У авангарді генетики

Американську дослідницю Нетті Стівенс уважають однією з перших жінок-генетиків, наукові досягнення якої отримали офіційне визнання. Понад століття тому вона здійснила прорив у світовій науці, помітивши різницю між наборами чоловічих і жіночих хромосом.

Вундеркінд у природознавстві 

Нетті Марія Стівенс народилася 7 липня 1861 року в Кавендиші (штат Вермонт, США). Згодом родина переїхала до Вестфорда (штат Массачусетс), де пройшло дитинство майбутньої вченої. Її батько працював простим теслярем, але не шкодував коштів на навчання своїх доньок Нетті та Еммі. Здобуття пристойної освітиу той час було привілеєм здебільшого чоловіків, і сестри Стівенс опинилися серед лише трьох жінок, які закінчили Вестфордську академію у 1872–1883 рр. Завершивши навчання, дівчина переїхала до Лебанона (Нью-Хемпшир), де протягом трьох років викладала в школі фізіологію, зоологію, математику, англійську та латинську мови. 

 За час вчителювання Нетті заощадила достатньо коштів, аби продовжити власну освіту: вона вступила до Вестфілдської нормальної школи (нині – Вестфілдський університет, штат Массачусетс), 4-річний курс у якій успішно завершила за два роки. Згодом здобула ступені бакалавра та магістра у Стенфордському університеті, а потім навчалася в аспірантурі за напрямом фізіології під керівництвом професора Олівера Пібліса Дженкінса та його колишнього учня, доцента Френка Мейса Макфарланда.

Мандри і великі досягнення 

Уже маючи ґрунтовну підготовку в галузях фізіології та гістології, 39-річна Нетті Стівенс вступила до Брін-Морського коледжу (Пенсильванія), щоб отримати ступінь PhD з цитології. Вона працювала під керівництвом видатного науковця Томаса Ханта Моргана, декана факультету біології, який у майбутньому отримав Нобелівську премію. Саме тут були здійснені видатні дослідження Стівенс. Вона зосередилася на таких темах, як будова одноклітинних організмів, регенерація у примітивних багатоклітинних організмів, розвиток статевих клітин комах, поділ клітин у морських їжаків та черв’яків. Дослідницький талант давав Нетті можливість різнобічно розвиватися не лише в США. Ставши стипендіаткою президентської програми, вона вирушила до Неаполя (Італія), де в Зоологічній станції вивчала морські організми, потім поїхала до Німеччини, де працювала в Зоологічному інституті Вюрцбурзького університету. Повернувшись у Брін-Морський коледж, дослідниця здобула докторський ступінь.

У той час перед Нетті Стівенс укотре постало питання матеріальної підтримки її дослідницької роботи. Це спонукало вчену, отримавши рекомендації свого наукового керівника Томаса Ханта Моргана, подати заявку на фінансування досліджень. Вивчення спадковості, зокрема, генетичної визначеності статі, вважалося перспективним напрямом. І Нетті в 1905 році отримала грант у розмірі 1000 доларів США за найкращу наукову працю, написану жінкою. Йдеться про монографію «Дослідження сперматогенезу», яка містила результати найважливіших досліджень Стівенс про детермінацію статі й спадковості.

Піонер генетики

 У 1902 році американський зоолог і цитогенетик Кларенс Мак-Кланг висловив ідею, яку згодом частково розвинула у своїх дослідженнях Стівенс. Він виявив, що основну роль у визначенні статі ембріона відіграє так звана допоміжна хромосома, вперше описана Германом Генкінгом. МакКланг вважав, що саме вона несе ознаки, притаманні чоловічій статі. Це припущення виявилося помилковим, але воно стало підґрунтям для подальших, більш успішних досліджень інших науковців,зокрема й Нетті Стівенс. 

