Bilimde 2015 Top 10

Bilimde 2015 Top 10
İnsanın ve Güneş Sistemi’nin şifrelerini değiştirenler...
Çığır açacak bilimsel keşif ve uygulamalarla geçen 2015 yılının sonunda özellikle öne çıkanlar,
geleneksel olarak editörlerine yapırdığı seçim sonucunda ünlü bilim dergisi Science tarafından
açıklandı.
Gen mühendisliğinin “Ford T-modeli” : CRISPR
Science editörleri “yılın açılımı” olarak 10 buluşluk listenin başına, 2012 ve 2013 yılları sonundaki
listelerde de yeralmış bulunan, geçtiğimiz yılsa başarılı uygulamalarıyla genetik dünyasında
popülerliği tavan yapan CRISPR genetik müdahale yöntemini koydular.
İlk kez 2007 yılında bir yoğurt firmasınca keşfedilen bir bakteri savunma sisteminden geliştirilen
yöntem, adını bakterinin, genetik şifresini DNA olarak taşıyan gruptan olan ve bakteri yiyen
(bakteriyofaj) denen bir grup virüse karşı savunma mekanizması olarak geliştirdiği mekanizmadan
alıyor. Daha önceki enfeksiyonlara neden olan virüslerin DNA parçalarını hafızasında tutan bakteri ,
bu virüslerin yeni bir saldırısına uğradığında, ilgili parçayı bir kılavuz RNA ile istilacı virüsün kalıtım
şifresindeki uyan yere gönderiyor ve kılavuza eklemiş olduğu bir enzimle düşman DNA’nın o bölgesini
keserek virüsü etkisiz hale getiriyor. CRISPR, adını da bakterinin bu mekanizmada kullandığı ve içine
viral DNAörneklerini yerleştirmiş olduğu garip DNA dizgelerinden alıyor. Bunlara “Kümelenmiş
düzgün aralıklı kısa palindromic tekrarlar – Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic
Repeats” deniyor. CRISPR, bakteri tarafından genellikle Cas9 diye adlandırılan bir DNA kesici enzimle
birlikte hedefe gönderiliyor.
Genetik mühendisleri, CRISPR’in şifresini çözdükten
sonra bunun hem hedef genlerin baskılanmasında, hem
de etkinleştirilmesinde kullanılan mükemmel bir
müdahale aracı olduğunu keşfettiler ve bu araçla
yapılan deneyler ve uygulamalar hızla yayıldı. Birkaç yıl
önce kansere karşı bağışıklık sisteminin
güçlendirilmesine dayalı olarak geliştirilen tedavi
sistemlerinde oynadığı rolle yıldızı parlayan CRISPRCas9 kombinasyonu, kullanımı hızla yaygınlaştıkça bir
yandan insan sağlığı için yeni ufuklar açan ilerlemeler,
öte yandan da insan eşey genlerinin, hatta embriyoların
değiştirilmesi deneyleriyle de olası negatif sonuçları ve
etik kaygılar nedeniyle “yasak bölge” olarak belirlenen
alana da girdi.
Geçtiğimiz yıl bir grup, domuz böbreklerinde inssanlar
için risk oluşturan bir virüs grubunu CRISPR-Cas9
aracılığıyla tümüyle yok edip domuzlardan insanlara
organ naklinin kapılarını araladı. ABD’de insan
embriyoları ve eşey hücrelerindeki genlerin
“iyileştirilmesine” yönelik deneyler, önde gelen
genetikçilerce insan embriyosunun değiştirilmesi
çalışmaları için bir moratoryum çağrısına yol açtı. Buna
karşın, geçtiğimiz yıl Çin’de, gelişmesini
tamamlayamayacak embriyolarla yapılan bir deneyde
genlerin başarıyla değiştirilmesi, genetikçilerin
uyarısının daha güçlü olarak tekrarlanmasını tetikledi.
Genetikçiler artık Cas9’un cansız bir türünü CRISPR’e
bağlayarak, onu hedef genleri arayıp bulan bir rehber ,
ayrıca üzerine bağladıkları molekülleri hedefine şaşmz
biçimde götüren bir taşıt olarak da kullanabiliyorlar. Bu
yöntemin ses getiren yeni bir uygulamasında da
CRISPR-Cas 9 tekniği, kasların giderek güçsüzleşmesine
yol açan Duchenne hastalığı taşıyan fare modellerinde
hastalık nedeni hatalı genleri yok ederek, ilk kez
yetişkin bir memelide bir genetik hastalığın tedavisini
sağladı.
