In Kassandra ExtavourIn seinem Büro an der Harvard University hängt ein Plakat mit einer aufgemalten Regenbogenfahne und einer freundlichen Einladung.

„Gern geschehen“, heißt es dort.

„Ich bin dabei, weil ich denke, dass es wichtig ist, den Menschen die eigenen Identitäten sichtbar zu machen, vor allem, wenn diese Identitäten nicht gut repräsentiert sind“, erklärte Extavour, eine Evolutionsgenetikerin, die 2014 als erste schwarze Frau eine Anstellung in den Biowissenschaften an der Harvard University erhielt Fakultät für Künste und Wissenschaften.

Extavour selbst verfügt sowohl beruflich als auch persönlich über vielfältige Identitäten, die ausreichen, um als echte Renaissance-Frau zu gelten. Sie ist Forscherin am Howard Hughes Medical Institute, aber auch eine klassisch ausgebildete Sopranistin, die mit dem Boston Landmarks Orchestra und der Händel and Haydn Society auftritt.

Über das Unterrichten und Singen hinaus erforscht Extavour die Biochemie und Genetik des frühesten Lebens auf der Erde. Sie möchte wissen, wie sich die ersten Zellen entwickelten und sich schließlich zu mehrzelligen Organismen entwickelten. Welche zellulären Mechanismen komplexes Leben möglich gemacht? Sie fragt. Genauer gesagt, welchen besonderen Einfluss könnten Keimzellen – die Eier oder Spermien herstellen und genetische Informationen von den Eltern an die Nachkommen weitergeben – auf die Entwicklung des mehrzelligen Lebens gehabt haben?

Ihre Laborarbeit, die Experimente und fortgeschrittene Mathematik kombiniert, hat ihr große Beachtung unter Evolutionsbiologen verschafft.

In ihrem 2000 DoktorarbeitExtavour zeigte, dass Keimzellen um die Chance konkurrieren, ihre Informationen an die nächste Generation weiterzugeben. In ihr Labor in HarvardSie hat gezeigt, dass Bakterien eine Rolle bei der Entstehung der Gene spielten, die für die Etablierung von Keimzelllinien in größeren, komplexeren Lebewesen wichtig waren. Als Extavour und ihr Team kürzlich Insekteneier untersuchten, widerlegten sie eine weit verbreitete Annahme darüber, was die große Vielfalt der Zellformen antreibt.

„Ich bin sehr neugierig auf die Ursprünge des vielzelligen Lebens auf der Erde“, erklärte Extavour kürzlich in einem Zoom-Interview aus ihrem Büro in Cambridge. „Ich weiß, dass ich es nie sehen werde. Aber ich denke viel darüber nach.“

Wie viel sprach im Spätherbst in drei separaten Interviews mit ihr. Die Interviews wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit gekürzt und bearbeitet.

Da sich Ihre Forschung auf Anfänge konzentriert, beginnen wir mit Ihren Anfängen. Wo bist du aufgewachsen?

Toronto, in einem damaligen Arbeiterviertel namens Annex. Es war fast ausschließlich von Einwandererfamilien aus aller Welt bewohnt.

Gehörten Sie zu den Kindern, die schon immer wussten, dass sie Wissenschaftler werden wollten?

Nein. Ich habe mir vorgestellt, ich wäre Musiker. Oder vielleicht ein Tänzer. Ich habe schon mit 4 Jahren Stahltrommeln gespielt. Schon in jungen Jahren konnte ich Noten lesen. Ich habe in der Grundschule Blasinstrumente gelernt. Später habe ich Gesang studiert.

In meiner Kindheit gab es einfach viel Musik. Mein Vater, ein Einwanderer aus Trinidad, unterstützte die Familie als Techniker bei der CBC, der Canadian Broadcasting Company. Er war aber auch ein professioneller Musiker. Er gab regelmäßig Konzerte. Ich bin mit ihm aufgetreten.

