Thomas Hunt Morgan

Thomas Hunt Morgan (25 de septiembre de 1866 - 4 de diciembre de 1945) fue un biólogo evolutivo, genetista, embriólogo y autor científico estadounidense que ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1933 por sus descubrimientos que aclararon el papel que desempeña el cromosoma en la herencia.

Morgan recibió su Ph.D. de la Universidad Johns Hopkins en zoología en 1890 e investigó la embriología durante su mandato en Bryn Mawr. Tras el redescubrimiento de la herencia mendeliana en 1900, Morgan comenzó a estudiar las características genéticas de la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. En su famoso Fly Room en el Schermerhorn Hall de la Universidad de Columbia, Morgan demostró que los genes se transportan en los cromosomas y son la base mecánica de la herencia. Estos descubrimientos formaron la base de la ciencia moderna de la genética.

Durante su distinguida carrera, Morgan escribió 22 libros y 370 artículos científicos. Como resultado de su trabajo, Drosophila se convirtió en un importante organismo modelo en la genética contemporánea. La División de Biología que estableció en el Instituto de Tecnología de California ha producido siete ganadores del Premio Nobel.

Temprana edad y educación

Morgan nació en Lexington, Kentucky, hijo de Charlton Hunt Morgan y Ellen Key Howard Morgan. Parte de una línea de dueños de plantaciones y esclavos del sur por parte de su padre, Morgan era sobrino del general confederado John Hunt Morgan; su bisabuelo John Wesley Hunt había sido el primer millonario al oeste de las montañas Allegheny. A través de su madre, era bisnieto de Francis Scott Key, el autor de "Star Spangled Banner", y John Eager Howard, gobernador y senador de Maryland. Después de la Guerra Civil, la familia atravesó tiempos difíciles con la pérdida temporal de los derechos civiles y algunos derechos de propiedad de quienes ayudaron a la Confederación. Su padre tuvo dificultades para encontrar trabajo en política y pasó gran parte de su tiempo coordinando reuniones de veteranos.

Comenzando a los 16 años en el Departamento Preparatorio, Morgan asistió al State College of Kentucky (ahora la Universidad de Kentucky). Se centró en la ciencia; disfrutó particularmente de la historia natural y trabajó con el Servicio Geológico de EE. UU. en sus veranos. Se graduó como valedictorian en 1886 con una licenciatura en ciencias. Después de un verano en la Escuela de Biología Marina en Annisquam, Massachusetts, Morgan comenzó sus estudios de posgrado en zoología en la recientemente fundada Universidad Johns Hopkins. Después de dos años de trabajo experimental con el morfólogo William Keith Brooks y de escribir varias publicaciones, Morgan fue elegible para recibir una maestría en ciencias del State College of Kentucky en 1888. La universidad requería dos años de estudio en otra institución y un examen de la universidad. facultad.La universidad le ofreció a Morgan una cátedra completa; sin embargo, eligió quedarse en Johns Hopkins y recibió una beca relativamente grande para ayudarlo a financiar sus estudios.

Bajo la tutela de Brooks, Morgan completó su trabajo de tesis sobre la embriología de las arañas marinas, recopiladas durante los veranos de 1889 y 1890 en el Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Massachusetts, para determinar su relación filogenética con otros artrópodos. Concluyó que con respecto a la embriología, estaban más estrechamente relacionados con las arañas que con los crustáceos. Con base en la publicación de este trabajo, Morgan recibió su Ph.D. de Johns Hopkins en 1890, y también recibió la Beca Bruce en Investigación. Usó la beca para viajar a Jamaica, las Bahamas y Europa para realizar más investigaciones.

Casi todos los veranos desde 1890 hasta 1942, Morgan regresó al Laboratorio de Biología Marina para realizar investigaciones. Se involucró mucho en el gobierno de la institución, incluso sirviendo como fideicomisario de MBL desde 1897 hasta 1945.

Carrera e investigación

Bryn mawr

En 1890, Morgan fue nombrado profesor asociado (y jefe del departamento de biología) en la escuela hermana de Johns Hopkins, Bryn Mawr College, en sustitución de su colega Edmund Beecher Wilson. Morgan impartió todos los cursos relacionados con la morfología, mientras que el otro miembro del departamento, Jacques Loeb, impartió los cursos de fisiología. Aunque Loeb se quedó solo un año, fue el comienzo de su amistad de por vida. Morgan daba clases de biología cinco días a la semana, dando dos conferencias al día. Con frecuencia incluía su propia investigación reciente en sus conferencias. Aunque era un maestro entusiasta, estaba más interesado en la investigación en el laboratorio. Durante los primeros años en Bryn Mawr, produjo estudios descriptivos de bellotas marinas, gusanos ascidios y ranas.

