In Cassandra ExtavourHarvardin yliopiston toimistossa on kyltti, jossa on maalattu sateenkaarilippu ja ystävällinen kutsu.

"Olet tervetullut tänne", siinä lukee.

"Minulla on se, koska mielestäni on tärkeää antaa ihmisten nähdä henkilöllisyytesi, varsinkin kun nuo identiteetit eivät ole hyvin edustettuina", selitti Extavour, evoluution geneetikko, josta vuonna 2014 tuli ensimmäinen musta nainen, joka voitti Harvardin biologian tiedekunnan viran. Taiteiden ja luonnontieteiden tiedekunta.

Extavourilla itsellään on useita identiteettiä sekä ammatillisesti että henkilökohtaisesti, mikä riittää pätemään todelliseksi renessanssinaiseksi. Hän on Howard Hughes Medical Instituten tutkija, mutta myös klassisesti koulutettu sopraano, joka esiintyy Boston Landmarks Orchestran ja Händel and Haydn Societyn kanssa.

Opetuksen ja laulamisen lisäksi Extavour tutkii maan varhaisimman elämän biokemiaa ja genetiikkaa. Hän haluaa tietää, kuinka ensimmäiset solut kehittyivät ja lopulta kehittyivät monisoluisiksi organismeiksi. Mitkä solumekanismit mahdollisti monimutkaisen elämän? hän kysyy. Tarkemmin sanottuna, mitä erityistä vaikutusta sukusoluilla - jotka tekevät munasoluja tai siittiöitä, siirtäen geneettistä tietoa vanhemmilta jälkeläisille - on voinut olla monisoluisen elämän kehittymiseen?

Hänen laboratoriotyönsä, jossa yhdistyvät kokeet ja edistynyt matematiikka, on saavuttanut laajan huomion evoluutiobiologien keskuudessa.

Hänen vuonna 2000 väitöskirjaExtavour osoitti, että sukusolut kilpailevat mahdollisuudesta tuoda tietonsa seuraavalle sukupolvelle. Sisään hänen laboratorionsa HarvardissaHän on osoittanut, että bakteereilla oli rooli sellaisten geenien luomisessa, jotka olivat tärkeitä sukusolulinjojen muodostumiselle suuremmassa ja monimutkaisemmassa elämässä. Äskettäin tutkiessaan hyönteisten munia Extavour ja hänen tiiminsä kumosivat laajalti vallinneen oletuksen siitä, mikä ohjaa solumuotojen suurta monimuotoisuutta.

"Olen hyvin utelias monisoluisen elämän alkuperästä maapallolla", Extavour selitti äskettäisessä Zoom-haastattelussa Cambridgen toimistostaan. "Tiedän, etten tule koskaan näkemään sitä. Mutta ajattelen sitä paljon."

Quanta puhui hänen kanssaan kolmessa erillisessä haastattelussa myöhään syksyllä. Haastattelut on tiivistetty ja muokattu selvyyden vuoksi.

Koska tutkimuksesi keskittyy alkuun, aloitetaan omastasi. Missä kasvoit?

Torontossa, silloisessa työväenluokan naapurustossa, nimeltään Annex. Sen miehittivät lähes kokonaan maahanmuuttajaperheet kaikkialta maailmasta.

Olitko yksi niistä lapsista, jotka aina tiesivät haluavansa kasvaa tiedemieheksi?

Ei. Kuvittelin olevani muusikko. Tai ehkä tanssija. Soitin teräsrumpuja 4-vuotiaasta lähtien. Pystyin lukemaan musiikkia hyvin nuorena. Aloitin puhallinsoittimet peruskoulussa. Myöhemmin opin ääntä.

Lapsuudessani oli vain paljon musiikkia. Isäni, maahanmuuttaja Trinidadista, tuki perhettä teknikona CBC:ssä, Canadian Broadcasting Companyssa. Mutta hän oli myös ammattimuusikko. Hän piti säännöllisesti konsertteja. Esitin hänen kanssaan.