Innerhalb der Familie herrschte das Gefühl, dass meine Geschwister und ich alles tun könnten, was wir uns vorgenommen hätten – sei es ein neues Instrument zu erlernen oder die Aufnahme an der besten High School der Stadt zu erreichen. Wenn ich Interesse an etwas bekundete, war die Antwort: „Gehen Sie in die Bibliothek, erfahren Sie alles darüber und machen Sie einen Plan.“

Ihre Familie klingt bemerkenswert.

Die Familiengeschichte besagt, dass wir Menschen aus einfachen Verhältnissen waren, aber talentiert, energisch und unglaublich kreativ.

Wir sind definitiv mit dem Gedanken aufgewachsen, dass wir anders und besonders sind, aber andere erkennen das vielleicht nicht. Unsere Eltern haben uns beigebracht: „Die Welt wird dich nicht immer so wertschätzen, wie du bist. Lass dich dadurch nicht davon abhalten, das bestmögliche Leben zu führen.“

War es eine Herausforderung, im Kanada der 1970er Jahre in einer gemischtrassigen Familie aufzuwachsen?

Schon in jungen Jahren wurde mir klar, dass es vielen Menschen nicht gefiel, dass mein Vater schwarz und meine Mutter weiß war. Die Familie meiner Mutter war nicht begeistert, dass sie einen Schwarzen geheiratet hatte und vier schwarze Kinder hatte. Es dauerte, bis sie es akzeptierten.

Im Nachhinein ist mir klar geworden, dass die Außenseiterrolle unserer Familie mir viele nützliche Werkzeuge an die Hand gegeben hat. Ich wusste zum Beispiel schon in jungen Jahren, dass die Außenwelt mir gegenüber feindselig sein könnte, und konnte mich daher nicht darauf verlassen, dass sie genaue Rückmeldungen erhielt. Ich habe schon früh viel darin geübt, selbst zu entscheiden, ob etwas gut oder schlecht – oder interessant – ist. Das ist ein enormer Vorteil, wenn Sie Experimente entwerfen.

Wie kam angesichts Ihres frühen Interesses an Auftritten das Interesse an Genetik in Ihr Leben?

Völlig zufällig. In meinem ersten Studienjahr an der University of Toronto befand ich mich in einer Situation, in der ich mich schnell für ein Hauptfach entscheiden musste. Ich sang damals in einem Chor und fragte die Nachbarin, die neben mir saß, was ihres sei. „Genetik“, sagte sie. Es war eine völlig zufällige Entscheidung.

Aber ein glücklicher?

Ja. Weil Genetik als Hauptfach Biochemie belegen musste. Ich hatte zuvor Biologiekurse besucht, aber ich fand, dass sie – zumindest die Art und Weise, wie sie unterrichtet wurden – eine unzusammenhängende Liste von Dingen waren, die man sich merken musste.

Die Biochemie hingegen war ein spannendes Logikrätsel. Es gab all diese verschiedenen Teile – Proteine, Mitochondrien, Gene – und sie alle arbeiteten zusammen, um eine Zelle zu erschaffen, die Dinge tun konnte. Das Spiel bestand darin, herauszufinden, wie die Teile zusammenpassen. Das fand ich total spannend.

Nun, ich war nicht in einem akademischen Umfeld aufgewachsen. Ich wusste nichts über Karrieren in der Forschung oder dass es den Job, den ich heute habe, überhaupt gab.

Aber ich fragte mich in der Schule um und einer der älteren Schüler sagte mir: „Wenn du dich ernsthaft mit Genetik befassen willst, musst du ein Graduiertenstudium besuchen und einen Doktortitel machen.“

Sie haben sich entschieden, Ihr Aufbaustudium in Europa zu absolvieren. Warum dort?

Ich habe mich für die Autonome Universität Madrid entschieden, weil ich fließend Spanisch sprechen und dort studieren wollte Antonio García-Bellido, einer der bedeutendsten Entwicklungsgenetiker des 20. Jahrhunderts. Als ich seine Aufsätze las, schien er auf eine Weise über Entwicklung nachzudenken, wie es sonst niemand tat.