Bilimcileri son yıllarda en çok heyecanlandıran ve
hem üretici firmaların kurulmasına hem de harıl
harıl yeni araştırmaların yapılmasına yol açan
gelişmelerden biri de, hasarlı bir geni tamir ya da
hatalı bir geni devredışı bırakmak yoluyla mevcut
ya da potansiyel hastalıkların tedavisine kapı açan
bir teknik. Düzenli aralıklı kısa palindromik tekrar
kümeleri (CRISPR) diye adlandırılan teknoloji,
adını bakterilerin “bakteriyofaj – bakteri yiyicisi”
denen bir grup virüse karşı korunmak için
geliştirmiş oldukları bir mekanizmanın parçası
olan, tekrarlayan DNA sıralarından almış.
Bakteri, Cas9 diye adlandırılan bir proteini,
virüsün genomuna uyan bir RNA dizisine bağlıyor
ve bu karma yapı virüsün DNA’sını keserek
etkisizleştiriyor. RNA, bir protein parçasına
kıyasla laboratuarda sentezlenmesi daha kolay
olan bir molekül. Dolayısıyla CRISPR, hedef
DNA’yıa kitlenen RNA’nın yerini aldığı için
geçtiğimiz yıllarda geliştirilen genom
manipulasyonu tekniklerine kıyasla daha
avantajlı. Şimdi bazı araştırmacılar Cas9
yapılarını, DNA’yı kesmek yerine “budayacak”
şekilde değişime uğratmaya çalışırken,
biyokimyacılar da yapılarını çıkartıp yapay olarak
üretmeye yönelik çalışmalar yürütüyorlar. Başka
bazı laboratuvarlar da Cas9 dan daha etkili
olabilecek başka Cas proteinlerinin arayışı
içindeler.
CRISPR-Cas9 tekniği öylesine başarılı ve kolay ki, genlere müdahale tekniklerinin öncülüğünü yapmış
genetikçilere göre “artık her biyoloji laboratuarında uygulanabilecek olan CRISPR” , gen değiştirme
çalışmalarını “demokratikleştirmiş” bulunuyor. Bir başka genetikçi de, tekniği, üretiminin basitliği,
güvenilirliği ve ucuzluğuyla ABD toplumunu değiştiren Ford’un 1908’de piyasaya sürdüğü ünlü Tmodeline benzetiyor.
Geç gelen şöhretin
ışığında Plüton
Her ne kadar Science
editörleri Yılın Açılımı’nı
izleyen öteki dokuz
bilimsel ve teknolojik
atılım arasında bir
sıralama yapmıyorlarsa
da, ikinci sıranın
tartışılmaz sahibi,
Temmuz ayında Yeni
Ufuklar (New Horizons)
uzay aracının yaptığı yakın
geçişle aylar süren bir
medya fırtınasının odağına
yerleşen cüce gezegen
Plüton oldu. Zaten
Science’ın okuyucuları için düzenlediği seçim anketinde de Plüton ipi açık ara önde göğüsledi.
Yaklaşık 10 yıl süren 5 milyar kilometrelik bir yolculuk sonunda 14 Temmuz günü Plüton’un 12.500 km
yakınından geçen uzay aracı, gönderdiği yüksek çözünürlüklü görüntülerle Güneş Sistemimizin 85 yıl
gölgede kalmış, üstelik gezegen statüsünden düşürülmüş üyesinin gökbilim camiasını hayretten
hayrete düşüren özelliklerini gözler önüne serdi.
Bu özelliklerin başında küçük kütlesi ve derin
uzayın dondurucu soğuğunda geçirdiği
milyarlarca yıla karşın Plüton’un hâlâ aktifliğini
koruyan jeolojik süreçlerle biçimleniyor olması
geliyor. Görüntülerde donmuş azot ve metan
düzlüklerin kenarında 3500 metreye kadar
yükselen su buzundan sıradağlar, bunlardan
bazılarının sergilediği buz volkanizmasının izleri
dikkat çekiyor. Plüton’un bir başka sürprizi de
sahip olduğu “mavi gökyüzü” oldu. Koca bir kalp
şekliyle “Sputnik Ovası” gökbilim meraklılarının
kalplerine kazınırken,
Yeni Ufuklar, Plüton’un
büyük yoldaşı Charon
ve diğer dört küçük
uydusu hakkında da
ayrıntılı veriler sağladı.
