Esther Miriam Zimmer Lederberg (18 de diciembre de 1922 – 11 de noviembre de 2006) fue una microbióloga estadounidense y pionera de la genética bacteriana . Descubrió el fago lambda del virus bacteriano y el factor de fertilidad bacteriana F , ideó la primera implementación de la técnica de replicación en placa y amplió la comprensión de la transferencia de genes entre bacterias mediante transducción especializada .
Lederberg también fundó y dirigió el ahora desaparecido Centro de Referencia de Plásmidos de la Universidad de Stanford , donde mantuvo, nombró y distribuyó plásmidos de muchos tipos, incluidos aquellos que codifican resistencia a antibióticos , resistencia a metales pesados, virulencia , conjugación , colicinas , transposones y otros factores desconocidos.
Como mujer en un campo dominado por los hombres y esposa del premio Nobel Joshua Lederberg , Esther Lederberg luchó por obtener reconocimiento profesional. A pesar de sus descubrimientos fundamentales en el campo de la microbiología, nunca le ofrecieron un puesto fijo en una universidad. Los libros de texto a menudo ignoran su trabajo y atribuyen sus logros a su esposo.
Esther Miriam Zimmer fue la primera de dos hijos nacidos en el Bronx , Nueva York, en una familia de origen judío ortodoxo . [1] Sus padres fueron David Zimmer, un inmigrante de Rumania que tenía una imprenta, [2] y Pauline Geller Zimmer. Su hermano, Benjamin Zimmer, la siguió en 1923. Zimmer era una niña de la Gran Depresión , y su almuerzo era a menudo un trozo de pan cubierto con el jugo de un tomate exprimido. [1] Zimmer aprendió hebreo y utilizó esta habilidad para dirigir los seders de Pascua. [1]
Zimmer asistió a la Evander Childs High School en el Bronx, graduándose en 1938 a la edad de 15 años. [3] Se le concedió una beca para asistir al Hunter College de la ciudad de Nueva York a partir de ese otoño. [2] En la universidad, Zimmer inicialmente quería estudiar francés o literatura, pero cambió su campo de estudio a bioquímica en contra de la recomendación de sus profesores, que sentían que una mujer tendría más dificultades para seguir una carrera en las ciencias. [1] Trabajó como asistente de investigación en el Jardín Botánico de Nueva York , participando en la investigación sobre Neurospora crassa con el fitopatólogo Bernard Ogilvie Dodge . [1] Recibió una licenciatura en genética, [4] graduándose cum laude en 1942, a la edad de 19 años . [2]
Después de graduarse en Hunter, Zimmer fue a trabajar como asistente de investigación de Alexander Hollaender en la Carnegie Institution de Washington (más tarde Laboratorio Cold Spring Harbor ), donde continuó trabajando con N. crassa y publicó su primer trabajo en genética. [5] En 1944 ganó una beca para la Universidad de Stanford , trabajando como asistente de George Wells Beadle y Edward Tatum . [2] Cuando le pidió a Tatum que le enseñara genética , inicialmente se mostró reacio hasta que le hizo determinar por qué, en una botella de moscas de la fruta Drosophila , una mosca tenía ojos de diferente color que las demás. Esto lo resolvió con tanto éxito que Tatum la nombró su asistente . [2] Más tarde viajó al oeste a California, y después de un verano estudiando en la Estación Marina Hopkins de la Universidad de Stanford con Cornelius Van Niel , ingresó a un programa de maestría en genética. Stanford le otorgó un título de maestría en 1946. [4] Su tesis de maestría se tituló "Cepas mutantes de Neurospora deficientes en ácido para-aminobenzoico". [2] Ese mismo año, se casó con Joshua Lederberg , entonces estudiante de Tatum en la Universidad de Yale . [2] [6] Lederberg se mudó al Laboratorio Botánico Osborn de Yale y luego a la Universidad de Wisconsin después de que su esposo se convirtiera en profesor allí. [2] Allí realizó un doctorado. [6] De 1946 a 1949, recibió una beca predoctoral del Instituto Nacional del Cáncer . [4] Su tesis fue "Control genético de la mutabilidad en la bacteria Escherichia coli ". [7] Completó su doctorado bajo la supervisión de RA Brink en 1950. [1]
