Sentetik DNA İle Çelikten Güçlü İpek Üretiyoruz

Amerikalılar bira mayasına örümcek DNA’sı ekledi ve çelikten güçlü sentetik ipek üretti. Gelecekte ise sentetik ipekle kurşungeçirmez esnek tişört üretmeyi planlıyorlar. Oysa bu daha başlangıç ve sırada parfüm üreten ekmek mayası ile kaçak avlanmayı önlemek için hayvan derisi klonlayan bakteriler var.

Sentetik biyoloji çağı

Yakın zamana dek ipek üretimi ipekböceği tırtılları, ağ ören örümcekler ve elbette çizgi roman dünyasının en sempatik süper kahramanı olan Örümcek Adam’ın işiydi. Ancak, California Merkezli Bolt Threads şirketi GDO’lu maya ile çelikten güçlü sentetik ipek üretmeye hazırlanıyor ve şekil değiştiren organik eşyalar sırada bekliyor. Bütün bunlar gen mühendisliğiyle oluyor.

Gen makası CRISPR Cas9 enzimini kullanarak istediğimiz canlıdan istediğimiz genleri alıyor ve bunları başka canlı türlerine ekleyerek onlara yepyeni özellikler kazandırıyoruz. Bu işleme halk arasında genetiği değiştirilmiş organizma (GDO) ve bilimsel dilde sentetik biyoloji diyoruz.

İlgili yazı: Kök Hücre ile Kalp Kası Tedavisi Başladı

 

Tasarım canlılar yaratıyoruz

Gen mühendisliği ile yepyeni özellikler kazanan canlılar bugüne kadar hayal ürünü olan birçok şeyi yapabiliyor.

Örneğin, biyoteknoloji şirketi Ginkgo Bioworks GDO’lu ekmek mayası ile kaliteli parfüm üretmeye başlıyor. Bira mayasına kokulu çiçek geni ekleyerek üretilen doğal parfümler, klasik kozmetik ürünlerinden çok daha hesaplı olacak ve sağlığa zararlı kimyasal maddeler içermeyecek.

Çevre dostu organik ürünler demişken, fiberglasta mantar yetiştirerek canlı mobilya üretmeye hazırlanan şirketler olduğunu da ekleyelim. Evet, Yüzüklerin Efendisi gibi epik fantezi romanlarında anlatılan ve ağaç gibi toprakta büyüyen canlı eşyalar gerçek olmak üzere.

Peki bütün bunları ham plastik, ahşap ve inorganik maddeler kullanmak yerine sentetik DNA kullanarak nasıl yapacağız? Sentetik biyoloji ile genetik imalat teknolojisini birlikte görelim.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Organik gıdadan çok daha fazlası

Bugüne dek laptop üretiminden sentetik ipliğe ve termoplastik ayakkabı tabanlarına kadar hemen her üründe petrolden üretilen plastik türevlerini kullanıyorduk. Ancak, petrol hızla tükeniyor ve plastik maliyetleri artıyor. Bu yüzden ağır sanayi üreticileri plastiğe alternatif maddeler arıyor.

Her ne kadar işin içinde ticari kaygılar olsa da sentetik biyoloji şirketleri çevre dostu üretimi teşvik ediyor: 2016 yılında Amerika’da sentetik biyoloji startupları toplam 1 milyar dolar yatırım aldı ve sadece 2 yıl önce kurulan bir sektör için bu büyük başarı. Bütün bunlar üreticilerin insan vücudunu taklit etmesiyle mümkün oldu.

İlgili yazı: Gen Makası CRISPR ile Kök Hücre Tedavisi

 

En verimli makine insan

Biz insanlar güneşin alnında susuz kalmadığımız sürece saatlerce spor yapabilir ve en ağır işlerde çalışabiliriz.

Ağır işlerde çalışırken güneşte fazla kalan telefon pili gibi ısınıp patlamayız; çünkü vücudumuz ATP moleküllerini parçalayarak son derece verimli bir şekilde enerji üretiyor ve hücrelerimiz vücudun yapıtaşları olan proteinleri sentezlerken aşırı ısınarak su kaynatmıyor.

Üstelik bir telefon pili en çok 2 yıl dayanırken insanlar ortalama 71 yıl yaşıyor ve maksimum ömür 122 yıla ulaşıyor. Akıllı telefon pillerinde ürün eskitmeyi bir kenara bırakırsak kendimize asıl şunu sormak gerekiyor: Bugün insanlar gibi 70 yıl bozulmadan çalışan ve kendini yeni ihtiyaçlara göre sürekli yenileyerek güncelleyen bir bilgisayar veya beyaz eşya neden yok?