Yeni Dünya yerlilerinin Asya kökenine yeni kanıt
1996 yılında 8500 yıl öncesine ait kemikleri ABD’nin batısındaki Washington eyaletinde bir ırmağın
kıyısında bulunmasından bu yana kökeni bilimsel ve siyasi tartışmaların konusu olan ünlü “Kennewick
Adamı”nın kalıtım şifresi, sonunda çözüldü. Hücre çekirdeklerindeki gen havuzunun söylediği,
iskeletin bölgede yerleşik bulunan ve “atalarının” kendilerine verilmesi için uzun süre mücadele
yürüten yerli kabilelerle akraba olduğunu gösterdi. Ayrıca sonuçlar, Yeni Dünya’nın ilk insan
sakinlerinin geçmişte bugünkü Bering Boğazı üzerinde bulunan bir kara koridorundan geçen Asyalılar
olduğunu doğruladı. Buluş böylece Amerika’nın ilk sakinlerinin Avrupa kökenli olduğunu öne süren
yeni bazı iddiaları da çürütmüş oldu.
Psikoloji deneylerine güvenilirlik aşısı
Psikoloji deneyleri ne kadar güvenilir? Bir başka deyişle sonuçları ne kadar genellenebilir? Bu sorular,
deneylerin çoğu kez az sayıda katılımcıyı kapsamaları ve istatistiksel olarak çok yaygın olmayan
durumlarla ilgili olmaları nedeniyle bulgularının doğruluğu konusunda uyanan kuşkulardan
kaynaklanıyordu. Soruların yanıtı, deney sonuçlarının, başka deneylerde de ortaya çıkması olacaktı.
2013 te tekrarlanan 13 deneyin 10’unda orijinal deneyin sonuçları doğrlanırken, 2014’te 100 farklı
deney üzerinde yapılan testlerde üçte biri doğrulanamadı. Nihayet geçtiğimiz yıl üç prestijli dergide
yayımlanan 100 deneyin sonuçlarının doğrulanma testini geçenlerin oranıysa yalnızca yüzde 39’da
kaldı. Bununla birlikte, orijinal sonuçların düşük güvenilirlik düzeyine karşın, testlerde benimsenen
“önkayıt” sistemiyle, kullanılacak yöntemler ve deneyde güdülen amacın önceden yayımlanması,
yalnız psikoloji değil, öteki bilim alanları için de bir kazanç olacak bir güvenilirlik aşısı olarak ortaya
çıktı.
Bir insan türü daha
Uluslararası bir antropologlar
ekibinin geçtiğimiz yıl Güney Afrika
Cumhuriyeti’nde derin bir mağara
sisteminde ortaya çıkardığı 1500
kemik kalıntısı, soy ağacımıza yeni
bir insan türü daha ekledi.
Araştırmacılar, “Yükselen Yıldız”
mağaralarında bulunan kemiklerin
aynı türden en az 15 bireye ait
olduğu sonucuna vardılar. Yerli
dilinde yıldız anlamına gelen
“Naledi” adı verilen hominin
türünün görece uzun boylu ve dik
yürüme becerisine sahip olduğu
anlaşılıyor. Ancak küçük beyni ve
yırtıcılardan kaçmak için hâlâ
ağaçlara tırmanmakta kullandığı
düşünülen uzun parmaklı ellerinin, Homo naledi’nin ilkel bir insan türü olduğu sonucuna götürüyor.
Araşt ırmacılar daha bir yaşlandırma yapamadıklarından, H. Naledi’nin atalarımızın mensup olduğu
Homo cinsinin ortaya çıkmaya başladığı 2 milyon yıl öncesine mi ait olduğu, yoksa daha sonraya ait bir
tür mü olduğu henüz belli değil.
Yerin dibine kadar...
