Scientia, Fortitudo et Virtus (Bilgi, Cesaret ve Fazilet)
DNA etiketine sahip kayıtlar gösteriliyor. Tüm kayıtları göster
DNA etiketine sahip kayıtlar gösteriliyor. Tüm kayıtları göster

6 Nisan 2016

Dünyadaki Tüm Bilgiyi Birkaç Gramında Depolayabilecek Bir Molekül: DNA

DNA'yı herkes biliyordur. Kitaplarda veya popüler medyada şu güzelim biri birine sarılmış iki zincirli sarmal. Her canlıyı yapan, bilginin nesilden nesile aktarımını sağlayan, genetik bilginin şifre şeklinde kaydedildiği molekül.

Çok basit bir dil kullanıyor. Bu dilde sadece 4 harf var: A, G, C, T. Bizim alfabe gibi 29 harf değil. Gözle görülen veya görülmeyen, bakteriden, böceğe, bitkiye, file, insana her canlının ortak alfabesi.

Bu harflerin farklı sayı ve sırada tekrarlanması ile yeryüzündeki tüm canlıları yapan moleküldür DNA. Tüm bir insanı yapan DNA'da 6 milyar harf var. Ağırlığı ise sadece 6 pikogram! Yani, 1 gramın trilyonda biri (1 gram= 1,000,000,000,000 pikogram). Gözle görülemeyen bir hücreden 10 kat daha küçük bir ortama, yani hücre çekirdeğine sığıyor (İnsan genomu ile ilgili bir yazımı burada okuyabilirsiniz?.

Bir özelliği, oldukça kararlı olması. Bir reçine içine koyup saklarsanız 4 milyar yıl dayanır. Yani, dünyadaki tüm yaşamdan daha eski.Açık ortamda, yarılanma ömrü 10 bin yılın üstünde.

Tüm kitaplarımız 29 harfle yazılmamış mı? 

Her alfabe harfini, DNA şifresi ile yazabilirsiniz (örn, H= CAG). İnsan için verdiğimiz örneğe dönersek: 6 milyar DNA harfi, 2 milyar alfabe harfine karşılık gelir. 2 milyar harfle, her sayfasında 1000 harf bulunan ve her biri 2000 sayfa olan 1000 adet kitap yazabilirsiniz. Bunu sadece 1 pikogram DNA ile yaptığınızı unutmayınız. Dolayısı ile her biri 1000 sayfa 1 katrilyon kitabı 1 gram DNA'ya sığdırabilirsiniz. 

Dünyada yaklaşık 130 milyon kitap olduğu düşünülüyor (Ref: Google). Dolayısı ile 1 gram DNA'ya sadece tüm bu kitaplardaki bilgiyi değil, aynı zamanda tüm resim, video ve ses kayıtlarını da sığdırabilirsiniz.

Böylece,  dünyamızın ürettiği tüm bilgiyi DNA şifresi olarak kodlayabilirsiniz. Bu DNA'yı hücrenin içine atıp saklayabilirsiniz. Sentetik (yapay) hücre ile ilgili yazımı burada okuyabilirsiniz. Ancak, hücreler o kadar dayanıklı değildir ve binlerce yıl dayanmazlar. Bu DNA'yı hava almayan bir kapsülün içine koyup saklarsanız milyon hatta milyarlarca yıl dayanır.

Neye mi yarayacak?

Dünyadaki tüm yaşamın ve bilginin ortadan kalktığı bir kıyamet senaryosunu düşünelim! Milyarlarca yıl geçti ve bir şekilde bugünküne benzer insanoğlu (veya daha zeki yaratıklar!) ortaya çıktı. Bu kapsülü alıp bir DNA dizgi belirleme makinesinde okutacaklar ve bu bilgiyide bir bilgisayara yükleyip bilgisayar dili olan 1 ve 0'lara çevirip tüm yazı, resim, videolara, ses kayıtlarına ulaşacaklar.

Bizim için ne mi diyecekler?
"Atalarımız zeki yaratıklarmış. Sonlarını getirecek felaketi öngörmüşler. Ancak, hırs ve açgözlülüklerinin kurbanı olmuşlar".

20 Şubat 2016

İnsan Genetik Alfabesinin (Genom Dizisinin) Belirlenmesinin 15. Yaş Günü

İnsan Genomunun taslak dizisi 15 yıl önce, tamamı da 2003 yılında (yani 13 yıl önce) yayımlandı. Peki, kimine göre “yüzü astarından pahalıya mal olan” bu proje, parasına (3.3 miyar dolar) değdi mi?  

