモロコシの遺伝子変異性に関する研究を報告した。

マクリントックの要素制御と遺伝子制御に関する研究は難しく、同時代の研究者にはすぐには理解されず、受け入れられませんでした。それにもかかわらず、マクリントックは要素の制御に関するアイデアを発展させ続けました。彼女は1953年に論文を発表し、その中ですべての統計データを発表し、1950年代を通して大学で講義を行い、自分の研究について話しました。彼女は問題の調査を続け、サプレッサー・ミュータ（Spm）と呼ばれる新しい要素を発見しましたが、これはAc/Dsに似ているものの、より複雑な挙動を示します。

トウモロコシの元素とモザイク色の制御におけるＡｃ／Ｄｓの関係。10の種子は無色で、Ac元素は存在せず、Dsはアントシアニンと呼ばれる有色顔料の合成を阻害する。11～13では、Acのコピーが1個存在する。Dsが移動してアントシアニンが生成され、モザイク状になります。14枚目のカーネルではAcが2つ、15枚目では3つ存在しています。

質問と回答

Q:バーバラ・マクリントックはいつ生まれましたか?

Q: どこの大学に通っていたのですか?

Q:その後、彼女はどのような研究に専念したのでしょうか?

Q:1940年代から1950年代にかけて、マクリントックはどのようなことを発見したのでしょうか?

Q: 彼女はいつ米国科学アカデミーの会員に選ばれたのですか?

Q:マクリントックはなぜ1953年にデータの公表をやめたのですか?

Q:遺伝学研究への貢献で、彼女はどんな賞をもらったのですか?

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