Perheessä oli tunne, että sisarukseni ja minä voisimme tehdä mitä tahansa – olipa kyseessä uuden instrumentin hallitseminen tai pääsy kaupungin parhaaseen lukioon. Jos ilmaisin kiinnostukseni jostain, vastaus oli: "Mene kirjastoon, opi siitä kaikki ja tee suunnitelma."

Perheesi kuulostaa mahtavalta.

Perheen tarina oli, että olimme ihmisiä vaatimattomasta alkuperästä, mutta lahjakkaita, voimakkaita ja uskomattoman luovia.

Meidät varmasti kasvatettiin ajatuksella, että olemme erilaisia, erityisiä, mutta muut eivät ehkä tunnista sitä. Vanhempamme opettivat meille: ”Maailma ei tule aina arvostamaan sinua sellaisena kuin olet. Älä anna sen estää sinua elämästä parasta mahdollista elämää.”

Oliko haastavaa kasvaa rotujenvälisessä perheessä 1970-luvun Kanadassa?

Jo pienestä pitäen ymmärsin, että monet eivät pitäneet siitä, että isäni oli musta ja äitini valkoinen. Äitini perhe ei ollut innoissaan siitä, että hän oli mennyt naimisiin mustan miehen kanssa ja hänellä oli neljä mustaa lasta. Heiltä kesti aikaa hyväksyä se.

Jälkikäteen olen ymmärtänyt, että perheemme ulkopuolisuus antoi minulle monia hyödyllisiä työkaluja. Tiesin esimerkiksi pienestä pitäen, että ulkomaailma saattaa olla minua kohtaan vihamielinen, joten en voinut luottaa siihen, että se saisi tarkkaa palautetta. Sain paljon varhain harjoittelua päättääkseni itse, oliko jokin hyvä vai huono - tai kiinnostava. Se on valtava voimavara, kun suunnittelet kokeiluja.

Kun otetaan huomioon varhainen kiinnostuksesi esiintymiseen, miten kiinnostus genetiikkaa kohtaan tuli elämääsi?

Täysin vahingossa. Ensimmäisenä yliopistovuotenani Toronton yliopistossa jouduin tilanteeseen, jossa minun piti nopeasti valita pääaine. Lauloin tuolloin kuorossa ja kysyin vieressäni istuvalta naapurilta, mikä hänen omansa on. "Genetiikka", hän sanoi. Se oli täysin satunnainen päätös.

Mutta onnekas?

Joo. Koska genetiikan pääaineena vaadittiin biokemiaa. Olin aiemmin käynyt biologian tunneilla, mutta huomasin ne - ainakin siten, että ne opetettiin - olevan irrallinen luettelo muistamista asioista.

Biokemia sen sijaan oli jännittävä logiikkapalapeli. Siellä oli kaikkia näitä eri osia - proteiineja, mitokondrioita, geenejä - ja ne kaikki työskentelivät yhdessä luodakseen solun, joka tekisi asioita. Pelin tarkoituksena oli selvittää, kuinka palaset toimivat yhdessä. Minusta se oli täysin mukaansatempaavaa.

Nyt en ollut kasvanut akateemisessa ympäristössä. En tiennyt mitään tutkijanurasta tai siitä, että nykyinen työpaikkani oli edes olemassa.

Mutta kysyin koulun ympärillä, ja yksi vanhemmista oppilaista sanoi minulle: "Jos haluat tehdä vakavaa genetiikkaa, sinun on mentävä tutkijakouluun ja hankittava tohtorin tutkinto."

Valitsit suorittaa jatko-opinnot Euroopassa. Miksi siellä?

Valitsin Madridin autonomisen yliopiston, koska halusin puhua sujuvasti espanjaa ja koska halusin opiskella Antonio García-Bellido, yksi 20-luvun merkittävimmistä kehitysgeneettikoista. Kun luin hänen kirjoituksiaan, hän näytti ajattelevan kehitystä tavalla, jota kukaan muu ei tehnyt.

