Barbara McClintock

Barbara McClintock verbrachte über sechs Jahrzehnte mit einer einzigen Pflanze: dem Mais. In den 1940er-Jahren bemerkte sie etwas, das die Lehrbücher ausschlossen. Gene sitzen nicht fest an ihrem Platz. Manche springen. Sie wandern innerhalb des Erbguts von einer Stelle zur anderen und schalten dabei Merkmale an oder aus. Für diese Entdeckung erhielt sie 1983 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin – als erste Frau, die ihn in dieser Kategorie ungeteilt bekam.¹ Zwischen Beobachtung und Auszeichnung lagen rund drei Jahrzehnte. So lange brauchte die Wissenschaft, um ihr zu glauben.

Barbara McClintock kam am 16. Juni 1902 in Hartford, Connecticut, zur Welt. Ihr Vater war Arzt, ihre Mutter Pianistin, Dichterin und Malerin.² Schon als Kleinkind galt sie als ungewöhnlich selbstständig. Zwischen ihrem dritten Lebensjahr und dem Schulbeginn lebte sie bei Tante und Onkel in Massachusetts.² 1908 zog die Familie nach Brooklyn.

Barbara liebte das Alleinsein, das Lesen und das bloße Nachdenken. 1918 machte sie ihren Abschluss an der Erasmus Hall High School.² Ihre Mutter hielt ein Studium für hinderlich. Ein Hochschulabschluss, so die Sorge, mache Töchter unattraktiv für eine Heirat. Außerdem fürchtete sie, Barbara könnte als Professorin enden – für sie ein Leben am Rand der Gesellschaft.² Erst wenige Tage vor Semesterbeginn griff der Vater ein. Daraufhin nahm Barbara 1919 den Zug nach Ithaca und schrieb sich an der Cornell University ein.²

Dort blühte sie auf. Sie wurde zur Klassensprecherin der Erstsemesterinnen gewählt und spielte Banjo in einer Jazzband.³ Vor allem aber fand sie ihr Lebensthema: die Genetik.

Die Zytogenetik verbindet zwei Blickwinkel: die Zelle unter dem Mikroskop und die Vererbung im Experiment. Sie untersucht den Bau und die Funktion der Chromosomen. Das sind die fadenförmigen Träger, auf denen die Gene liegen. Einfach gesagt macht die Zytogenetik sichtbar, wo ein Gen sitzt und was bei der Zellteilung mit ihm geschieht. In der Medizin nutzt man sie heute auch in der Zytogenetik am Knochenmark, um Chromosomenveränderungen bei Leukämien zu erkennen.

McClintock baute dieses Feld mit auf. 1929 wurde sie zur ersten Person, die alle zehn Mais-Chromosomen einzeln bestimmte.⁴ Möglich machte das eine bessere Färbemethode: Mit der Aceto-Karmin-Technik unterschied sie die Chromosomen klar. Noch im selben Jahr veröffentlichte sie das erste Chromosomendiagramm des Mais in der Fachzeitschrift Science.² Damit war die Grundlage für ein neues Feld gelegt.

Cornell ließ Frauen nicht zum Hauptfach Genetik zu. Der Stoff wurde im Pflanzenzucht-Department gelehrt, das keine Doktorandinnen aufnahm. McClintock studierte deshalb Botanik, mit Nebenfach Genetik.² Trotzdem wurde sie zum Kopf einer kleinen Gruppe um den Maisgenetiker Rollins Emerson, zu der auch George Beadle, Charles Burnham und Marcus Rhoades gehörten. Ihr Freund Rhoades schrieb später, ihre Zusammenarbeit habe die Maisgenetik überhaupt erst begründet.²

1931 lieferte McClintock zusammen mit der Doktorandin Harriet Creighton einen der wichtigsten Belege ihres Fachs. Beide zeigten am Mais, dass Chromosomen beim Crossing-over tatsächlich Stücke austauschen.² Damit war erstmals bewiesen, dass die Vererbung von Merkmalen einen sichtbaren, körperlichen Vorgang hat.

In den Jahren danach folgte Entdeckung auf Entdeckung. McClintock verband ringförmige Chromosomen mit gescheckten Farbmustern. 1934 beschrieb sie zudem den Nukleolus-Organisator: jene Stelle auf dem Chromosom, an der sich das Kernkörperchen bildet.² Schon vor ihrer berühmtesten Arbeit galt sie damit als eine der angesehensten Zytogenetikerinnen der Welt.