Wenn ich später über diese Entscheidung nachdachte, schien sie im Nachhinein aus einem anderen Grund eine kluge Entscheidung zu sein. Hätte ich meine Abschlussarbeit in den Vereinigten Staaten gemacht, wozu ich ermutigt wurde, wäre das Graduiertenstudium schwieriger geworden, als es ohnehin schon war. In den USA spürt man den ständigen Ansturm der Rassenspaltung.

Die von Ihnen bei García-Bellido verfasste Doktorarbeit über die Selektion in der Keimbahn der Fruchtfliege, hatte einen großen Einfluss auf die Entwicklungsgenetik. Warum war es so ein Blockbuster?

Weil ich direkte experimentelle Beweise für etwas geliefert habe, das schon lange vermutet, aber bisher nicht gezeigt wurde. Genauso wie ganze Tiere einer natürlichen Selektion unterliegen können, bei der das Passende besser überlebt als das weniger Passende, können auch einzelne Keimzellen innerhalb eines sich entwickelnden Tieres dasselbe tun.

Keimzellen sind faszinierend, weil sie eine besondere Neuheit vielzelliger Organismen darstellen. Nahezu jede große, erfolgreiche mehrzellige Lebensform vermehrt sich mit Keimzellen. Auf diese Weise werden Gene von einer Generation zur nächsten weitergegeben. Sie ermöglichen den Zellen, zusammenzuhalten oder ein großes vielzelliges Konglomerat wie eine Banane oder einen Menschen zu bilden.

Sie haben also bewiesen, dass die Keimzellen der Fruchtfliegen miteinander konkurrieren. Aber auf welche Weise? Wie war ihre Konkurrenz?

Aufgrund spontan auftretender Mutationen im Gewebe können die verschiedenen Keimzellen eines Organismus leicht unterschiedliche Gene haben. Diese Mutationen können sich darauf auswirken, wie gut die Keimzellen wachsen und erfolgreiche Eier oder Spermien produzieren, was sie in Konkurrenz zur natürlichen Selektion bringt. Es stellt sich jedoch heraus, dass viele dieser Gene auch Entwicklungsprozesse im gesamten Rest des Körpers beeinflussen. Daher kann dieser Selektionsprozess unter den Keimzellen erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit und Fitness der Nachkommen während ihres gesamten Lebens haben.

Ihre Dissertation hatte doch starke Auswirkungen auf die Evolutionsbiologie, nicht wahr?

Das tat es. Es ist wirklich wichtig zu verstehen, wie man ein genetisches Programm entwickelt, um diese winzige Untergruppe von Fortpflanzungszellen herzustellen.

Ein Großteil meiner späteren Karriere war von dem Wunsch geleitet zu verstehen, wie aus einer einzelnen Zelle, der befruchteten Eizelle, ein komplexer vielzelliger Erwachsener aus Millionen von Zellen entsteht. Ich versuche herauszufinden, wie die verschiedenen Zelltypen in Organismen entstanden sind.

Zu den Fragen, die ich stelle, gehört: Woher wissen sie, was zu tun ist? Welche Gene nutzen sie dazu? Und da das erste Leben auf der Erde einzellig war, wie haben sich mehrzellige Gene und Zelltypen überhaupt entwickelt?

Was wurde aus Ihren musikalischen Interessen, als Sie versuchten, Keimzellen zu verstehen?

Im Laufe der Zeit habe ich Wege gefunden, mich sowohl mit Wissenschaft als auch mit Musik zu befassen. Während ich in Madrid arbeitete und später als Postdoktorand in Cambridge im Vereinigten Königreich arbeitete, studierte ich weiterhin Gesang. Außerdem nahm ich an Castings teil und trat am Wochenende in Shows auf.

Während meiner Doktorarbeit und während meiner Postdoc-Zeit war mein Gesangslehrer in der Schweiz. Er hatte andere Studenten in Madrid und kam etwa alle sechs Wochen nach Spanien, um mit uns zu arbeiten. Manchmal flog ich zum Unterricht nach Basel. Ich habe seine Lektionen aufgezeichnet und sie anschließend studiert.

Natürlich gab es Momente, in denen diese beiden Interessen im Widerspruch standen. Nach Abschluss meiner Promotion drängte mich mein Gesangslehrer, mich ganz dem Singen zu widmen. „Du bist jetzt 26“, sagte er. „Es ist Zeit, sich ernsthaft mit Ihrer Stimme zu beschäftigen. Es ist jetzt oder nie."