Bunun sebebi bizim demir, çelik, plastik ve tahta gibi inorganik veya ölü organik malzemelerle üretim yapıyor olmamız. Oysa gelecekte yapay zeka kullanan organik ürünler, kendini otomatik olarak yenileyerek hep güncel kalacak. Bu tür ürünleri parfüm üreten maya gibi genetiği değiştirilmiş organizmalar ile üreteceğiz. Şimdi bunun nasıl yapıldığına bakalım.

İlgili yazı: Bilimsel Okuryazarlık Düzeyini Ölçmenin 2 Yolu

 

Otomatik donanım güncelleme

Bugüne kadar sadece bilgisayar yazılımları kendini otomatik olarak güncelliyordu. Ancak, sentetik biyoloji ile üretilen genetiği değiştirilmiş organizmalar, yani GDO’lu sentetik canlılar otomatik donanım güncellemesi de yapacak.

Böylece yeni PC oyunları oynamak için iki yılda bir yeni grafik kartı satın almanıza gerek kalmayacak. Geleceğin organik üretim grafik kartları, bünyesindeki bütünleşik biyoprinterlar sayesinde son model parçalar basarak kendini güncelleyecek.

Sentetik biyoloji sektörü işe yeni başladı ve bu yazdıklarımızın gerçekleşmesine uzun bir süre var. Ancak, daha şimdiden akıllı telefonlarımızı şarj eden ve PC monitörlerini çalıştıran biyonik elektrikli bitkiler ürettiğimiz için bu sıra dışı gelecek o kadar uzak değil. İnsan hücreleri gibi kendini yenileyen ürünler 2020’de raflara gelecek.

İlgili yazı: Retrovirüsler Kanseri Tedavi Edecek

 

Neden olmasın?

Bolt Threads CEO’su Dan Widmaier kendine bu soruyu sordu ve tekstil sektöründe sentetik canlılarla genetik üretim yapmaya hazırlanarak sektöre hız kattı:

“Günümüzde tekstil ürünlerinin büyük kısmı petrol bazlı polyester iplikten üretiliyor. Oysa plastik türevi iplikler çöpe atılınca çevreyi kirletiyor. Bizim üreteceğimiz sentetik iplik doğada çözünecek ve kesinlikle çevreyi kirletmeyecek. Hem hesaplı hem kaliteli konfeksiyon kumaşı üreteceğiz. Sentetik biyoloji ile yepyeni bir çağ başlatacağız.”

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

İlk ticari ürün geliyor

Widmaier planlarını gerçekleştirmek için 3 müşteri buldu bile: Bolt Threads firması Patagonya’dan bir konfeksiyon firması dahil, üç alıcı için ticari üretime geçiyor. Şirket başarılı olup kendi sentetik ipek markasını üretirse sektörün kapılarını ardına dek açacak. Bunun yanında, ağır sanayi için çelikten sert ipek üretmek isteyen bir şirket de var; ama detaylara geçmeden önce sektör büyüklüğüne bakalım:

Geçen yıl toplam 1 milyar dolar yatırım alan isimler arasında Peter Thiel, Eric Schmidt, Marc Andreessen, Max Levchin ve Jerry Yang gibi girişimciler bulunuyor ve sektör analizleri yapan SynBioBeta danışmanlık şirketi, son iki yılda bu yatırımların iki katına çıktığını söylüyor.

Bu fonlardan GDO’lu ekmek mayası ile doğal şeker, sentetik ahşap ve deri üretmek isteyen diğer firmalar da yararlanıyor. Peki 30 yıldır uyuyan gen mühendisliği sektörü birdenbire nasıl uyandı ve art arda atılım yapmaya başladı?

İlgili yazı: 14 Yaşında Kendini Donduran Kız

 

DNA sentezleme ucuzladı

Bilim insanlarının insan DNA’sının haritasını çıkarması 10 yıl sürdü, 3 milyar dolara mal oldu ve 1990-2003 arasında çok sıkı bir çalışma gerektirdi. Bugün ise kök hücre bazlı gen tedavisi için DNA sentezlemek sadece 1000 dolar; çünkü aradan geçen zamanda bilgisayarlar hızlandı ve ucuzladı.