En 1894, a Morgan se le concedió un año de ausencia para realizar investigaciones en los laboratorios de Stazione Zoologica en Nápoles, donde Wilson había trabajado dos años antes. Allí trabajó con el biólogo alemán Hans Driesch, cuya investigación en el estudio experimental del desarrollo despertó el interés de Morgan. Entre otros proyectos ese año, Morgan completó un estudio experimental de embriología de ctenóforos. En Nápoles ya través de Loeb, se familiarizó con la escuela de biología experimental Entwicklungsmechanik (más o menos, "mecánica del desarrollo"). Fue una reacción a la Naturphilosophie vitalista., que fue extremadamente influyente en la morfología del siglo XIX. Morgan cambió su trabajo de una morfología tradicional, en gran medida descriptiva, a una embriología experimental que buscaba explicaciones físicas y químicas para el desarrollo de los organismos.

En ese momento, hubo un debate científico considerable sobre la cuestión de cómo se desarrollaba un embrión. Siguiendo la teoría del mosaico del desarrollo de Wilhelm Roux, algunos creían que el material hereditario se dividía entre células embrionarias, que estaban predestinadas a formar partes particulares de un organismo maduro. Driesch y otros pensaron que el desarrollo se debía a factores epigenéticos, donde las interacciones entre el protoplasma y el núcleo del óvulo y el medio ambiente podrían afectar el desarrollo. Morgan estaba en el último campo; su trabajo con Driesch demostró que los blastómeros aislados de huevos de erizos de mar y ctenóforos podían convertirse en larvas completas, contrariamente a las predicciones (y evidencia experimental) de los partidarios de Roux. Un debate relacionado involucró el papel de los factores epigenéticos y ambientales en el desarrollo; en este frente, Morgan demostró que los huevos de erizo de mar podían inducirse a dividirse sin fertilización mediante la adición de cloruro de magnesio. Loeb continuó con este trabajo y se hizo conocido por crear ranas sin padre usando el método.

Cuando Morgan regresó a Bryn Mawr en 1895, fue ascendido a profesor titular. Las principales líneas de trabajo experimental de Morgan involucraron la regeneración y el desarrollo de larvas; en cada caso, su objetivo era distinguir causas internas y externas para arrojar luz sobre el debate Roux-Driesch. Escribió su primer libro, The Development of the Frog's Egg (1897). Comenzó una serie de estudios sobre la capacidad de regeneración de diferentes organismos. Observó el injerto y la regeneración en renacuajos, peces y lombrices de tierra; en 1901 publicó su investigación como Regeneración.

A partir de 1900, Morgan comenzó a trabajar en el problema de la determinación del sexo, que había descartado previamente cuando Nettie Stevens descubrió el impacto del cromosoma Y en el sexo. También continuó estudiando los problemas evolutivos que habían sido el foco de sus primeros trabajos.

Universidad de Colombia

Morgan trabajó en la Universidad de Columbia durante 24 años, desde 1904 hasta 1928 cuando se fue para ocupar un puesto en el Instituto de Tecnología de California.

En 1904, EB Wilson —todavía abriendo camino para su amigo más joven— invitó a Morgan a unirse a él en la Universidad de Columbia. Este movimiento lo liberó para concentrarse completamente en el trabajo experimental.

Cuando Morgan tomó la cátedra de zoología experimental, se centró cada vez más en los mecanismos de la herencia y la evolución. Había publicado Evolución y Adaptación (1903); Como muchos biólogos de la época, vio pruebas de la evolución biológica (como en la ascendencia común de especies similares), pero rechazó el mecanismo de selección natural propuesto por Darwin que actúa sobre pequeñas variaciones producidas constantemente.

Un extenso trabajo en biometría parecía indicar que la variación natural continua tenía límites distintos y no representaba cambios hereditarios. El desarrollo embriológico planteó un problema adicional desde el punto de vista de Morgan, ya que la selección no podía actuar en las primeras etapas incompletas de órganos altamente complejos como el ojo. La solución común del mecanismo lamarckiano de herencia de caracteres adquiridos, que ocupaba un lugar destacado en la teoría de Darwin, fue rechazada cada vez más por los biólogos. Según el biógrafo de Morgan, Garland Allen, también se vio obstaculizado por sus puntos de vista sobre la taxonomía: pensaba que las especies eran creaciones completamente artificiales que distorsionaban el rango continuamente variable de formas reales, mientras que él tenía una visión "tipológica" de taxones más grandes y no podía ver nada. forma en que uno de esos grupos podría transformarse en otro.