1933 erhielt McClintock ein Guggenheim-Stipendium, um in Berlin beim Genetiker Curt Stern zu arbeiten.¹ Doch Stern, der jüdischer Herkunft war, musste vor den Nationalsozialisten fliehen. Er verließ Deutschland noch vor ihrer Ankunft. McClintock reiste trotzdem nach Berlin. Dort traf sie auf Richard Goldschmidt, den Leiter des Kaiser-Wilhelm-Instituts. Auf dessen Rat ging sie an das Botanische Institut in Freiburg.¹

Die Stimmung bedrückte sie. Im April 1934 kehrte sie früher als geplant nach Cornell zurück. Später schrieb sie an Stern: „Ich hätte mir keinen schlechteren Zeitpunkt aussuchen können. Die allgemeine Moral der Wissenschaftler war alles andere als ermutigend. […] Die politische Lage und ihre verheerenden Folgen waren zu offensichtlich.“¹

1936 holte der Maisgenetiker Lewis Stadler sie als Assistenzprofessorin an die University of Missouri. Dort vertiefte sie ihre Arbeit mit Röntgenstrahlen, die Chromosomen aufbrechen. McClintock entdeckte Pflanzen, deren Chromosomen sich von selbst immer wieder brachen, verschmolzen und beim Zellteilen erneut zerrissen. 1938 beschrieb sie diesen „Breakage-Fusion-Bridge“-Zyklus.¹ Er wurde ihr wichtigstes Werkzeug, um tiefer ins Chromosom zu blicken.

Ihre Stellung blieb dennoch unsicher. McClintock wurde von Fakultätssitzungen ausgeschlossen.² Eine feste Professur war nicht in Sicht. „Ich bin Assistenzprofessorin mit 3.000 Dollar, und ich bin sicher, das ist für mich die Obergrenze“, schrieb sie 1940.¹ Daraufhin kündigte sie. Die Geschichte der Genetik ist voll solcher Brüche. Begabte Forscherinnen landeten in unsicheren, schlecht bezahlten Stellen. Für eigene Entdeckungen wurden sie oft nicht genannt.

Im Dezember 1941 bot ihr Milislav Demerec eine Einjahresstelle am Cold Spring Harbor Laboratory auf Long Island an. Aus dem einen Jahr wurde eine feste Anstellung.¹ Hier konnte McClintock endlich tun, was sie liebte: ausschließlich forschen, ohne Lehrverpflichtung. „Ich war so vertieft in meine Arbeit, dass ich es morgens kaum erwarten konnte aufzustehen und loszulegen“, erinnerte sie sich.³

Das Labor blieb bis zu ihrem Lebensende ihr wissenschaftliches Zuhause. 1967 ging sie offiziell in den Ruhestand und erhielt einen Distinguished Service Award der Carnegie Institution.¹ Als Forscherin emerita arbeitete sie danach einfach weiter. Ihr Werkzeug blieb dasselbe: das Maisfeld, das Mikroskop und ein Gespür für jede einzelne Pflanze. „Keine zwei Pflanzen sind genau gleich“, sagte sie. „Ich kenne jede Pflanze auf dem Feld. Ich kenne sie genau.“³

In den 1940er-Jahren untersuchte McClintock die gefleckten Farbmuster von Maiskörnern. Manche Körner waren gesprenkelt: farblos, mit braunen oder violetten Flecken. Dieses Muster wechselte von Generation zu Generation viel zu schnell für eine gewöhnliche Mutation.³ Also fragte sie: Was steuert das?

Die Antwort widersprach der herrschenden Lehre. McClintock fand heraus, dass bestimmte DNA-Abschnitte ihren Ort im Erbgut wechseln. Diese „springenden Gene“ oder Transposons setzen sich an neuer Stelle ins Chromosom ein und schalten benachbarte Gene an oder aus.⁵ Sie nannte das System Ac/Ds. Ds ist die Stelle, an der das Chromosom bricht. Ac ist das Element, das den Sprung auslöst und steuert.⁵

Ob ein Korn große oder winzige Flecken zeigt, hängt vom Zeitpunkt ab. Springt das Gen früh in der Entwicklung, vermehrt sich die betroffene Zelle vielfach. Der Fleck wird dann groß. Springt es spät, bleibt der Fleck klein.⁵ Aus den Farbmustern auf dem Maiskorn las McClintock so die Bewegung einzelner Gene ab.

Ein Transposon ist ein DNA-Abschnitt, der seine Position im Genom verändern kann. DNA-Transposons folgen dem Prinzip „Ausschneiden und Einfügen“. Ein Enzym, die Transposase, schneidet das Element heraus und setzt es an anderer Stelle wieder ein.⁵ Landet es mitten in einem Gen, stört es dessen Funktion. Verlässt es das Gen wieder, kann die ursprüngliche Funktion zurückkehren.⁵

Man unterscheidet zwei große Klassen. DNA-Transposons wandern direkt als DNA, also durch Ausschneiden und Einfügen. Retrotransposons gehen den Umweg über eine RNA-Kopie. Sie werden abgeschrieben und an neuer Stelle wieder in DNA zurückübersetzt. Das ist ein „Kopieren und Einfügen“.⁶ Deshalb können Retrotransposons ihre Zahl im Genom stark vergrößern.