Sentetik biyolojiyi kolaylaştıran diğer faktör ise CRISPR enzimi: Kanser gibi genetik hastalıkları tedavi etmek, organ klonlamak ve tasarım bebekler yaratmak gibi farklı alanlarda kullanılan CRISPR gerçek bir gen makası gibi çalışıyor.

DNA’daki genleri bilgisayarda kes-yapıştır yapar gibi hızlı bir şekilde düzenlemeye izin veren enzim biyoloji şirketlerinde Ar-Ge’yi hızlandırıyor.

İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük

 

Hayatı programlamak

Sentetik biyoloji sadece CRISPR ile hız kazanamazdı; çünkü gen düzenlemeye yarayan bu enzim kadar, GDO DNA’sı sentezlemeyi hızlandırmak da önemli. Twist Bioscience şirketi, silikon taban üzerinde sentetik DNA sentezlemeyi kolaylaştıran yeni bir teknoloji ile yapay canlı üretimine hız kazandırıyor.

Tabii bir de uzak geleceği düşünen sentetik biyoloji uzmanları var: Biyoteknoloji şirketlerine yatırım yapan OS Fund ortağı Bryan Johnson, biyolojinin şifresini çözüyoruz ve hayatı baştan programlıyoruz diyor. Johnson’ın taraftarları ise gelecekte bir gün sadece sentetik DNA, gün ışığı ve enerji kullanarak toprakta otomobil ve prefabrike ev yetiştireceğimizi söylüyor!

Johnson’ın söyledikleri insanın hayal gücünü zorluyor. Saksıda çiçek yetiştirir gibi toprağı sulayarak yerden ev veya otomobil bitmesini sağlamak ancak en uçuk bilimkurgu romanlarına konu olabilir. Oysa bütün bunları en tutucu tahminle 40 yıl içinde başaracağız.

Endüstri 5.0 kod adlı bu yeni sanayi devrimine ne kadar yakın olduğumuzu görmek için sentetik biyolojiyle üretilen 8 devrimsel ürüne göz atalım.

İlgili yazı: Metalik Hidrojen ile Uçan Araba Çağı

 

1. Beyin hücresinden bilgisayar üretimi

Bugün kök hücre ile organ ve canlı doku klonlayarak bunları biyoprinterda basmak birçoğumuza inanılmaz geliyor. Oysa gelecekte sentetik beyin hücreleri üretip bunları birleştirerek organik bilgisayarlar, yani ıslak donanım üreteceğiz.

Ex Machina filmindeki androit AVA’nın bu tür bir organik beyin kullandığını hatırlatalım. Bununla birlikte piyasanın gerçeklerine de bakmak lazım. Örneğin, birkaç yıl önce havuz yosunundan biyoyakıt üretmek isteyen şirketler vardı. Petrol fiyatları düşünce biyoyakıt talebi azaldı ve bu şirketler tek tek kapandı.

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

 

2. Ekmek mayasından parfüm üretimi

Boston merkezli Ginkgo Bioworks firması, soyu tükenmekte olan nadir bitkilerle çiçeklerin genlerini satın aldı. Çiçek genlerini ekmek mayasına ekleyen şirket, maya mantarının salgıladığı kimyasal maddeleri damıtarak pastaneler için aromalı tatlandırıcılar ve organik parfüm üretiyor.

Bugüne dek gıda sektörünün en büyük eksiklerinden biri bazı fabrika gıdalarında kullanılan kimyasal katkı maddelerinin kanser yapma riskiydi. Ekmek mayası mantarlarının ürettiği doğal tatlandırıcılar ve kabartma tozu gibi katkı maddeleri bu riski önleyecek ve sağlıklı hazır gıda sektörünü büyütecek.

Ginkgo Bioworks CEO ve kurucusu Jason Kelly diyor ki “İşler son iki yılda hızlandı ve biz de 154 milyon dolar yatırım alarak ikinci atölyemizi açtık. 1672 metrekarelik yeni fabrikamızı maya fermantasyon tankları, kimyasal madde detektörleri, yeni yazılımlar, robotlar ve hatta geleneksel petri kaplarıyla doldurduk. Harıl harıl DNA sentezleyip yapay DNA üretiyoruz.”