Lederberg permaneció en la Universidad de Wisconsin durante la mayor parte de la década de 1950. Fue allí donde descubrió el fago lambda , [8] realizó investigaciones tempranas sobre la relación entre la transducción y la lisogenia del fago lambda , descubrió el factor de fertilidad F de E. coli con Luigi Luca Cavalli-Sforza (que finalmente publicó con Joshua Lederberg), [9] ideó la primera implementación exitosa de la siembra de réplicas con Joshua Lederberg, [10] y ayudó a descubrir y comprender los mecanismos genéticos de la transducción especializada . Estas contribuciones sentaron las bases para gran parte del trabajo genético realizado en la segunda mitad del siglo XX. Debido a su trabajo, se la considera pionera en genética bacteriana. [11] En 1956, Esther y Joshua Lederberg fueron honrados por sus estudios fundamentales de genética bacteriana por la Sociedad de Bacteriólogos de Illinois, que les otorgó la Medalla Pasteur. [12]
Esther Lederberg fue la primera en aislar el bacteriófago λ . Informó por primera vez del descubrimiento en 1951 mientras era estudiante de doctorado y más tarde proporcionó una descripción detallada en un artículo de 1953 en la revista Genetics . [13] [8] Estaba trabajando con una cepa de E. coli K12 que había sido mutagenizada con luz ultravioleta. Cuando incubó una mezcla de la cepa mutante con su cepa parental E. coli K12 en una placa de agar, vio placas , que se sabía que eran causadas por bacteriófagos. La fuente del bacteriófago era la cepa parental K12. [8] El tratamiento con UV había "curado" el bacteriófago del mutante, haciéndolo sensible a la infección por el mismo bacteriófago que produjo el progenitor. El bacteriófago se denominó λ. [14] Sus estudios mostraron que λ tenía tanto un estilo de vida típico en el que el fago hacía rápidamente muchas copias de sí mismo antes de salir del huésped E. coli y un estilo de vida alternativo en el que el fago existía silenciosamente dentro de E. coli como simplemente otro marcador genético. [13] [15]
Esther y Joshua Lederberg demostraron que λ, en su forma quiescente, se mapeaba genéticamente cerca de los genes de E. coli necesarios para el metabolismo del azúcar galactosa ( gal ). Los Lederberg propusieron que el material genético de λ se integraba físicamente en el cromosoma junto a los genes gal y posteriormente se replicaba como un profago junto con el ADN de la bacteria huésped. [16] [2] Cuando más tarde se le pide al profago que abandone el huésped, debe separarse del ADN del huésped. Ocasionalmente, el ADN del fago que se separa va acompañado de ADN del huésped adyacente, que puede ser introducido en un nuevo huésped por el fago. Este proceso se llama transducción especializada . [17]
Tras la publicación de sus estudios sobre λ a lo largo de varios años, Lederberg presentó sus hallazgos en conferencias internacionales. En 1957, Lederberg dio una charla sobre la lisogenia de λ y la transducción especializada en el Simposio de Genética Bacteriana y Viral en Canberra , Australia. [18] [2] En 1958, presentó sus hallazgos sobre el mapeo de la estructura fina del locus gal en el 10.º Congreso Internacional de Genética en Montreal , Canadá. [2]
