Biyoteknoloji
Ve İnsanoğlu Yapay Yaşamı Yarattı
Yüzyıllar boyunca fiziğin yasaları insan tarafından geliştirilmiş, kimyanın reaksiyonları insan tarafından uygulanmış ve gerçekleştirilmiştir. Tüm bunlar yapılırken de matematik her zaman kullanılmış ve ortak küme olmuştur. Biyoloji ise şimdilerde sentetik biyoloji akımıyla bu yolların hepsinden geçme safhasındadır. Biyoloji tüm alanlarıyla gerçek bir bilimdir, canlı olarak varoluşunu sürdüren her şeyin bilimidir. Sentetik Biyoloji doğada bulunmayan yeni biyolojik parçaların, aygıtların ve sistemlerin tasarımı ve yapımı ile var olan biyolojik sistemlerin belirli görevler için yeniden tasarımı olarak tanımlanmaktadır.
Sentetik biyolojinin merkezinde yaşamın tüm parçalarının sentetik olarak (yani kimyasal olarak) üretilebileceği ve bunlardan mühendislik yoluyla işlevsel organizmalar oluşturulabileceği amacı bulunmaktadır. Bilgisayar mühendisliği kavramlarına benzer şekilde: DNA kodu; yaşamı yöneten yazılım, hücre zarı ve hücrenin içindeki tüm organeller ise; yaşamın donanımı olarak düşünülüyor.
Tamamen sentetik bir genom üreterek sentetik hücre oluşturmak moleküler biyolog ve genetikçi J. Craig Venter ve ekibinin 15 yıldır üzerinde çalıştığı bir proje iken 1995 yılında ilk defa bir canlı organizmanın -bakterinin- DNA dizilimini çözen Amerikalı Craig Venter ve Hamilton Smith, günümüzde yapay genomu olan bir bakteri üretmişlerdir. Bu bakteri “Teoride atası olmayan bir varlıktır”.. Oluşan yeni hücreye “sentetik hücre” demelerinin sebebi ise bu hücrenin kimyasal olarak sentezlenmiş DNA parçalarının birleşmesiyle oluşan bir genom tarafından yönetiliyor olmasıdır.
Venter ve ekibi daha önce bir bakteri genomunu kimyasal olarak sentezlemeyi başarmışlardır. Ayrıca bir bakterinin genomunu başka türden bir bakteriye aktararak bakterinin türünü değiştirmeyi de başarmışlardır. Bu defa bu iki yaklaşımı birleştirerek tamamen laboratuvarda sentezlenmiş genomun ekspresyonu ile hücreler oluşturmayı başarmışlardır. Bu buluş doğada insan ırkının üstünlüğünü, atom bombasından çok daha iyi bir şekilde ve iyi bir amaçla kanıtlamıştır.
Sentetik hücrenin sentezinin ilk aşamasını genomun tasarlanma süreci oluşturmuştur. Genom 1.077.974 harften (A,T,C,G bazları) oluşman Mycoplasma mycoides bakterisi genomu üzerinden tasarlanmıştır. Uzun DNA parçaları sentezlemek zaman ve para açısından yüksek maliyetli olduğu için sentetik genom parça parça sentezlenmiştir. Araştırmacılar ilk önce genomu sanal ortamda kaset olarak adlandırdıkları yaklaşık 1080 bazlık 1078 parçaya ayırmışlardır. Kullandıkları bilgisayar programı her bir parçanın iki ucuna daha sonra parçaların biraraya gelebilmesini sağlayacak yapışkan diziler eklemişlerdir. Ardından bu 1078 kaset tasarımını bir DNA sentez firmasına yollamışlardır. Ardından maya kromozamlarına dönüştürülen bütün haldeki M. mycoides genomu maya hücresinden ayrıldı ve restriksiyon enzimlerinden (DNA’yı belirli dizileri tanıyarak parçalayan enzimler) arındırılmış durumdaki alıcı Mycoplasma capricolum hücresine aktarılmıştır. Sentetik genomun DNA’sı alıcı hücre içinde mesajcı RNA’ya çevrilmiş, mesajcı RNA’nın taşıdığı bilgilerle de yeni proteinler sentezlenmiştir. M. capricolum genomu, ya M. mycoides restriksiyon enzimleri tarafından parçalandığı ya da hücre çoğalması sırasında yok olduğu düşünülmektedir. İki gün sonra sadece sentetik genoma sahip olan, canlı M. mycoides hücreleri bakteri büyütme ortamı içeren petri kapları içinde belirgin olarak görülebilmiştir.