Myöhemmin tätä päätöstä miettiessäni se vaikutti jälkikäteen viisaalta valinnalta toisesta syystä. Jos olisin tehnyt valmistumiseni Yhdysvalloissa, johon minua rohkaistiin, se olisi tehnyt tutkinnon suorittamisesta vaikeampaa kuin se jo oli. Yhdysvalloissa tunnet jatkuvan rodun jakautumisen hyökkäyksen.

García-Bellidon alaisena tekemäsi väitöskirja valinnasta hedelmäkärpäsen ituradassa, sillä oli valtava vaikutus kehitysgenetiikkaan. Miksi se oli niin menestys?

Koska esitin suoraa kokeellista näyttöä jostakin, joka oli pitkään oletettu, mutta jota ei ole aiemmin osoitettu. Nimittäin se, että aivan kuten kokonaiset eläimet voivat olla luonnonvalinnan alaisia, jossa istuva säilyy paremmin kuin huonompi, niin kehittyvän eläimen yksittäiset sukusolut voivat tehdä saman.

Sukusolut ovat kiehtovia, koska ne ovat monisoluisten organismien erityinen uutuus. Melkein jokainen suuri menestynyt monisoluinen elämänmuoto lisääntyy sukusoluilla. Näin geenit siirtyvät sukupolvelta toiselle. Ne tarjoavat soluille mahdollisuuden tarttua yhteen tai muodostaa suuren monisoluisen konglomeraatin, kuten banaani tai ihminen.

Todistit siis, että hedelmäkärpästen sukusolut kilpailevat keskenään. Mutta millä tavalla? Mikä oli heidän kilpailunsa luonne?

Kudoksissa spontaanisti syntyvien mutaatioiden vuoksi organismin eri sukusoluilla voi olla hieman erilaiset geenit. Nämä mutaatiot voivat vaikuttaa siihen, kuinka hyvin sukusolut kasvavat ja tuottavat onnistuneita munia tai siittiöitä, mikä asettaa ne kilpailemaan luonnonvalinnan suhteen. Mutta käy ilmi, että monet samoista geeneistä vaikuttavat myös kehitysprosesseihin koko muualla kehossa. Joten tällä sukusolujen valintaprosessilla voi olla merkittäviä vaikutuksia tuotetun jälkeläisen terveyteen ja kuntoon koko heidän elämänsä ajan.

Väitöskirjallasi oli vahva vaikutus evoluutiobiologiaan, eikö niin?

Se teki. On todella tärkeää ymmärtää, kuinka kehität geneettistä ohjelmaa tuon pienen lisääntymissolujen osajoukon valmistamiseksi.

Suuri osa myöhemmästä urastani on ohjannut halu ymmärtää, kuinka yksi solu, hedelmöitetty munasolu, luo monimutkaisen monisoluisen aikuisen, joka koostuu miljoonista soluista. Yritän selvittää, kuinka eri solutyypit organismeissa syntyivät.

Esitän kysymyksiä: Mistä he tietävät, mitä tehdä? Mitä geenejä he käyttävät tähän? Ja koska ensimmäinen elämä maapallolla oli yksisoluinen, kuinka monisoluiset geenit ja solutyypit ylipäätään kehittyivät?

Mitä musiikillisille kiinnostuksen kohteillesi tapahtui yrittäessäsi ymmärtää sukusoluja?

Koko matkan varrella löysin tapoja tehdä sekä tiedettä että musiikkia. Työskennellessäni Madridissa ja myöhemmin, kun tein postdocin Cambridgessa Isossa-Britanniassa, opiskelin edelleen ääntä. Lisäksi kävin koe-esiintymisessä ja esiintyin näytöksissä viikonloppuisin.

Kun työskentelin tohtorin tutkinnon parissa ja postdocissani, ääniopettajani oli Sveitsissä. Hänellä oli muita opiskelijoita Madridissa, ja hän tuli Espanjaan noin kuuden viikon välein työskentelemään kanssamme. Joskus lensin Baseliin oppitunneille. Nauhoitin hänen oppituntinsa ja tutkin niitä myöhemmin.