Ich dachte über sein Argument nach. Aber ich hatte dieses große Interesse an Biologie. Letztendlich musste ich einen Weg finden, beides zu tun.

Glücklicherweise hatte ich sowohl als Doktorand als auch als Postdoktorand sehr erfahrene Hauptforscher, die mir viel Unabhängigkeit gaben. Solange ich die Arbeit auf dem erwarteten hohen Niveau erledigte, konnte ich meinen eigenen Zeitplan erstellen.

Das könnte bedeuten, ein paar zusätzliche Nächte im Labor zu verbringen, um die Fruchtfliegen in Form zu bringen, weil ich mich während einer Tournee mit einer Show nicht um sie kümmern könnte. Oder ich trage die Fliegen in meiner Tasche bei mir, damit ich ein Experiment nicht abbrechen muss.

Sie haben Ihren Postdoc bei dem Zoologen gemacht Michael Akam in Cambridge. In einer Zeit, in der die Biochemie vorherrscht, kann die Untersuchung ganzer Tiere manchmal wie ein Rückfall in ein anderes Jahrhundert wirken. Warum hast du das gewählt?

Weil ich die Erkenntnisse meiner Dissertation weiterführen wollte. In der Dissertation wurde untersucht, wie sich Keimzellen bei einem Tier verhalten. In Cambridge habe ich gefragt, wie sich Keimzellen bei allen Tieren verhalten und wie sie sich entwickelt haben. Dazu habe ich im Labor Seeigel, Krebstiere und Seeanemonen untersucht. Dann las ich die historische Literatur, so ziemlich alles, was über die Keimzellen von Hunderten verschiedener Arten veröffentlicht wurde.

Im Laufe meiner Karriere habe ich versucht, auf früheren Erkenntnissen aufzubauen, und das bedeutet manchmal, über die ursprüngliche Disziplin hinauszugehen oder ihre Definitionen zu erweitern. Im Moment versuchen wir in meinem Labor, die Evolution der Entwicklung zu verstehen, indem wir mehr als nur Gene berücksichtigen.

Wir beziehen Ökologie und Umwelt in unsere Studien ein. Anstatt Fruchtfliegen nur isoliert zu untersuchen, betrachten wir die Mikroben, die in den Fliegen leben, und die Pflanzen, von denen sich die Fliegen ernähren. Mit dieser Arbeit hoffen wir zu verstehen, wie sich Entwicklungsprozesse in realen Umgebungen entwickeln können.

Was sind Ihrer Meinung nach die wichtigsten Erkenntnisse aus Ihrem Harvard-Labor?

Erstens zeigen wir, dass die Zell-Zell-Signalübertragung für Tiere keine ungewöhnliche Art ist erzeugen embryonale Keimzellen – das sind Zellen, die zu Eizellen und Spermien werden. Die Idee, die die Lehrbücher den größten Teil des 20. Jahrhunderts dominierte, war, dass bei Insekten und den meisten anderen Tieren ein „Keimplasma“ im Ei sehr früh in der Entwicklung eine eindeutige Abstammungslinie von Keimzellen etablierte. Aber wir haben gezeigt, dass bei Grillen Körperzellen durch Signale aus dem umliegenden Gewebe dazu gebracht werden, sich in Keimzellen zu verwandeln. Das passiert auch bei Mäusen und anderen Säugetieren, aber man hielt es für einen neuartigen Mechanismus, der in der Evolution selten vorkam.

Zweitens entdeckte man im Jahr 2020, dass die längst verschollenen Verwandten von oskar, ein Gen, das für seine wesentliche Rolle bei der Insektenreproduktion sehr berühmt ist, tatsächlich aus Bakterien, nicht nur von früheren Tieren. Dieses Gen entstand durch Fusion bakterieller Genomsequenzen mit tierischen Genomsequenzen. Es deutet darauf hin, dass die Vorläufer dazu oskar hatte sehr unterschiedliche Funktionen, möglicherweise bei der Entwicklung des Nervensystems, und dass weitere Untersuchungen darüber, wie es seinen neuen Zweck entwickelte, äußerst aufschlussreich sein könnten.