Bence değdi. Neden mi? 

Bir kere, para kâğıttan yapılmış. Öyle veya böyle harcanacak. Çoğu zaman da gereksiz yerlere. Ancak, bu projeye harcanan para en azından insanoğlunun merakını az da olsa bazı konularda giderdi. Buna yazımın sonunda değineceğim. 

Ancak 15. yılını kutladığımız İnsan Genom Projesinin ilk taslağı hakkında biraz tarihçeye girelim: 1980’lerin sonunda insan genom dizisinin belirlenmesi fikri ortaya atıldı. Fakat, birçok bilim adamı insan genomunun çoğunun “bir işlevi olmayan çöp DNA’dan meydana geldiğini” ileri sürerek, böyle bir projenin anlamsız olacağını savundu. Kaldı ki, sadece 10 insanın genom dizisi çıkarılacaktı ve bu bütün insanları nasıl temsil edecekti!

Buna rağmen, o zamanki teknoloji ile milyarlarca dolara mal olacak bu projenin başlatılmasına karar verildi.

Kimine göre, çoğu "çöp DNA” olsa bile, genomumuzda bu çöp DNA’nın orada ne iş yaptığının belirlenmesi bile bu projenin yapılması için yeterli sebepti. 

İnsan genomunu yapan harflerin belirlenmesi (biyologlar buna “genom dizisi” diyorlar) için 1990’ların başında iki farklı proje başlatıldı. 

(Kitaplık: Wellcome Trust İnsan Genom Dizisi arşivi. Toplam 4 harften (A,T,G,C) oluşan haploid genomumuzdaki (yani 23 kromozomdaki) harflerin sayısı ve dizilişi kataloglanmıştır. Örnek: en büyük kromozom 1. kromozomumuzdur. Dolayısı ile bu kromozomda harf sayısı ile her biri 1000 sayfa olan 9 cilt kitap dolmuştur).

İlki Amerika Birleşik Devletleri önderliğinde ve birkaç başka ülkenin dâhil olduğu kısa adı IGHP olan “devletler projesi”, diğer ise zengin bir biyolog olan Craig Venter’in şirketi tarafından başlatılan proje. 

Uluslararası İnsan Genom Projesi (IGHP), insan genomunun taslak dizisini Nature dergisinin 15 Ocak 2001 sayısında, özel bir kuruluş olan Celera Genomics ise kendi taslak dizisini bir gün sonra Science dergisinin 16, Şubat 2001 sayısında yayımladı. 

IGHP, beklendiği gibi insan genomunun %50’sinin tekrarlanmış dizilerden oluştuğunun rapor etti. Bu tekrarlanmış düzlerin %90’ı ise “sıçrayıcı” ya da diğer adı ile “hareketli” diziler olarak bilinen “transpozonlar”dan oluştuğu belirlendi. Makalelerinin 11 sayfasını bu tekrar dizileri ve onların evrimini anlatmaya ayırdılar. 

Çöp veya atık olarak bilinen bu yavan dizilerin esas olarak biyolojik olgu için bize çok şey ifade ettikleri ve paleontolojik olarak birçok ilginç olayı barındırdıkları bilim adamları tarafından zaten daha önce bilinmekte idi. 

İşin maliyetine gelince: gerçekten de yukarıda bahsettiğim taslakların ortaya çıkarılması için 3.3 milyar dolar kadar bir para harcandı. Genomumuzun (haploid yani annemizden ya da babamızdan gelen 23 kromozom) yaklaşık 3.3 milyar baz çiftinden oluştuğu biliniyor. 

Bu, şu anlama geliyor: her genetik harfimizin belirlenmesi için 1 dolar harcandı. Her halükarda büyük para! Bu nedenle, insan genom projesi birçok bilim adamı tarafından tepki aldı. 

Bu projenin ortaya koyduğu en önemli bulgulardan biri, gen sayımızla ilgili idi. Tüm canlılar âleminin en karmaşığı olarak düşünülen insanın, gen sayısı bakımından hiç de o kadar üstün olmadığı görüldü. Yaklaşık 25 bin genimiz vardı. Bu sayı basit bir toprak kurçuğunun (Caenorhabditis elegans) gen sayısından çok da fazla değildi. Hatta bir su piresi (dafnia) taşıdığı yaklaşık 30,000 genle bizden daha fazla gene sahipti. 

İnsan genomunda kaç gen bulunduğunu ve genin tarifini burada yazmıştım. Tekrar üzerinde durmayacağım. 

