บาร์บารา แมกคลินทอกค์ ค้นพบ “ยีนกระโดด” ที่ไม่มีใครยอมเชื่อว่ามีจริง

บาร์บารา แมกคลินทอกค์ (Barbara McClintock) เป็นนักเซลล์พันธุศาสตร์ผู้ไขความลับของการถ่ายทอดพันธุกรรมระดับเซลล์หลายอย่างโดยเฉพาะอย่างยิ่งการค้นพบ “ยีนกระโดด” แมกคลินทอกค์ศึกษาโครโมโซมของข้าวโพดอย่างลึกซึ้งจนกระทั่งสามารถทำแผนที่พันธุกรรมของข้าวโพดได้เป็นคนแรก และยังเป็นผู้พิสูจน์เรื่องการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมข้ามโครโมโซม เธอทำวิจัยเกี่ยวกับโครโมโซมของข้าวโพดอย่างต่อเนื่องจนค้นพบ “ยีนกระโดด” หรือสารพันธุกรรมที่สามารถย้ายตำแหน่งไปมาในโครโมโซมได้ซึ่งเป็นเรื่องใหม่และไม่มีใครยอมเชื่อเธอเลย แต่หลายปีต่อมามีนักวิทยาศาสตร์พบว่าสิ่งที่เธอค้นพบเป็นเรื่องจริงและมีความสำคัญต่อวิชาพันธุศาสตร์อย่างยิ่ง จึงทำให้เธอได้รับรางวัลโนเบลหลังจากที่ต้องรอนานกว่า 30 ปี

 
เด็กหญิงเก่งมุ่งสู่ฝันแม้แม่ไม่สนับสนุน

บาร์บารา แมกคลินทอกค์ เป็นชาวอเมริกัน เกิดเมื่อปี 1902 ที่เมืองฮาร์ตเฟิร์ด รัฐคอนเนทิคัต ตอนเป็นเด็กเล็กเธอชอบอยู่โดดเดี่ยวคนเดียว แม้จะสนิทกับพ่อแต่ค่อนข้างมีปัญหากับแม่ พอเข้าโรงเรียนเธอก็ฉายแววความเก่งจนคุณครูทำนายว่าเธอจะได้เป็นอาจารย์ที่มหาวิทยาลัย แต่สิ่งนั้นกลับสร้างความหวาดหวั่นให้กับแม่ของเธอ เพราะมันเป็นสิ่งแปลกประหลาดในยุคนั้นและแม่กลัวว่าเธอจะหาคนที่จะแต่งงานด้วยไม่ได้ เมื่อเธอเรียนจบชั้นมัธยมในปี 1919 และต้องการเรียนต่อที่มหาวิทยาลัยคอร์เนล แม่ของเธอไม่สนับสนุนและปฏิเสธที่จะส่งเธอไปเรียนตามที่ต้องการ จึงเป็นปัญหายืดเยื้ออยู่นาน ยังดีที่ในที่สุดพ่อของเธอตัดสินใจอนุญาตให้เธอไปเรียนได้ก่อนหมดเขตการลงทะเบียนเรียน เธอจึงเข้าเรียนที่มหาวิทยาลัยคอร์เนลในปีนั้นได้ทันอย่างเฉียดฉิว