Tietysti oli hetkiä, jolloin nämä kaksi intressiä olivat ristiriidassa. Tohtorintutkinnon valmistuttuani äänenopettaja kehotti minua omistautumaan koko ajan laulamiseen. "Olet nyt 26", hän sanoi. "On aika ottaa äänesi vakavasti. Nyt tai ei koskaan."

Mietin hänen argumenttiaan. Mutta minulla oli suuri kiinnostus biologiaa kohtaan. Päivän päätteeksi minun piti löytää tapa tehdä molemmat.

Onneksi minulla oli sekä jatko-opiskelijana että jatko-opiskelijana erittäin vanhemmat päätutkijat, jotka antoivat minulle paljon itsenäisyyttä. Niin kauan kuin tein työn odotetulla korkealla tasolla, pystyin laatimaan oman aikatauluni.

Se saattaa tarkoittaa muutaman ylimääräisen yön viettämistä laboratoriossa hedelmäkärpästen saattamiseksi kuntoon, koska en pystyisi hoitamaan niitä esityksen aikana. Tai kantamaan kärpäsiä mukana laukussani, jotta ei tarvinnut lopettaa kokeilua.

Teit postdoc eläinlääkärin kanssa Michael Akam Cambridgessa. Aikakaudella, jolloin biokemia on vallitseva, kokonaisten eläinten tutkiminen voi joskus tuntua takaiskulta toiselle vuosisadalle. Miksi valitsit sen?

Koska halusin viedä väitöskirjani havainnot seuraavaan vaiheeseen. Väitöskirjassa tutkittiin, kuinka sukusolut käyttäytyivät yhdessä eläimessä. Cambridgessa kysyin, kuinka sukusolut käyttäytyivät kaikissa eläimissä ja miten ne kehittyivät. Tätä varten tutkin merisiilejä, äyriäisiä ja merivuokkoja laboratoriossa. Sitten luin historiallista kirjallisuutta, melkein kaikkea, mikä on julkaistu satojen eri lajien sukusoluista.

Koko urani ajan olen yrittänyt rakentaa aiempien löydösten varaan, ja toisinaan se tarkoittaa alkuperäisen tieteenalan ulkopuolelle menemistä tai sen määritelmien laajentamista. Tällä hetkellä laboratoriossani yritämme ymmärtää kehityksen evoluutiota ottamalla huomioon enemmän kuin geenit.

Otamme ekologian ja ympäristön osaksi opintojamme. Sen sijaan, että tutkisimme hedelmäkärpäsiä erillään, tarkastelemme kärpästen sisällä eläviä mikrobeja ja kasveja, joita kärpäset ruokkivat. Tällä työllä toivomme ymmärtävämme, kuinka kehitysprosessit voivat kehittyä tosielämän ympäristöissä.

Mitkä olisivat tärkeimmät tulokset Harvardin laboratoriosta?

Ensinnäkin osoittaa, että solu-solusignalointi ei ole epätavallinen tapa eläimille synnyttää alkion sukusoluja - eli soluja, joista tulee munasoluja ja siittiöitä. Ajatus, joka hallitsi oppikirjoja suurimman osan 20-luvulta, oli, että hyönteisissä ja useimmissa muissa eläimissä munasolussa oleva "alkioplasma" loi selkeän sukusolujen linjan hyvin varhaisessa kehityksessä. Mutta osoitimme, että sirkat kehon solut saavat muuttumaan sukusoluiksi ympäröivien kudosten signaalien avulla. Näin tapahtuu myös hiirillä ja muilla nisäkkäillä, mutta sen uskottiin olevan uusi mekanismi, joka esiintyi harvoin evoluutiossa.