Drittens die Fälschung jahrhundertealter „Gesetze“, die die Formen biologischer Strukturen vorhersagten. Insekteneier variieren enorm: Sie sind acht Größenordnungen groß und weisen völlig unterschiedliche Formen auf. Frühere Annahmen gingen davon aus, dass ein universelles „Gesetz“, das für alle Tiere gilt, die Entwicklung der Formen und Größen von Zellen und von aus Zellen bestehenden Strukturen erklären könnte. Im Fall von Eiern gab es früher viele Hypothesen zu diesen Gesetzen, darunter beispielsweise, dass die Abmessungen der Eier die Anforderungen an die Entwicklungsgeschwindigkeit oder die Körpergröße des Erwachsenen für jede Art widerspiegelten.

Aber wir haben einen beispiellosen Datensatz aus über 10,000 Messungen von Insekteneiern erstellt und das gefunden Was die Größe und Form eines Eies wirklich am besten vorhersagte, war der Ort, an dem es gelegt werden würde. Eier werden auf den Boden oder unter Blätter gelegtSie sind grundsätzlich elliptisch. Ins Wasser gelegte Eier sind tendenziell kleiner und kugelförmiger. Parasitoide Eier, die in andere Insekten gelegt werden, sind ebenfalls klein, aber asymmetrisch.

Wie kam es dazu, dass Sie Ihre Arbeit von Cambridge nach Harvard verlagerten?

Im Jahr 2003 lud mich Harvard ein, ein Seminar zu geben. Danach sagten die Leute: „Wissen Sie, dass eine Assistenzprofessur für evolutionäre Entwicklungsbiologie frei ist?“ Du solltest dich bewerben.“

Ich war in Cambridge vollkommen glücklich. Ich hatte gerade eine Forschungsfinanzierung für vier Jahre erhalten. Ehrlich gesagt glaubte ich nicht, dass ich den Job bekommen würde, weil ich eine ziemlich klare Vorstellung davon hatte, wonach Harvard suchte, und es sah nicht nach mir aus. Ich war überrascht, ein Angebot zu erhalten.

Innerhalb weniger Jahre erhielten Sie eine Anstellung. Tatsächlich waren Sie die erste schwarze Frau, die einen Lehrstuhl für Biowissenschaften an der Harvard-Fakultät für Künste und Wissenschaften erhielt. Fühlte sich das gut an – oder wie eine Belastung?

Beide. Hören Sie, das war nicht das erste Mal in meinem Leben, dass ich ein „Premiere“ war. Die einzige schwarze Frau in einem rein weißen Umfeld zu sein, ist im Wesentlichen die Geschichte meines Berufslebens. Mein gewähltes Arbeitsgebiet ist überwiegend weiß. Wenn ich beruflich etwas mache, bin ich oft die erste schwarze Frau, die es getan hat. Das ist kein Spiegelbild meiner Person. Das ist eine Reflexion auf dem Feld.

Haben Sie in Harvard irgendwelche Vorurteile erlebt?

Ich habe kein großes Maß an bewusster Blockade oder gezielter Diskriminierung erlebt. Aber es passieren oft Dinge. Ich werde an der Tür erscheinen, um etwas zu besorgen, und mir wird gesagt, ich solle den Serviceeingang benutzen. „Oh, ich bin wegen des Abendessens der [Harvard] Corporation hier“, erkläre ich. „Oh ja, der Serviceeingang ist hinten.“

Oder ich bin der Hauptredner auf einer Konferenz. Ich gehe zur Rezeption und höre: „Warten Sie auf jemanden?“

Es ist so konstant. Zu sagen, dass wir so reagieren sollten, als wäre es Wasser vom Rücken einer Ente, bedeutet, dass keine Rückstände zurückbleiben. Es gibt eine riesige Ansammlung von Narbengewebe. Ich kann meinen Gehirnraum nicht nutzen, um jedes einzelne davon aufzunehmen, weil ich meinen Gehirnraum brauche, um andere Dinge zu tun.