El descubrimiento del factor de fertilidad (factor F) por parte de Lederberg surgió directamente de sus experimentos para mapear la ubicación del profago lambda en el cromosoma de E. coli mediante cruces con otras cepas de E. coli con marcadores genéticos conocidos. Cuando algunos de los cruces no dieron lugar a recombinantes, sospechó que algunas de sus cepas de E. coli habían perdido un "factor de fertilidad". [19] En sus propias palabras:
En cuanto a la prueba de los marcadores disponibles... los datos mostraron que había un locus específico para la lisogenicidad... En el curso de dichos estudios de ligamiento [mapeo genético]... un día, no se recuperaron recombinantes... Exploré la noción de que había algún tipo de "factor de fertilidad" que, si no estaba presente, no generaba recombinantes. Para abreviar, lo llamé F. [19]
Trabajos posteriores de otros demostraron que el factor F es una secuencia de ADN bacteriano que alberga genes que permiten a una bacteria donar ADN a una bacteria receptora mediante contacto directo en un proceso llamado conjugación . La secuencia de ADN que codifica el factor F puede existir como un plásmido independiente o integrarse en el cromosoma de la célula bacteriana. [19]
El problema de reproducir colonias bacterianas en masa en la misma configuración geométrica que en la placa de agar original se resolvió con éxito por primera vez mediante la técnica de reproducción en placa, implementada por Esther y Joshua Lederberg. [20] Los científicos habían estado luchando por encontrar una solución confiable durante al menos una década antes de que los Lederberg la implementaran con éxito. Los precursores menos eficientes de la metodología fueron los palillos de dientes, el papel, los cepillos de alambre y los inoculadores de múltiples puntas. [21] La biógrafa Rebecca Ferrell cree que el método que inventó Lederberg probablemente se inspiró en el uso de la prensa de su padre en su trabajo, presionando una placa de colonias bacterianas sobre terciopelo estéril, después de lo cual se estampaban en placas de medios con diferentes ingredientes, dependiendo de los rasgos deseados que el investigador deseaba observar. [2]
Los Lederberg utilizaron el método de replicación en placa para demostrar que los mutantes resistentes a los bacteriófagos y a los antibióticos surgían en ausencia de fagos o antibióticos. [22] La naturaleza espontánea de las mutaciones fue demostrada previamente por Luria y Delbrück . Sin embargo, muchos científicos no lograron comprender los argumentos matemáticos de los hallazgos de Luria y Delbrück, y su artículo fue ignorado o rechazado por otros científicos. La controversia fue resuelta por el simple experimento de replicación en placa de los Lederberg. [23] [21]
Esther Lederberg regresó a Stanford en 1959 con Joshua Lederberg. Permaneció en Stanford durante el resto de su carrera de investigación, dirigiendo el Centro de Referencia de Plásmidos (PRC) en la Facultad de Medicina de Stanford de 1976 a 1986. [24] Como directora del PRC, organizó y mantuvo un registro de los plásmidos, transposones y secuencias de inserción del mundo . [2] Inició el sistema de denominación de secuencias de inserción y transposones de forma secuencial comenzando con IS 1 y Tn 1. [25] [26] La numeración secuencial continuó hasta su jubilación. [25]
Se retiró de su puesto en el Departamento de Microbiología e Inmunología de Stanford en 1985, pero continuó su trabajo en el PRC como voluntaria. [27]
El microbiólogo Stanley Falkow dijo de Esther Lederberg que "experimentalmente y metodológicamente era un genio en el laboratorio". [28] Sin embargo, aunque Esther Lederberg fue una científica investigadora pionera, enfrentó desafíos significativos como mujer científica en los años 1950 y 1960.