Toiseksi vuonna 2020 havaittiin, että kauan kadoksissa olleet sukulaiset Oskargeeni, joka on hyvin kuuluisa tärkeästä roolistaan ​​hyönteisten lisääntymisessä, olivat itse asiassa bakteereista, ei vain aikaisemmista eläimistä. Tämä geeni kehittyi fuusioimalla bakteerigenomisekvenssit eläinten genomisekvenssien kanssa. Se viittaa siihen, että edelläkävijät Oskar Sillä oli hyvin erilaisia ​​tehtäviä, mahdollisesti hermoston kehityksessä, ja että lisätutkimus sen uuden tarkoituksen kehittymisestä voisi olla erittäin informatiivinen.

Kolmanneksi väärennetään vuosisadan vanhoja "lakeja", jotka ennustivat biologisten rakenteiden muodot. Hyönteisten munat vaihtelevat valtavasti, kahdeksan suuruusluokkaa kooltaan ja muodoltaan villisti. Aikaisemmat oletukset olivat, että jonkinlainen universaali "laki", joka pätee kaikkiin eläimiin, voisi selittää solujen muotojen ja koon sekä soluista tehtyjen rakenteiden kehityksen. Munien tapauksessa oli monia aikaisempia hypoteeseja siitä, mitä nämä lait ovat, mukaan lukien esimerkiksi se, että munien mitat heijastivat kunkin lajin kehitysvauhdin tai aikuisen ruumiin koon vaatimuksia.

Mutta rakensimme vertaansa vailla olevan tietojoukon, jossa oli yli 10,000 XNUMX mittausta hyönteisten munista ja havaitsimme, että Munan koon ja muodon ennusti parhaiten se, missä se munittaisiin. Munat munat maahan tai lehden allene ovat pohjimmiltaan elliptisiä. Veteen munitut munat ovat yleensä pienempiä ja pallomaisempia. Muiden hyönteisten sisälle munivat loismunat ovat myös pieniä mutta epäsymmetrisiä.

Miten päädyit siirtämään työsi Cambridgestä Harvardiin?

Vuonna 2003 Harvard kutsui minut seminaariin. Myöhemmin ihmiset sanoivat: "Tiedätkö, että evoluution kehitysbiologian apulaisprofessuuri on avoinna? Kannattaa hakea."

Olin täysin onnellinen Cambridgessä. Olin juuri saanut neljän vuoden rahoituksen tutkimukseen. Suoraan sanottuna en uskonut saavani työtä, koska minulla oli melko selkeä käsitys siitä, mitä Harvard etsi, eikä se näyttänyt minulta. Yllätyin saadessani tarjouksen.

Muutamassa vuodessa voitit toimikauden. Itse asiassa sinusta tuli ensimmäinen musta nainen, joka työskenteli biologian tieteissä Harvardin taiteiden ja tieteiden tiedekunnassa. Tuntuiko se hyvältä – vai taakalta?

Molemmat. Kuuntele, tämä ei ollut ensimmäinen kerta elämässäni, kun olen ollut "ensimmäinen". Se, että olen ainoa musta nainen täysin valkoisessa ympäristössä, on pohjimmiltaan tarina työelämästäni. Työalani on pääosin valkoinen. Usein aina, kun teen jotain ammattimaisesti, olen ensimmäinen musta nainen, joka on tehnyt sen. Se ei ole heijastus minusta. Se on heijastus kentältä.

Oletko kokenut harhaa Harvardissa?

En ole kokenut suurta määrää tahallista tukosta tai kohdennettua syrjintää. Mutta asioita tapahtuu usein. Käännyn ovelle jotain ja minua käsketään käyttämään palvelusisäänkäyntiä. "Voi, olen täällä [Harvard] Corporationin illalliselle", selitän. "Kyllä, palvelun sisäänkäynti on takana."

Tai olen pääpuhuja konferenssissa. Menen vastaanottoon ja kuulen: "Odotatko jotakuta?"