Dünyamızın derinliklerinde ki “sıcak nokta”lardan yüzeye doğru yükselen ve jeologların “sorguç”
(plume) diye adlandırdıkları ergimiş kaya (mağma) sütunlarının varlığı öteden beri biliniyordu. Yine
bilinen, yerkabuğunun levha denen kırık parçaları bu sorguçlar üzerinden ilerledikçe, meydana gelen
yanardağların püskürtüleriyle okyanuslarda ada zincirlerinn (Ör: Hawaii adaları) oluşması.
Bilinmeyense, bu sorguçların tabanının 3000 km derinde Dünya’nın sıcak merkezinin sınırına kadar
mı, yoksa daha sığ derinliklere kadar mı uzandığıydı. Araştırmacıların, “bütün dalgaformu
tomografisi” denen bir teknikle, şimdiye kadar olduğu gibi yalnızca depremin yol açtığı ilk dalgaların
değil, depremin tüm dalgalarının seyrinin incelenmesine dayanan bir teknikle yaptıkları analizler
tartışmaya noktayı koydu: En az 28 sorguç manto tabakası içinde merkezin sınırına kadar iniyor.
Dahası, sorguçlaarın kalınlığı 800 kilometreyi buluyor ki, buda şimdiye kadar sanılanın üç katı.
Araştırmacılar yeni tekniğin gezegenimizin içinin karanlıktaki başka detaylarını da aydınlatacağı ve
örneğin, levha tektoniği sürecinde mantonun içine dalan okyanus kabuğu parçalarının “mezarlığının”
ne kadar derinde olduğunu ortaya çıkaracağını umuyorlar.
Ebola’ya karşı etkili aşı
Geçtiğimiz yıllarda Afrika’yı
kasıp kavuran ve Dünya’ya
yayılma eğilimi gösteren
ölümcül Ebola hastalığına
karşı ilaç ve aşıyla
mücadelede kayda değer bir
sonuç alınamadı. Ancak,
geçtiğimiz yıl Kanada Halk
Sağlığı Dairesi’nde görevli
bilimcilerce geliştirilen ve
maymunlar üzerindeki
denemelerinde olumlu sonuçlar üzerine Merck ilaç firması tarafından üretilmeye başlanan bir aşı,
Dünya Sağlık Örgütü’nce Gine’de yürütülen bir klinik çalışmada olumlu sonuçlar verdi.
Maya uyuşturucu
işinde!
Amerikalı biyologlar
geçtiğimiz yıl ekmek
mayasına yeni genler
ekleyerek, şimdiye
kadar yalnızca afyon
bitkisinin yapabildiği
bir biyosentez ürünü
olan afyon temelli
ağrı kesici maddeler
(opioid) ürettirmeyi
başardılar. Bunun
için gen mühendisliği
tekniklerinden
yararlanan
biyologlar, maya
hücrelerine üç ayrı
afyon bitkisi türünden, altın renkli iince kökü nedeniyle Goldhread (sırma) denen ve yerlilerin ağız
yaralarının acısını bastırmak için kökünü çiğnedikleri yoncaya benzeyen üç yapraklı bir çiçekli bitki
türünden, bakterilerden ve bir sıçandan alınan 21 ayrı gen eklemişler. Araştırmacıların umudu, bu
biyosentez yolunun kontroluyla daha etkin ilaçlar yapılabilmesi. Ancak madalyonun öteki yüzünde,
mayaların madde bağımlıları ya da satıcılarca ev üretimine koşulması tehlikesi de var. Ancak, bu iş ev
ekonomisinin çapını aşıyor. Bir doz ağrı kesici için binlerce kilo kültür sıvısı gerektiğine işaret eden
araştırmacılara göre ev tezgahlarında, saptanabilecek düzeyde opioid üretilemez.
Beyinde gizli lenf damarları
İki yüzyıldan daha uzun bi süre önce İtalyan hekim Paolo Mascagni’nin öne sürdüğünün aksine,
vücutta hücre atıklarının temizlenmesine ve bağışıklık hücrelerinin taşınmasına yardımcı olan bir
damarlar ağından oluşan lenf sisteminin, boyuna kadar
uzanıp beyne geçemediği düşünülüyordu. Böyle olunca da
beynin kendi özel bağışıklık sistemine sahip olduğuna
inanılıyordu. Geçtiğimiz yılsa beynin menenj (meninges)
denen en dış katmanında keşfedilen bir lenf damar
sisteminin vücuttaki sistemle bağıntılı olduğu ortaya çıktı.