พอเข้าเรียนมหาวิทยาลัยนิสัยชอบอยู่คนเดียวของแมกคลินทอกค์ค่อยๆจางหายไป เธอร่วมทำกิจกรรมกับเพื่อนนักศึกษาหลายอย่าง รวมทั้งเข้าร่วมในวงดนตรีแจ๊สและยังได้รับเลือกเป็นประธานนักศึกษาผู้หญิงชั้นปีที่ 1 อีกด้วย แมกคลินทอกค์เลือกเรียนวิชาพฤกษศาสตร์ เธอได้เรียนวิชาพันธุศาสตร์เป็นครั้งแรกในปี 1921 เธอชอบมากและทำได้ดีมากด้วย ความโดดเด่นในวิชาพันธุศาสตร์ของแมกคลินทอกค์สร้างความประทับใจให้กับ C. B. Hutchison อาจารย์ผู้สอนวิชานี้มาก ถึงกับเชิญเธอให้เข้าเรียนวิชานี้ในระดับปริญญาโททั้งๆที่เธอยังไม่จบปริญญาตรี เมื่อเรียนจบปริญญาตรีในปี 1923 แมกคลินทอกค์จึงเลือกเรียนต่อด้านพันธุศาสตร์และได้รับปริญญาเอกในปี 1927 แต่ยังคงเป็นสาขาพฤกษศาสตร์ เนื่องจากในตอนนั้นมหาวิทยาลัยคอร์เนลยังไม่อนุญาตให้ผู้หญิงเรียนวิชาเอกพันธุศาสตร์

 
เปิดโลกเซลล์พันธุศาสตร์ด้วยข้าวโพด

หลังเรียนจบแมกคลินทอกค์ได้รับการแต่งตั้งเป็นผู้สอนวิชาพฤกษศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยคอร์เนลและทำงานวิจัยไปด้วย งานวิจัยของเธอมุ่งศึกษาด้านพันธุศาสตร์ในระดับเซลล์ โดยเฉพาะยีนและโครโมโซม เมื่อกว่า 70 ปีก่อน Gregor Mendel ได้ทดลองผสมพันธ์ุ “ถั่วลันเตา” นับพันครั้งเพื่อศึกษาติดตามการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากรุ่นสู่รุ่นจนนำไปสู่การค้นพบกฎการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม สำหรับแมกคลินทอกค์เธอศึกษาจาก “ข้าวโพด” โดยใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดูโครงสร้างและลักษณะของยีนและโครโมโซม รวมทั้งการเปลี่ยนแปลงต่างๆของยีนและโครโมโซมที่เกิดขึ้นในระหว่างการผสมพันธุ์ แล้วนำไปตรวจสอบเปรียบเทียบกับลักษณะการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่เกิดขึ้นจริงในรุ่นลูกรุ่นหลาน

แมกคลินทอกค์พัฒนาเทคนิคการส่องดูโครโมโซมของข้าวโพดด้วยกล้องจุลทรรศน์โดยการใช้สีย้อมซึ่งช่วยให้งานวิจัยของเธอก้าวหน้าไปอย่างมาก ด้วยเทคนิคการย้อมสีด้วยสารสีแดงหรือคาร์มีน (carmine) ทำให้เธอสามารถรู้ลักษณะโครงสร้างโครโมโซมของข้าวโพดทั้ง 10 คู่ และสามารถทำแผนที่พันธุกรรมของข้าวโพดได้เป็นคนแรก แมกคลินทอกค์ตีพิมพ์ผลงานสำคัญชิ้นนี้ในปี 1931 และในปีเดียวกันเธอกับเพื่อนร่วมงาน Harriet Creighton ได้สร้างผลงานสำคัญมากอีกอย่างหนึ่งคือพิสูจน์ได้ว่าการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมข้ามโครโมโซมหรือ Chromosomal crossover ที่เกิดขึ้นในระหว่างช่วงการแบ่งตัวของเซลล์สืบพันธ์ในระยะไมโอซิส (Meiosis) มีความเชื่อมโยงกับการรวมตัวใหม่ของโครโมโซมที่ถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมสู่รุ่นต่อไป