Es ist bekannt, dass relativ wenige schwarze Amerikaner höhere Abschlüsse in den MINT-Fächern erwerben. Sie machen 14 % der Bevölkerung aus, aber nur 7 % der Doktoranden in Naturwissenschaften und Technik. Warum gibt es angesichts dessen, was Sie gesehen haben, eine solche Ungleichheit?

Ein Grund dafür ist, dass die experimentellen und theoretischen Wissenschaften größtenteils auf einem Lehrlings- oder Gatekeeper-Modell basieren. Den Zugang zu einer Karriere erhält man durch einen Mentor oder einen Berater. Die Ausbilder wählen Auszubildende aus, mit denen sie sich identifizieren. Wenn die Gatekeeper einer bestimmten Gruppe angehören, halten sie diese Gruppe aufrecht.

Können Sie Ihre Position nutzen, um Minderheitsstudierende zu unterstützen, die sich für eine Karriere in der Naturwissenschaft interessieren?

Ich gebe mein Bestes, um für sie da zu sein. Ich lege großen Wert darauf, mit Minderheitsschülern zu sprechen, wenn sie es brauchen. Für die Minderheitsschüler ist es wichtig, für eine positive Präsenz und ein offenes Ohr zu sorgen.

Trotzdem erscheine ich für alle meine Schüler. Für die Studierenden in der Mehrheit bin ich oft der erste schwarze Professor, den sie jemals hatten. Für sie ist es wichtig, mich zu kennen.

Über den anderen Teil Ihres Lebens – Musik. Unterstützt Ihre Musik Ihre Wissenschaft überhaupt?

Das würde ich nicht sagen – aber wenn ich singe, gönnen mein Gehirn und mein Körper eine Pause von der Wissenschaft.

Und umgekehrt. Beide Beschäftigungen sind auf unterschiedliche Weise äußerst anspruchsvoll und fesselnd. Der Wechsel von Aktivitäten gibt einem Teil von mir die Möglichkeit, auszuruhen, neue Energie zu tanken und im Unterbewusstsein über Dinge nachzudenken, während ich mit etwas anderem beschäftigt bin. Die unbewussten Dinge können bei meiner Rückkehr wieder an die Oberfläche kommen.

Vielleicht gibt es einige Überschneidungen, weil es sich bei beiden um kreative Problemlösungsunternehmen handelt. In der Kunst gibt es etwas zu kommunizieren. Sie wählen das Medium. Du versuchst, deinen Ausdruck zu perfektionieren, und dann gehst du raus und tust es. In der Wissenschaft sammelt man seine Ressourcen, beantwortet eine Frage und teilt sie der Welt mit. In dieser Hinsicht sind sie sich einigermaßen ähnlich.

Sie traten im Dezember im Lincoln Center in New York als Teil eines Ensembles auf, das Händels Werk präsentierte Messias. Wie bereitet man sich auf einen solchen Auftritt vor?

Um ehrlich zu sein, stelle ich mir Erfolg vor. Während wir hinter der Bühne auf unseren Auftritt warten, sehe ich in Gedanken das Ende der Show und den Applaus. Ich stelle mir stehende Ovationen vor und sehe die Leute in der ersten Reihe mit entzückten Gesichtern. Ich stelle mir vor, wie ich mich während der Aufführung fühle: Ich fühle mich frei, fühle mich von der Musik erfüllt und habe das Gefühl, dass mein Körper ein Gefäß für die Kommunikation der Musik ist.

Haben Sie es jemals bereut, dass Sie nicht in die Schweiz gezogen sind, um sich Vollzeit der Musik zu widmen, als Sie die Gelegenheit dazu hatten?

Nein. Die Wissenschaft war eine Entscheidung, die mich zu einer erstaunlichen und aufregenden Karriere geführt hat: Ich verbringe die meiste Zeit damit, die Ursprünge des mehrzelligen Lebens und der Keimzellen zu verstehen, und das ist eigentlich mein bezahlter Job! Ich möchte mich weiterhin dafür entscheiden. Es ist super interessant und macht Spaß.