Araştırmacılar, keşfin Alzheimer, Mültipl Skleroz (MS) ve
Menenjit gibi hastalıkların araştırılması için yeni bir yol
açacağını umuyorlar.
Kuantum İnternet’e doğru
Atomaltı dünyadaki parçacıkları, kuvvetleri ve aralarındaki etkileşimleri inceleyen kuantum
mekaniğinin kuralları, alıştığımız büyük boyutlu “klasik” dünyadaki deneyimlerimize koşullanmış
mantığımıza tümüyle ters geliyor. Bunların en gariplerinden biri de, iki parçacık arasında “dolanıklık”
(entanglement) denen gizli bir bağın kurulabilmesi. Einstein’ın mantığının bile kabul etmediği bu olgu
uyarınca, örneğin “dolanık” duruma getirilmiş iki elektronun bir tanesi üzerinde ölçüm yaparak
dönme (spin) denen kuantum mekaniksel özelliğinin yönünü belirlediğimizde, eşinin, ne kadar uzakta
olursa olsun, “aynı anda” ters yönde spin durumuna “çökmüş” olacağını bilebiliyoruz. Kuantum
mekaniğinin belirsizliklerine “Tanrı zar atmaz” diye karşı çıkan Einstein, dolanık parçacıkların
herbirinin “yerel gizli değişkenler” taşıyabileceğini, dolayısıyla uzaktan bir dış etkiye gerek
kalmayacağı tezini ortaya atmıştı. Geçtiğimiz yıl Hollanda’daki Delft Üniversitesi ve İspanya’daki
Barcelona Üniversitesi Fotonik Araştırmalar Enstitüsü (ICFO) araştırmacılarınca inceden inceye
kurgulanan bir deneyse, kuantum mekaniğinin uzaktan etki olgusunun en son ve en sağlam
doğrulmasını yaparak yerel gizli değişkenler tezinin tabutuna son çiviyi çaktı.
Kaba anlatımıyla deneyde dolanık duruma getirilmiş iki elektron, birbirinden 1.3 km uzaklıkta bulunan
iki elmas kristal içinde hapsedilmiş. Sonra çok hızlı gerçekleştirilen bir ölçümle elektronlardan birinin
spin yönü belirlendiğinde aynı anda eşinin ters spin yönünde olduğu görülmüş. Bu durum için iki
elektron arasında bir haberleşmenin olması gerekiyor. Ancak, Einstein’a göre hiçbir mesaj ışıktan hızlı
gidemez. Deneyde ölçümün gerçekleştiği süre içinde ışığın katedebileceği yolun ancak 30 metre
olacağı hesaplanmış. Oysa elektronlar arasındaki mesafe 1.3 km olduğundan elektronlar arasındaki
etkiyi ışığın yapmış olması imkansız. Demek ki, kuantum mekaniğinin öngördüğü (ışıktan da hızlı
olabilen) uzaktan etki doğru. Ancak, fizikçilere göre uzaktan etki mesafedenbağımsız olarak “anlık”
olsa da, ışıktan hızlı mesajlar göndermek için kullanılamaz.Sonuç fizikçiler için sürpriz olmasa da
kullanılan duyarlı yöntemin kuantum internet gibisinden egzootik teknolojilere kapı aralayabileceği
düşünülüyor.
Raşit Gürdilek
KAYNAKLAR:
“Science’s 2015 Breakthrough of the Year: CRISPR”, American Association for the Advancement of
Science, 17 Aralık 2015
http://news.sciencemag.org/scientific-community/2015/12/and-science-s-breakthroughyear?utm_source=general_public&utm_medium=magazine&utm_campaign=Breakthrough15-1427
“Genome-wide inactivation of porcine endogenous retroviruses (PERVs)”, Sciencexpress, 11 Ekim
2015
“Late harvest from Pluto reveals aa complex world”, Science, 16 Ekim 2015
“Historic Delft Experiments tests Einstein's 'God does not play dice' using quantum 'dice' made in
Barcelona”, ICFO-The Institute of Photonic Sciences, 21 Ekim 2015