 
อุปสรรคบนเส้นทางของนักวิจัยผู้หญิง

ดูเหมือนว่าการเริ่มต้นในฐานะนักวิจัยของแมกคลินทอกค์จะไปได้สวย เพราะทำงานเพียงไม่กี่ปีก็สามารถสร้างผลงานสำคัญหลายชิ้น แต่เอาเข้าจริงความก้าวหน้าในตำแหน่งทางวิชาการและเงินเดือนสำหรับนักวิจัยผู้หญิงยุคนั้นมิใช่เรื่องง่าย อุปสรรคสำคัญคือการกีดกันและการไม่ยอมรับความสามารถของผู้หญิงว่ามีทัดเทียมกับผู้ชาย อันเป็นความเชื่อและทัศนคติที่ฝังแน่นมาแต่โบราณ เมื่อแมกคลินทอกค์พบว่ามหาวิทยาลัยที่เธอทำงานอยู่จะไม่จ้างศาสตราจารย์ที่เป็นผู้หญิง เธอจึงจำเป็นต้องหาสถาบันที่เหมาะสมกับตัวเอง ปี 1936 แมกคลินทอกค์ย้ายไปเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ของแผนกพฤกษศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยมิสซูรี ที่นี่เธอใช้การฉายรังสีเอ็กซ์ศึกษาการแยกตัวและการรวมตัวของโครโมโซมในเซลล์ข้าวโพด นำไปสู่การค้นพบกลไกสำคัญที่เรียกว่า Breakage Fusion Bridge cycle (BFB) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของความไม่เสถียรของโครโมโซม

แม้ว่างานวิจัยของเธอจะมีความก้าวหน้าและประสบผลสำเร็จด้วยดี แต่แมกคลินทอกค์ยังไม่สบายใจเกี่ยวกับความมั่นคงและความก้าวหน้าในหน้าที่การงานแบบเดียวกับที่เก่า ในปี 1941 หลังจากทำงานที่มหาวิทยาลัยมิสซูรีได้ราว 5 ปี แมกคลินทอกค์ได้ย้ายไปทำงานที่ห้องปฏิบัติการ Cold Spring Harbor Laboratory ในรัฐนิวยอร์ก โดยตอนแรกทำงานในฐานะศาสตราจารย์อาคันตุกะก่อนที่จะได้รับตำแหน่งถาวรในฐานะนักวิจัยที่ไม่ต้องสอนหนังสือ เธอจึงทำงานวิจัยอยู่ที่นี่จนเกษียณอายุ พร้อมกับสร้างผลงานสำคัญหลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการค้นพบว่ายีนบนโครโมโซมมิได้อยู่ในตำแหน่งที่แน่นอนตลอดเวลาตามที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อถือกันมานาน

 
ค้นพบ “ยีนกระโดด” ที่ไม่มีใครยอมเชื่อ


ที่ห้องปฏิบัติการ Cold Spring Harbor Laboratory ช่วงแรกแมกคลินทอกค์ยังคงศึกษาเกี่ยวกับ BFB ต่อไปจนถึงปี 1944 เธอจึงได้เริ่มทำการศึกษาอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับกลไกของรูปแบบสีของเมล็ดข้าวโพดที่มีลักษณะคล้ายโมเสกกับการถ่ายทอดทางพันธุกรรมซึ่งดูเหมือนไม่ค่อยจะแน่นอน โดยเธอได้ตรวจสอบโครโมโซมของรุ่นลูกหลานเปรียบเทียบกับโครโมโซมของบรรพบุรุษ เธอพบว่าโครโมโซมของลูกหลานดูเหมือนเป็นโครโมโซมรุ่นพ่อแม่ที่มีการจัดระเบียบใหม่ โครโมโซมบางส่วนถูกตัดออกและย้ายไปยังตำแหน่งใหม่ เธอได้ศึกษาจนค้นพบส่วนของโครโมโซมที่เธอเรียกว่า Dissociators (Ds) และ Activators (Ac) โดย Dissociator สามารถแยกโครโมโซมและเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของยีนรอบตัวได้แต่ต้องอยู่ในที่ที่มี Activators เท่านั้น และพบว่า Dissociators และ Activators สามารถย้ายที่ได้ คือสามารถเปลี่ยนตำแหน่งหรือกระโดดไปยังตำแหน่งต่างๆบนโครโมโซมได้