Беручи до уваги цю теорію, а також теорію спадковості Менделя, вона почала вивчати їх обидві. Стівенс дослідила яєчка п’яти видів комах із класу неоптер. Працюючи з каліфорнійським термітом, Нетті відзначила величезну кількість хромосом, але «додаткової» не помітила. Далі був Stenopelmatus – піщана саранча з підряду Orthoptera, який раніше вивчав Мак-Кланг. Ця комаха має 46 хромосом, дві з яких довші за інші. Стівенс звернула увагу на одну маленьку хромосому, присутню лише в половині смерматид, і дала їй назву «елемент Х». Таку саму дивну хромосому вона помітила і в половині сперматидів таргана Blatella Germanica. Також Нетті дослідила водяного черв’яка Sagitta bipunctata, який теж мав щось подібне до «додаткової» хромосоми. Втім, оскільки ця комаха була гермафродитом, дослідниця не мала підстав вважати «елемент Х» фактором, що визначає стать.

Томас Хант Морган

Переворот у науці 

Найголовніші свої відкриття Стівенс здійснила під час генетичних і цитологічних досліджень борошняного хрущака (Tenebrio molitor): вона помітила у нього Y-хромосому і дійшла висновку, що саме від її наявності чи відсутності залежить формування у ембріона чоловічої та жіночої статі. 

Нетті Стівенс вдалося з’ясувати, що борошняні хрущаки продукують два типи сперматозоїдів: для першого типу характерна велика хромосома, а для другого – маленька. З великої хромосоми народжувалася комаха жіночої статі, а з маленької – чоловічої. Згодом ці пари статевих хромосом стали відомі як Х та Y. 

У «Дослідженні сперматогенезу» Стівенс описує один із основних своїх висновків: «Оскільки соматичні клітини самки містять 20 великих хромосом, а чоловічі – 19 великих та 1 маленьку, це, схоже, очевидний випадок визначення статі не за допомогою супутньої хромосоми, а з урахуванням певної різниці в ознаках елементів однієї пари хромосом…» 

Відомо також, що незалежно від Нетті Стівенс дослідженнями статевих хромосом займався інший вчений – американський цитолог Едмунд Бічер Вілсон. Тож напрацювання обох науковців мали революційне значення в науковому дискурсі того часу. Адже, по-перше, вони поставили крапку в тривалій дискусії стосовно того, що впливає на формування статі ембріона:спадковість чи навколишнє середовище, в якому перебуває зародок. Окрім того, роботи Стівенс та Вілсона вперше чітко встановили нерозривний зв’язок між спадковими характеристиками та конкретними хромосомами.

Невизнаний геній 

Нетті Стівенс померла у 50 років від раку. Для авторитетного наукового журналу Science Томас Морган написав детальний некролог, в якому Нетті була представлена радше як чудовий лаборант, а не як велика дослідниця. Втім, згодом він опублікував спростування свого попереднього висловлювання й визнав, що Нетті була однією з кращих його аспіранток, і мало хто здатен до таких «сміливих та незалежних» досліджень, як вона. 

У багатьох підручниках біології Томаса Моргана називають першим дослідником хромосом плодової мухи дрозофіли. Насправді ж експерименти з цими комахами почала Нетті Стівенс – саме вона вперше принесла їх у лабораторію. І своїми успіхами в царині дослідження дрозофіл Морган завдячує Стівенс і Вілсону – їхнім висновкам про визначальну роль хромосом у спадковості, які він використав у своїх дослідженнях. Окрім того, саме Нетті Стівенс помітила наявність хромосом ХХ у жіночих статевих клітинах, тоді як Морган такого відкриття не здійснив – він, натомість, займався вивченням хромосом у чоловічих клітинах, тож згодом просто включив у своє дослідження результати роботи Стівенс. 

Життя Нетті Стівенс було недовгим, проте вона встигла написати майже 40 наукових праць. Її діяльність викликала неабияку зацікавленість наприкінці ХХ століття: у 1994 році її було включено до Національної зали слави жінок США, а в 2016-му на честь святкування її дня народження Google створив логотип Doodle, де зображено Нетті Стівенс, яка розглядає у мікроскоп хромосоми X та Y. У 2017-му на честь однієї з видатних випускниць Державного Вестфілдського університету було названо Науково-інноваційний центр, відкритий на базі цього навчального закладу.