En 1900, tres científicos, Carl Correns, Erich von Tschermak y Hugo De Vries, habían redescubierto el trabajo de Gregor Mendel y con él los cimientos de la genética. De Vries propuso que las nuevas especies se crearon por mutación, evitando la necesidad del lamarckismo o el darwinismo. Como Morgan había descartado ambas teorías evolutivas, buscaba probar la teoría de la mutación de De Vries con su trabajo experimental sobre la herencia. Inicialmente, se mostró escéptico con respecto a las leyes de herencia de Mendel (así como a la teoría cromosómica relacionada con la determinación del sexo), que se consideraban como una posible base para la selección natural.

Siguiendo a CW Woodworth y William E. Castle, alrededor de 1908 Morgan comenzó a trabajar en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster y alentó a los estudiantes a hacerlo también. Con Fernandus Payne, mutó a Drosophila a través de medios físicos, químicos y de radiación. Comenzó experimentos de cruzamiento para encontrar mutaciones hereditarias, pero no tuvieron un éxito significativo durante dos años. Castle también había tenido dificultades para identificar mutaciones en Drosophila, que eran diminutos. Finalmente, en 1909, apareció una serie de mutantes hereditarios, algunos de los cuales mostraban patrones de herencia mendeliana; en 1910, Morgan notó un macho mutante de ojos blancos entre los tipos salvajes de ojos rojos. Cuando las moscas de ojos blancos se cruzaron con una hembra de ojos rojos, su descendencia fue toda de ojos rojos. Un cruce de segunda generación produjo machos de ojos blancos, un rasgo recesivo ligado al sexo, el gen por el cual Morgan nombró white. Morgan también descubrió un mutante de ojos rosados ​​que mostraba un patrón de herencia diferente. En un artículo publicado en Science en 1911, concluyó que (1) algunos rasgos estaban ligados al sexo, (2) el rasgo probablemente estaba en uno de los cromosomas sexuales y (3) otros genes probablemente estaban en cromosomas específicos como bien.

Morgan y sus alumnos tuvieron más éxito en la búsqueda de moscas mutantes; contaron las características mutantes de miles de moscas de la fruta y estudiaron su herencia. A medida que acumulaban múltiples mutantes, los combinaron para estudiar patrones de herencia más complejos. La observación de un mutante de alas en miniatura, que también estaba en el cromosoma sexual pero que a veces se clasificaba de forma independiente en la mutación del ojo blanco, llevó a Morgan a la idea del vínculo genético y a plantear la hipótesis del fenómeno del entrecruzamiento. Se basó en el descubrimiento de Frans Alfons Janssens, profesor belga de la Universidad de Lovaina, quien describió el fenómeno en 1909 y lo llamó quiasmatipia.. Morgan propuso que la cantidad de entrecruzamiento entre genes vinculados difiere y que la frecuencia de entrecruzamiento podría indicar la distancia que separa a los genes en el cromosoma. El posterior genetista inglés JBS Haldane sugirió que la unidad de medida para el ligamiento se llamara morgan. El alumno de Morgan, Alfred Sturtevant, desarrolló el primer mapa genético en 1913.

En 1915, Morgan, Sturtevant, Calvin Bridges y HJ Muller escribieron el libro fundamental El mecanismo de la herencia mendeliana. El genetista Curt Stern llamó al libro "el libro de texto fundamental de la nueva genética" y CH Waddington señaló que "la teoría del cromosoma de Morgan representa un gran salto de imaginación comparable con Galileo o Newton".

En los años siguientes, la mayoría de los biólogos llegaron a aceptar la teoría cromosómica mendeliana, propuesta de forma independiente por Walter Sutton y Theodor Boveri en 1902/1903, y elaborada y ampliada por Morgan y sus alumnos. Garland Allen caracterizó el período posterior a 1915 como uno de ciencia normal, en el que "Las actividades de los 'genetistas' tenían como objetivo una mayor aclaración de los detalles e implicaciones de la teoría cromosómica mendeliana desarrollada entre 1910 y 1915". Pero, los detalles de la teoría cada vez más compleja, así como el concepto del gen y su naturaleza física, seguían siendo controvertidos. Críticos como WE Castle señalaron resultados contrarios en otros organismos, sugiriendo que los genes interactúan entre sí,

Debido al espectacular éxito de Morgan con Drosophila, muchos otros laboratorios de todo el mundo se dedicaron a la genética de la mosca de la fruta. Columbia se convirtió en el centro de una red de intercambio informal, a través de la cual se transfirieron prometedoras cepas mutantes de Drosophila de un laboratorio a otro; Drosophila se convirtió en uno de los primeros organismos modelo, y durante algún tiempo el más utilizado. El grupo de Morgan siguió siendo muy productivo, pero Morgan se retiró en gran medida del trabajo con moscas y dio a los miembros de su laboratorio una libertad considerable para diseñar y llevar a cabo sus propios experimentos.