Después de sus descubrimientos fundamentales del factor F y λ en la escuela de posgrado, Joshua Lederberg le impidió realizar experimentos adicionales para dar seguimiento a sus descubrimientos. Según Esther, Joshua, como su asesor de tesis, quería que terminara su disertación de doctorado. Su asesor de posgrado, RA Brink, puede no haber reconocido la importancia de sus descubrimientos. Ella podría haber sido plenamente reconocida por sus descubrimientos si se le hubiera permitido perseguirlos de inmediato. En cambio, la demora dañó su legado como científica investigadora independiente, y sus hallazgos sobre el sexo bacteriano ahora se atribuyen principalmente a su esposo. [29] De hecho, la mayoría de los libros de texto destacan el papel de Joshua Lederberg en los descubrimientos realizados conjuntamente con Esther. [12] La falta de crédito que se le da a Esther Lederberg por el desarrollo de la técnica de replicación en placa se ha citado como un ejemplo del efecto Matilda , en el que los descubrimientos hechos por mujeres científicas se atribuyen injustamente a sus colegas masculinos. [30] Cuando Joshua ganó el Premio Nobel en 1958, los centros de investigación que lo reclutaban veían a Esther como su esposa y asistente de investigación, más que como una científica independiente. [31]
Lederberg fue excluida de la redacción de un capítulo en el libro de 1966 Phage and the Origins of Molecular Biology , una conmemoración de la biología molecular. Según la historiadora de la ciencia Prina Abir-Am, su exclusión fue "incomprensible" debido a sus importantes descubrimientos en la genética de los bacteriófagos. Abir-Am atribuyó su exclusión en parte al sexismo que prevaleció durante la década de 1960. [32]
Como escribió más tarde Luigi Luca Cavalli-Sforza : "La Dra. Esther Lederberg ha disfrutado del privilegio de trabajar con un marido muy famoso. Esto ha sido a veces también un revés, porque inevitablemente no se le ha reconocido tanto como realmente merecía. Sé que muy pocas personas, si es que hay alguna, han tenido el beneficio de tener un compañero de trabajo tan valioso como Joshua". [33] [2] Su marido Joshua reconoció su trabajo y sus contribuciones. Cuando la pareja asistió al Simposio Cold Spring Harbor de 1951, habló sobre el trabajo doctoral de Esther sobre E. coli y la reconoció como segunda autora. [2] Ferrell señala, sin embargo, que no reconoció más tarde su trabajo cuando escribió un relato autobiográfico de su descubrimiento de la recombinación genética en bacterias. [2]
Lederberg fue una defensora de sí misma y de otras mujeres durante los primeros años de la segunda ola del feminismo . [34] Como muchas otras científicas de la Universidad de Stanford, Lederberg luchó por el reconocimiento profesional. Cuando su marido empezó a ejercer como director del departamento de genética de Stanford en 1959, ella y otras dos mujeres presentaron una petición al decano de la facultad de medicina por la falta de mujeres en la facultad. Finalmente fue designada para un puesto de profesora asociada de investigación en el departamento de microbiología e inmunología, pero el puesto no era titular. [1] Según Abir-Am, Esther tuvo que luchar para seguir empleada en Stanford después de divorciarse de Joshua. [35] Más tarde, en 1974, como científica senior, se vio obligada a pasar a un puesto de profesora adjunta de microbiología médica, lo que en realidad era una degradación. Su nombramiento a corto plazo se renovaría de forma continua y dependía de que consiguiera financiación para una subvención. [1]
Lederberg, músico de toda la vida, fue una devota de la música antigua y disfrutaba tocando música medieval, renacentista y barroca con instrumentos originales. [2] [36] Tocaba la flauta dulce y en 1962 fundó la Mid-Peninsula Recorder Orchestra, que toca composiciones desde el siglo XIII hasta la actualidad. [37]
Lederberg también amaba las obras de Charles Dickens y Jane Austen . Perteneció a sociedades dedicadas a estudiar y celebrar a estos dos autores, la Dickens Society de Palo Alto y la Jane Austen Society . [38]
Se casó con Joshua Lederberg en 1946; se divorciaron en 1968. [4] En 1989, conoció a Matthew Simon, un ingeniero que compartía su interés por la música antigua. [22] Se casaron en 1993 y permanecieron casados por el resto de su vida. [2]
Murió en Stanford, California, el 11 de noviembre de 2006, de neumonía e insuficiencia cardíaca congestiva a la edad de 83 años. [27]