สิ่งที่แมกคลินทอกค์ค้นพบก็คือ “ยีนกระโดด” (Jumping gene หรือ Transposons) นั่นเอง ระหว่างปี 1948 – 1950 เธอได้พัฒนาทฤษฎีอธิบายว่ายีนกระโดดเหล่านี้ควบคุมยีนในการแสดงลักษณะทางพันธุกรรมอย่างไร จากนั้นจึงได้เริ่มเผยแพร่ผลงานการค้นพบของเธอ แต่เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ในตอนนั้นยังเชื่อว่ายีนมีตำแหน่งที่แน่นอนบนโครโมโซมแทบจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงอะไรเลย ดังนั้นผลงานที่เป็นเรื่องใหม่และก้าวหน้ามากๆของเธอจึงยังไม่เป็นที่ยอมรับ ทั้งๆที่ผลงานก่อนหน้านี้ของเธอได้รับการยกย่องมาก สำหรับแมกคลินทอกค์การค้นพบยีนกระโดดถือเป็นผลงานที่สำคัญที่สุดของเธอ ดังนั้นเธอจึงรู้สึกผิดหวังมากจนเลิกตีพิมพ์ผลงานเกี่ยวกับยีนกระโดดตั้งแต่ปี 1953

ทศวรรษต่อมาเริ่มมีนักวิทยาศาสตร์ค้นพบการควบคุมยีนและการย้ายตำแหน่งของยีนในแบคทีเรียและไวรัส ทฤษฏีการควบคุมยีนด้วยยีนกระโดดของแมกคลินทอกค์จึงค่อยๆได้รับการยอมรับและเชื่อถือเพิ่มขึ้นเป็นลำดับ ต่อมาการย้ายตำแหน่งของยีนเริ่มทวีความสำคัญในด้านภูมิคุ้มกันวิทยาและมะเร็ง และโดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิทยาศาสตร์ยังเห็นถึงความสำคัญที่เป็นไปได้ของนวัตกรรมใหม่ในการตัดต่อยีนหรือพันธุวิศวกรรม (Genetic Engineering) ในที่สุดแมกคลินทอกค์ก็ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปี 1983 ขณะที่เธอมีอายุ 81 ปี จากผลงานการค้นพบยีนกระโดดที่เธอเริ่มศึกษาเมื่อเกือบ 40 ปีก่อน ในปัจจุบันเราพบว่าครึ่งหนึ่งของจีโนมของมนุษย์สร้างขึ้นจากยีนกระโดด

 
นักวิทยาศาสตร์ผู้ไม่เคยหยุดทำงานวิจัย

แมกคลินทอกค์เกษียณอย่างเป็นทางการในปี 1967 และได้รับการแต่งตั้งเป็นสมาชิกดีเด่นของสถาบันคาร์เนกีแห่งวอชิงตันซึ่งทำให้เธอสามารถทำงานร่วมกับนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและเพื่อนร่วมงานในห้องปฏิบัติการ Cold Spring Harbor Laboratory ต่อไปได้เท่าที่ต้องการในฐานะนักวิทยาศาสตร์กิตติมศักดิ์ ยิ่งหลังจากได้รับรางวัลโนเบลเธอก็กลายเป็นผู้นำคนสำคัญในหมู่นักวิจัยทั้งหลาย แมกคลินทอกค์เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ทุ่มเทให้กับการทำงานวิจัยอย่างเต็มที่ เธอไม่เคยแต่งงานและไม่มีลูก เธอทำงานวิจัยเรื่อยมาจนกระทั่งเสียชีวิตอย่างสงบที่กรุงนิวยอร์กเมื่อปี 1992 มีอายุ 90 ปี

 

ข้อมูลและภาพจาก wikipedia, famousscientists, britannica


Leave a Reply

Your email address will not be published.