Regresó a la embriología y trabajó para fomentar la difusión de la investigación genética a otros organismos y la difusión del enfoque experimental mecanicista (Enwicklungsmechanik) a todos los campos biológicos. Después de 1915, también se convirtió en un fuerte crítico del creciente movimiento eugenésico, que adoptó enfoques genéticos en apoyo de puntos de vista racistas de "mejorar" a la humanidad.

El fly-room de Morgan en Columbia se hizo famoso en todo el mundo y le resultó fácil atraer fondos y académicos visitantes. En 1927, después de 25 años en Columbia y acercándose a la edad de jubilación, recibió una oferta de George Ellery Hale para establecer una escuela de biología en California.

Caltech

En 1928, Morgan se unió a la facultad del Instituto de Tecnología de California, donde permaneció hasta su jubilación 14 años después, en 1942.

Morgan se mudó a California para dirigir la División de Biología del Instituto de Tecnología de California en 1928. Al establecer la división de biología, Morgan quería distinguir su programa de los ofrecidos por Johns Hopkins y Columbia, con investigaciones centradas en la genética y la evolución; embriología experimental; fisiología; biofísica y bioquímica. También jugó un papel decisivo en el establecimiento del Laboratorio Marino en Corona del Mar. Quería atraer a las mejores personas a la División de Caltech, por lo que tomó a Bridges, Sturtevant, Jack Shultz y Albert Tyler de Columbia y contrató a Theodosius Dobzhansky como un becario de investigación internacional. Más científicos llegaron a trabajar en la División, incluidos George Beadle, Boris Ephrussi, Edward L. Tatum, Linus Pauling, Frits Went y Sidney W. Fox.

De acuerdo con su reputación, Morgan ocupó numerosos cargos de prestigio en organizaciones científicas estadounidenses. De 1927 a 1931, Morgan se desempeñó como presidente de la Academia Nacional de Ciencias; en 1930 fue presidente de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia; y en 1932 presidió el Sexto Congreso Internacional de Genética en Ithaca, Nueva York. En 1933, Morgan recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina; había sido nominado en 1919 y 1930 por el mismo trabajo. Como reconocimiento de la naturaleza grupal de su descubrimiento, entregó el dinero del premio a los hijos de Bridges, Sturtevant y sus propios hijos. Morgan se negó a asistir a la ceremonia de entrega de premios en 1933 y en cambio asistió en 1934. El redescubrimiento en 1933 de los cromosomas politénicos gigantes en la glándula salival de Drosophila.pudo haber influido en su elección. Hasta ese momento, los resultados del laboratorio se habían inferido de los resultados fenotípicos, el cromosoma de politeno visible les permitió confirmar sus resultados sobre una base física. El discurso de aceptación del Nobel de Morgan titulado "La contribución de la genética a la fisiología y la medicina" minimizó la contribución que la genética podría hacer a la medicina más allá del asesoramiento genético. En 1939, la Royal Society le otorgó la Medalla Copley.

Recibió dos extensiones de su contrato en Caltech, pero finalmente se retiró en 1942, convirtiéndose en profesor y presidente emérito. George Beadle regresó a Caltech para reemplazar a Morgan como presidente del departamento en 1946. Aunque se había jubilado, Morgan mantuvo oficinas al otro lado de la calle de la División y continuó trabajando en el laboratorio. En su retiro, volvió a las cuestiones de la diferenciación sexual, la regeneración y la embriología.

Muerte

Morgan había sufrido durante toda su vida una úlcera duodenal crónica. En 1945, a la edad de 79 años, sufrió un severo ataque al corazón y murió a causa de la ruptura de una arteria.