Tabi projenin bu en önemli bulgusu yine tepkilere neden oldu. Çünkü eğer insan genomu büyük oranda anlamsız veya çöp dediğimiz dizilerden oluşuyorsa, zaten gen sayısının da çok olmaması gerekirdi. Basit bir matematik hesap bunu ortaya koyabilirdi. 

Peki insanda bir çok hayvana (hatta bitkilere) nazaran az sayıda genin olduğunun keşfedilmesi, insanoğlunun büyüklük egosuna büyük bir darbe mi vuracaktı? Hayır… 

Farklılığımız başka bir yerde idi. Henüz sayısını bilmediğimiz protein çeşitlerinde. 

İnsanın diğer canlılara göre çok daha zengin bir protein profiline sahip olduğu düşünülmekte. Fakat bir sorun var. Genler proteinleri kodluyorsa, az sayıdaki genle nasıl böyle zengin bir protein çeşitliliğine sahip oluyoruz? Bu konuda ifade edilen dizilerin karması, alternatif ifade gibi bazı deliller bulunsa da, bunu anlamaktan şu anda çok uzağız. 

Her ne ise… İnsan Genom Projesi ve öncesi hakkında kronolojik bir açıklama aşağıdaki resimde yapılmıştır ve bu konu üzerinde daha fazla durmadan esas konumuz olan bu projenin sonuçlarına gelelim…
(Büyütmek veya indirmek için resmin üzerini tıklayınız)
Bu projenin sonuçlarını kullanan daha sonraki çalışmalarla bugün yaklaşık 2000 hastalığı gen seviyesinde biliyoruz ve çoğunu genetik testlerle belirleyebiliyoruz. 

Proje sayesinde günümüzde genom dizileme araçları gelişti ve değişti ve bir genomun dizisi neredeyse bugün 1 milyon kat daha ucuza mal olmakta (3300 dolar/genom). 

Yani, tüm genomunuzun dizisini belirlemek istiyorsanız, bunu damağınızdan kulak pamuğu ile alacağınız örnekten  yaklaşık 3000 dolar vererek yapabilirsiniz. Bu rakamın önümüzdeki birkaç yıl içinde 1000 dolar civarlarına düşeceği tahmin ediliyor. 

Bu meblağ bile sizin bütçenizi aşıyorsa, 300 TL (100 dolar) vererek genetik orijininizi (daha çok Asyalı mı, Avrupalı mı yoksa Afrikalı mısınız? Ya da hepsinin belli oranlardaki karışımı mı olduğunuzu) belirleyebilirsiniz. 

Önümüzdeki dönemde genomumuzun bilinmeyenlerine doğru yolculuğumuz son sürat devam edecektir. İnsan genom çeşitliliğini konu olan 2015 yılında biten benzer bir projede dünyanın 26 değişik toplumundan (ırklarından) 2500 bireyin genomu dizilendi. Referans insan genomu ile kıyaslandığında, bu 2500 kişinin genomu kişiden kişiye farklılık gösterse de 4 ila 5 milyon bölgede farklar olduğu görüldü. Bu farklar bizi biz yapan farklar. 

Bundan 5 yıl önce, yani insan genom dizisi belirlendikten 10 yıl sonra, değişik canlı türleri için dizilen genomların sayısı aşağıdaki resimde verilmiştir. Teknolojinin gelişmesi ve ucuzlaması ile bu konuda tam bir patlama yaşandığı görülecektir.
(Büyütmek veya indirmek için resmin üzerini tıklayınız)
Ancak, genomik çalışmalar sonucu ortaya konan bu kadar bilgi ve bulgunun anlamlandırılması (mana) gerekiyor. Bunun için, makineler değil insanların beyin gücüne daha çok ihtiyaç olacaktır.

12 Şubat 2016

Kütle Çekim Dalgaları: Büyük bir keşif mi, büyük bir dalga geçmek mi?

Bu hafta içinde (Çarşamba günü) eğer doğru ise 2016 yılının belki de en büyük keşfi olacak olan Einstein’in 100 yıl önce ortaya attığı yaygın adı ile "izafiyet teorisi"nin kanıtlandığı ileri sürüldü. Yani, “zaman ve mekânın bükülmesine" sebep olan “kütle çekim dalgaları”nın keşfedildiği bildirildi.