Ja. Springende Gene stecken in fast allen Lebewesen, auch im Menschen. Rund 42 Prozent des menschlichen Genoms gehen auf Retrotransposons zurück. DNA-Transposons machen etwa zwei bis drei Prozent aus.⁶ Gefährlich sind sie allerdings nur manchmal. Springt ein Element in ein wichtiges Gen, kann es Krankheiten auslösen. Einige Krebsarten und Erbkrankheiten hängen damit zusammen.⁶ Zugleich sind Transposons ein Motor der Evolution. Sie sorgen für genomische Plastizität: Sie verschieben Bausteine, erzeugen neue Varianten und liefern damit Material, an dem die natürliche Auslese ansetzt.⁶

1951 stellte McClintock ihre Ergebnisse beim Jahressymposium in Cold Spring Harbor vor. Der Vortrag lief schlecht. Das Publikum reagierte ratlos, teils ablehnend. „Sie hielten mich für verrückt, völlig verrückt“, erinnerte sie sich.³ Daraufhin hörte sie auf, ihre Theorie zu veröffentlichen und auf Vorträgen zu verteidigen. Geforscht hat sie aber weiter. „Ich wusste einfach, dass ich recht hatte“, sagte sie später.³

Ihr Ruf als Experimentatorin litt darunter nie. Der Genetiker Alfred Sturtevant brachte die Lage auf den Punkt: „Ich habe kein Wort verstanden von dem, was sie gesagt hat. Aber wenn sie sagt, dass es so ist, dann ist es auch so.“² Das eigentliche Problem war begrifflicher Art. Bewegliche Gene passten nicht zu den festen Genkarten, auf denen die ganze Genetik aufbaute.² Selbst als Jahre später bewegliche Elemente in Bakterien auftauchten, stießen sie zunächst auf Skepsis.²

Dabei war McClintock ihrer Zeit auch theoretisch voraus. Sie beschrieb, wie ein Faktor die Aktivität anderer Gene steuert – noch bevor François Jacob und Jacques Monod ihr berühmtes Modell der Genregulation veröffentlichten.² Erst Mitte der 1960er-Jahre wendete sich das Blatt. Forscher fanden bewegliche Elemente in Bakterien, Viren und Hefen. Sie erkannten, dass solche Elemente sogar Antibiotika-Resistenzen zwischen Bakterien übertragen.¹ Damit bekam McClintock endlich die Bestätigung, die ihr so lange gefehlt hatte.

Schon lange vor dem Nobelpreis sammelte McClintock seltene Auszeichnungen. 1944 wurde sie als dritte Frau in die National Academy of Sciences gewählt. 1945 übernahm sie als erste Frau den Vorsitz der Genetics Society of America.¹ 1970 zeichnete man sie mit der National Medal of Science aus.² Präsident Richard Nixon überreichte ihr den Orden 1971.¹

Dann häuften sich die Ehrungen. 1981 war sie die erste Trägerin eines MacArthur-Stipendiums – verliehen auf Lebenszeit. Im selben Jahr erhielt sie den Wolf-Preis für Medizin und den Albert-Lasker-Preis. 1982 folgte der Louisa-Gross-Horwitz-Preis.²

1983 schließlich die höchste Ehrung. Mit 81 Jahren erhielt McClintock den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin „für ihre Entdeckung beweglicher genetischer Elemente“.¹ Die Auszeichnung galt also genau jener Arbeit über springende Gene, die man drei Jahrzehnte zuvor belächelt hatte. Sie blieb die erste und bislang einzige Frau, die diesen Preis ungeteilt erhielt.¹ McClintock heiratete nie und hatte keine Kinder. Ihr Leben galt der Forschung.

McClintocks Entdeckung steht heute im Zentrum der Genetik. Transposons erklären, wie sich Genome im Lauf der Evolution umbauen. Sie helfen zu verstehen, wie Bakterien Antibiotika-Resistenzen weitergeben. Und sie dienen im Labor als Werkzeug, um gezielt Gene auszuschalten.⁶ Auch die Forschung an den Chromosomen-Enden, den Telomeren, knüpfte an sie an: Die spätere Nobelpreisträgerin Elizabeth Blackburn nannte McClintocks frühe Arbeit als Anstoß für ihre eigene Entdeckung.²

Die öffentliche Anerkennung wuchs bis über ihren Tod hinaus. 2005 gab die US-Post eine 37-Cent-Briefmarke mit ihrem Porträt heraus. Die Serie „American Scientists“ ehrte vier Forschende: neben McClintock den Physiker Richard Feynman, den Mathematiker John von Neumann und den Thermodynamiker Josiah Willard Gibbs.⁴ McClintock starb am 2. September 1992 in Huntington, New York, im Alter von 90 Jahren.

Wenige Sätze fassen McClintocks Haltung so gut zusammen wie ihre eigenen. Über ihre Beharrlichkeit sagte sie: „Wenn du weißt, dass du auf dem richtigen Weg bist, wenn du dieses innere Wissen hast, dann kann dich niemand abbringen – egal, was sie sagen.“³

Über die Freiheit, falsch liegen zu dürfen, sagte sie 1983: „Über all die Jahre habe ich es wirklich genossen, meine Deutungen nicht verteidigen zu müssen. Ich konnte einfach mit größtem Vergnügen arbeiten.“³

Ihre Biografin Evelyn Fox Keller nannte McClintocks Arbeitsweise „a feeling for the organism“, ein Gespür für den Organismus. McClintock selbst brachte ihre Sicht auf einen Satz: „Im Grunde ist alles eins.“⁷