Morgan y la evolución

Morgan estuvo interesado en la evolución a lo largo de su vida. Escribió su tesis sobre la filogenia de las arañas marinas (picnogónidos) y escribió cuatro libros sobre evolución. En Evolution and Adaptation (1903), argumentó la posición antidarwinista de que la selección nunca podría producir especies completamente nuevas actuando sobre ligeras diferencias individuales. Rechazó la teoría de la selección sexual de Darwin y la teoría neolamarckiana de la herencia de los caracteres adquiridos. Morgan no fue el único científico que atacó la selección natural. El período 1875-1925 ha sido llamado 'El eclipse del darwinismo'. Después de descubrir muchas pequeñas mutaciones hereditarias estables en Drosophila, Morgan gradualmente cambió de opinión. La relevancia de las mutaciones para la evolución es que solo los caracteres que se heredan pueden tener un efecto en la evolución. Dado que Morgan (1915) "resolvió el problema de la herencia", se encontraba en una posición única para examinar críticamente la teoría de la selección natural de Darwin.

En A Critique of the Theory of Evolution (1916), Morgan discutió preguntas como: "¿Juega la selección algún papel en la evolución? ¿Cómo puede la selección producir algo nuevo? ¿La selección no es más que la eliminación de los no aptos? ¿Es la selección una fuerza creativa?" ?" Después de eliminar algunos malentendidos y explicar en detalle la nueva ciencia de la herencia mendeliana y su base cromosómica, Morgan concluye que "la evidencia muestra claramente que los caracteres de los animales y plantas salvajes, así como los de las razas domesticadas, se heredan tanto en la naturaleza como en la naturaleza". y en formas domesticadas según la Ley de Mendel". “La evolución se ha producido por la incorporación a la raza de aquellas mutaciones que son beneficiosas para la vida y reproducción del organismo”.Las mutaciones perjudiciales prácticamente no tienen posibilidad de establecerse. Lejos de rechazar la evolución, como sugiere el título de su libro de 1916, Morgan sentó las bases de la ciencia de la genética. También sentó las bases teóricas del mecanismo de la evolución: la selección natural. La herencia fue un pilar central de la teoría de la selección natural de Darwin, pero Darwin no pudo proporcionar una teoría funcional de la herencia. El darwinismo no podría progresar sin una correcta teoría de la genética. Al crear esa base, Morgan contribuyó a la síntesis neodarwinista, a pesar de sus críticas a Darwin al comienzo de su carrera. Quedaba mucho trabajo por hacer sobre la Síntesis Evolutiva.

Premios y honores

Morgan dejó un importante legado en genética. Algunos de los estudiantes de Morgan de Columbia y Caltech ganaron sus propios premios Nobel, incluidos George Wells Beadle y Hermann Joseph Muller. El ganador del premio Nobel Eric Kandel ha escrito sobre Morgan: "Así como las ideas de Darwin sobre la evolución de las especies animales dieron coherencia a la biología del siglo XIX como ciencia descriptiva, los hallazgos de Morgan sobre los genes y su ubicación en los cromosomas ayudaron a transformar la biología en una ciencia experimental".."

• Johns Hopkins otorgó a Morgan un LL.D. y la Universidad de Kentucky le otorgó un doctorado honorario.
• Fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 1909.
• Fue elegido miembro extranjero de la Royal Society (ForMemRS) en 1919.
• En 1924 Morgan recibió la Medalla Darwin.
• La Escuela de Ciencias Biológicas Thomas Hunt Morgan de la Universidad de Kentucky lleva su nombre.
• La Genetics Society of America otorga anualmente la Medalla Thomas Hunt Morgan, nombrada en su honor, a uno de sus miembros que haya hecho una contribución significativa a la ciencia de la genética.
• El descubrimiento de Thomas Hunt Morgan se ilustró en un sello de 1989 emitido en Suecia, que muestra los descubrimientos de ocho genetistas ganadores del Premio Nobel.
• Una escuela secundaria en Shoreline, Washington, fue nombrada en honor a Morgan durante la segunda mitad del siglo XX.

Vida personal

El 4 de junio de 1904, Morgan se casó con Lillian Vaughan Sampson (1870-1952), quien había ingresado a la escuela de posgrado en biología en Bryn Mawr el mismo año en que Morgan se unió a la facultad; dejó de lado su trabajo científico durante 16 años de matrimonio, cuando tuvieron cuatro hijos. Más tarde, contribuyó significativamente al trabajo de Drosophila de Morgan. Uno de sus cuatro hijos (un niño y tres niñas) fue Isabel Morgan (1911–1996) (marr. Mountain), quien se convirtió en viróloga en Johns Hopkins, especializándose en la investigación de la poliomielitis. Morgan era ateo.