Yapay hayat kelimesi kulağa çok abartılı ve ya etkileyici geliyor evet fakat bilim insanları bunun üzerine özellikle yaratmak fiilinden ziyade “kurcalamak” ya da “değişiklik” kelimelerini kullanmayı tercih ediyorlar.
Sentetik Biyoloji teknolojisi gerçekleştirdiği birçok göz alıcı gelişme ile çok fazla gelecek vaat etmektedir. Kısa dönemde daha iyi ilaçlar daha az su isteyen bitkiler daha yeşil benzin, antiviral (virüslere karşı) aşı üretimi ve hatta kimya endüstrisinin yenilenmesi gibi birçok fayda sağlayacak sentetik biyolojinin uzun dönemde ise büyük adımlar atması beklenmektedir.
Geçtiğimiz 10 yılda insan genom projesi tamamlandığından beri iki önemli gelişme yaşanmıştır. Bunlar yaşamın yazılımının çözümü anlamına gelen DNA dizi analizinin maliyetinin önce hızlı yükselişi ve ardında ani düşüşü olmuştur. Öncesinde yıllar süren ve milyonlar tutan bu analiz işlemi şimdi sadece günler sürüyor ve birkaç bin dolara mal oluyor. Genomlar, sentetik biyolojinin ana maddesidir ve bize biyolojinin atom seviyesinde nasıl işlediğini anlatır. Sentetik biyologlar yeni gen takımları hakkında mantıklı varsayımlarda bulunmak için genom yazılımları geliştirmiştir.
Steve Jobs Apple’ın keşfinde büyük rol oynamıştır fakat aynı zamanda binlerce bilgisayar virüsünün oluşumunu da riske atılmıştır. Ya sentetik biyoloji de istemeden de olsa bakteri ve virüs yayımına sebep olursa? Ya bir terörist kasıtlı olarak bir virüs ya da bakteri tasarlarsa?
Kazara kötü bir şey yaratma riski oldukça düşüktür. Çoğu bakteri kolay bir hayatı seçmek için, genellikle çoktan olmuş organik materyalleri yıkmayı tercih eder, direnme güdüsü yoktur. Yaşayan ev sahipleri ise bununla savaşır. Kasıtlı olarak kötü bir şey tasarlama riski ise ergen bir hacker veya terörist veya düzenbaz bir devlet olmanıza göre değişir.
Sentetik Biyoloji’nin düşünsel gözlemcileri ise bütün bu risklere çok farklı bir bakış açısı ile yaklaşmaktalar: Açıklık. Zaten geç kalınmış kötüyü önlemeye çalışmanın iyinin önünü kesebileceğini düşünerek bu durumdan uzak durmayı tercih ediyorlar. Bilgi çağında bilgiyi öğrenilmez kılmanın hiçbir yolu yoktur dolayısıyla kötüyü önlemek için en güzel yol kendi tarafımızda iyileri tutmaktır böylece bir problem oluştuğu anda çözümlerde çabuk oluşacaktır.
“Kötüyü yok etmek için iyiyi cesaretlendirmek, iyinin ön planda olmasını sağlayacak ve tüm tehditleri uzakta tutacaktır.”
Referanslar:
1. (Modified from ”Synthetic Biology – And Man Made Life”, retrieved from economist.com)
2. Bilim ve Teknik Dergisi Türkiye Ekim 2010 sayısı 3. Steven A. Benner, S.A., Sismour, M.A. 2005. “SYNTHETIC BIOLOGY” Nature Reviews Genetics.
Yazar: Zalike KESKİN
Kaynak: derinuzay.org