Şayet, bu doğru ise evren ve yaşam için çok moda olan Big-Bang Teorisini çöpe atabilirsiniz... (Fizikçilerin bitmek tükenmek bilmeyen sayısız teorileri hakkındaki bir yazımı burada okuyabilirsiniz).

Konumuza dönersek; MIT, Caltech ve LIGO araştırmacılarının hangi kanıta dayanarak kütle çekim dalgalarını keşfettiklerini anlamak zor. İki ayrı yolu, ancak aynı mesafeyi kat edip dönen kızıl ötesi ışınların dalga boylarının “tam simetri” (yani üst üste mükemmel çakışma) göstermedikleri ve bir protonun çapının binde biri (1/1000) kadar olan bir sapmaya neden olduğu ileri sürüldü (1 protonun çapı yaklaşık 2 × 10-14 metre, yani 0.00000000000002 metre ya da 0.00000000002 mm). 

Buna, güneşten 30 kat daha büyük ve bize 1.3 milyar ışık yılı uzaktaki bilmem hangi iki karanlık deliğin çarpışıp kaynaşmasından sonra ortaya çıkan ve ışık hızına eşit bir hızla yayılan kütle çekim dalgalarının sebep olduğu ileri sürüldü.

"Kızıl ötesi ışınların aynı mesafeyi çok az da olsa değişik zaman süresi içinde almalarının yegane kanıt sayıldığı"  açıklamada, medya önünde kişi ellerini havaya kaldırıp bir zafer edası ile aynen şunları söyledi (bkz. aşağıdaki videodaki konuşma):
  • “Kütle Çekim Dalgaları’nı keşfettik. Evet…  başardık” 
Bu kadar önemli bir konu, alkışlarla kesilen 2 dakika içinde medyaya servis yapıldı. İlgili zat bilgisayar ortamında hazırlanmış, tamamen hayali animasyonlarla konuyu bu 2 dakikada anlatmaya çalıştı.
Bu konu bir anda bütün TV, gazete, blog ve diğer web sitelerinde yayılış gösterdi (bilim haberciliğinde bir rekor kırıldığından eminim).

Umarım, bu haber ilgili bilim adamlarının büyük egosunun bir sonucu değildir ve doğru çıkar. Higgs Bozonu ya da diğer ünlü adı ile Tanrı Parçacığı için bir grafiğe dayandırılan ve onun üzerinde koparılan fırtınaları hatırlayınız!


Fizikçiler kusura bakmasın ama, bir ara "soğuk füzyonu" da keşfettiklerini ve bir bardak su ile dünyamızın tüm enerji sorununu halledebileceklerini ileri sürmüşlerdi!.. 

Aradan 25 yıl geçti. İlk ortaya atıldığında Nobel Fizik Ödülüne bile aday gösterilen soğuk füzyona ne oldu dersiniz? 

Buluşun sahiplerinin rencide olması ve "soğuk duş" almasından başka bir işe yaramadı...

Bir başka örnek: Bazılarınız hatırlayacaktır. Birkaç yıl önce de NASA’da çalışan bilim adamları, DNA’sında (genetik materyalimiz) arsenik olan bakteriler keşfettiklerini söylemişlerdi. Ancak, daha sonra yapılan çalışmalar bunun bir safsatadan ibaret olduğu gösterildi. Çünkü deney tekrarlanamadı. NASA araştırmacılarının kontamine (bulaşık) bir ortamda bu çalışmayı yaptıkları ve belirlenen arseniğin esasen ortamda bulunduğu ve bakterilerin DNA’sının bir parçası olmadığı anlaşıldı.

Milyonlarca dolara mal olan, ancak kimine göre 50 yıldan beri bildiğimiz şeyleri bize yeniymiş gibi sunmaya çalışan ENCODE projesi ile ilgili de daha önce burada bir yazı yazmıştım.

Ne yazık ki bilime en büyük kötülüğü, medyatik olmada, projelerine büyük paralar cebellezi etmede mahir açık gözlü ve aç gözlü bilim adamları yapmakta ve bunların yalancı çoban misali “sürüye kurt geldi” çığırtkanlığı doğru olsa bile artık kimseler inanmamaktadır.


Bundan dolayıdır ki, ülkeleri yönetenler bilim adamlarından çok film adamlarını danışman olarak seçerler. Çünkü bilgelikten (ve çoğu zaman bilginlikten) uzak bu bilim adamları ile filim adamları arasında pek de bir fark yoktur ve dolayısı ülkelere bilim politikaları değil filim politikaları yön verir.
Bu nedenledir ki, dünyamızın da her konuda çivisi çıkmış…