Se on niin jatkuvaa. Sanomalla, että meidän pitäisi reagoida kuin "se on vettä ankan selästä", tarkoittaa, että jäljelle ei jää jäännöksiä. Siellä on valtava arpikudoskertymä. En voi käyttää aivotilaani kaikkien niiden säilyttämiseen, koska tarvitsen aivotilaani tehdäkseni muita asioita.

On hyvin tiedossa, että suhteellisen harvat mustat amerikkalaiset opiskelevat korkeatasoisia tutkintoja STEM-aloilla. Heitä on 14 prosenttia väestöstä ja kuitenkin vain 7 prosenttia tieteen ja tekniikan tohtoriopiskelijoista. Mistä olet nähnyt, miksi tällainen ero on olemassa?

Yksi syy on se, että kokeelliset ja teoreettiset tieteet perustuvat suurimmaksi osaksi oppisopimuskoulutus- tai portinvartijamalliin. Yksi pääsee uralle mentorin tai neuvonantajan kautta. Kouluttajat valitsevat harjoittelijat, joihin he samastuvat. Jos portinvartijat kuuluvat tiettyyn ryhmään, he jatkavat tätä ryhmää.

Pystytkö käyttämään asemaasi luonnontieteiden urasta kiinnostuneiden vähemmistöjen opiskelijoiden tukemiseen?

Teen parhaani näyttääkseni heille. Puhun etusijalle vähemmistöjen opiskelijoiden kanssa, kun he sitä tarvitsevat. Vähemmistössä oleville opiskelijoille on tärkeää tarjota positiivinen läsnäolo ja halukas korva.

Se sanoi, näytän kaikille opiskelijoilleni. Suurimmalle osalle opiskelijoista olen usein ensimmäinen musta professori, joka heillä on koskaan ollut. Heille on tärkeää tuntea minut.

Elämäsi toisesta osasta - musiikista. Ruokkiiko musiikkisi tieteenne ollenkaan?

En sanoisi niin – vaikka laulessani aivoni ja kehoni saavat tauon tieteestä.

Ja päinvastoin. Molemmat harrastukset ovat erittäin vaativia ja innostavia eri tavoin. Toiminnan muuttaminen antaa osalle minusta mahdollisuuden levätä ja tankata ja pohtia asioita alitajunnassa samalla kun olen tekemisissä jonkin muun kanssa. Alitajuiset asiat voivat palata pintaan, kun palaan.

Päällekkäisyyttä on ehkä siinä, että molemmat ovat luovia ongelmanratkaisuyrityksiä. Taiteessa sinulla on jotain kommunikoitavaa. Sinä valitset median. Yrität täydentää ilmaisuasi ja menet ulos ja teet sen. Tieteessä kokoat resurssit, vastaat kysymykseen ja välität sen maailmalle. Sillä tavalla ne ovat jokseenkin samanlaisia.

Konsertoit joulukuussa Lincoln Centerissä New Yorkissa osana Händelin esittelevää yhtyettä Messias. Miten valmistaudut tällaiseen esitykseen?

Ollakseni rehellinen sinulle, kuvittelen menestystä. Odottaessamme sisäänkäyntiämme kulissien takana näen mielessäni esityksen lopun ja aplodit. Kuvittelen seisovan suosionosoituksia ja näkeväni ihmiset eturivissä iloisen ilmeen kasvoillaan. Kuvittelen itseni esityksen aikana: tunnen itseni vapaaksi, tunnen olevani täynnä musiikkia, tunnen, että kehoni on musiikin viestinnän astia.

Oletko koskaan pahoillasi siitä, että kun sinulla oli mahdollisuus, et muuttanut Sveitsiin ja harrastanut musiikkia kokopäiväisesti?

Ei. Tiede oli valinta, joka on johtanut minut hämmästyttävälle ja jännittävälle uralle: saan viettää suurimman osan ajastani yrittäen ymmärtää monisoluisen elämän ja sukusolujen alkuperää, ja tämä on itse asiassa minun palkattua työtäni! Haluan jatkaa tämän valitsemista. Se on super mielenkiintoista ja hauskaa.