İlgili yazı: AIDS’e Kesin Çare >> Amerikalı doktorlar HIV virüsünü insan DNA’sından sildi

 

Parfümler yüzde 90 ucuzlayacak

Sentetik biyolojinin kökten dönüştüreceği diğer sektör kozmetik endüstrisi ve Jason Kelly, Ginkgo Bioworks şirketinin parfüm üretimini yüzde 50 ila yüzde 90 oranında ucuzlatacağını söylüyor: “Üstelik DNA’ya yeni harfler ekleyerek veya genetik harfleri farklı bir şekilde dizip katıştırarak daha önce hiç bilinmeyen rekabetçi kokular üreteceğiz. Bu sırada çevreyi koruyacağız.”

Örneğin gülyağını ele alalım. Türkiye’de dünyaca ünlü Isparta gülleri yetiştiriyoruz. Oysa bunları ekmek ve büyütmek zor. Ekonomik krizde organik gül yağı fiyatları da artıyor ve Avrupa artık bunun için Türkiye’ye para ödemek istemiyor.

Ancak, biz yerimizde sayarken Amerikalılar başka bir şirketten gül DNA’sı satın aldı ve 9 ay içinde 40-50 ayrı yapay ekmek mayası türü oluşturarak bunlarla yarı fiyatına sentetik gülyağı üretimine başladı.

İlgili yazı: VPN Engelleme Türkiye’de Nasıl Aşılır?

 

3. Çelikten güçlü ipek gömlek

Yapay biyoloji sayesinde en uçuk hayallerimizin bile gerçek olacağını söylemiştim. Kanıt olarak Almanya merkezli AMSilk firmasına bakabilirsiniz. Bolt Threads şirketi konfeksiyon işi sentetik ipek üretimine hazırlanırken, AMSilk çelik kadar güçlü yapay ipekten dayanıklı iş botları üretiyor.

Evet yanlış duymadınız: Çelik kadar güçlü ve doğal deri kadar esnek iş botları üretiyorlar. Normalde iş botlarının önünde ayağınıza ağır bir şey düşerse ayak parmaklarınızı koruyan bir çelik kalıp bulunur. İşte bu tür koruyucu kılıfları çelikten güçlü yapay örümcek ipeği ile üretiyorlar.

İlgili yazı: 10 Bin Galaksinin Katili Karanlık Madde

 

4. Kürk ve deri ticaretine son

Doğal kürk ve deri ticaretini beslemek için yapılan kaçak avlanma hayvanların soyunu kuruttu. Ancak, Brooklyn merkezli Modern Meadow sentetik biyoloji ile GDO’lu deri hücreleri üretti ve bunlarla doğal hayvan derisi üretimine başladı. Artık hayvanları postu için katletmeye gerek kalmayacak. Talep azalınca kacak avlanma vakaları da azalacak.

Nasıl ki gelecekte biyoprinterda ucuz et basacağız ve böylece besi hayvancılığına gerek kalmayacak, GDO’lu deri hücreleri kullanarak da doğal hayvan derisi üreteceğiz. Böylece kauçuk ile plastikten üretilen lateks yapay deriler rafa kalkacak ve kaçak avlanmanın yanı sıra çevre kirliliği de azalacak.

İlgili yazı: Nötron Yıldızları Hakkında 5 Şaşırtıcı Gerçek

 

5. Mantardan üretilen canlı mobilyalar

New York, Green Island’dan Ecovative şirketi, kereste ve diğer bitkileri öğüterek ürettiği sunta plakalarına mantar kökü miselyum ekledi. Böylece suntada yetişen mantarlardan canlı oturma odası masaları, akustik paneller ve yaşayan ambalaj kolileri üretti.

Ecovative CEO’su Eben Bayer, “Bildiğiniz suntayı aldık ve yaşayan formika yapraklarına dönüştürdük. Böylece canlı mantardan geri dönüştürülebilir kaliteli ve ucuz mobilyalar ürettik” diyor.

İlgili yazı: Çoklu Evren: En Yakın Komşu Evren Nerede?

 

6. Biyoprinter ve programlanabilen madde

Daha önce size programlanabilir maddeden söz etmiştim. Programlanabilir madde önceden belirlenen parametrelere göre şekil değiştiriyor.

Örneğin, MIT kartondan robotlar yaptı ve bunların üstünü elektronik devre basılmış özel bir plastik filmle kapladı. Ardından plastiği ısıtınca robotlar origami kağıt gibi katlanarak ayağa kalktı ve üstüne pilli motor takınca masada dolaşmaya başladı.

ABD Savunma Bakanlığı ise askerler araziye çıktığı zaman yanlarında özel bir organik hamur taşımalarını istiyor. Bu hamuru toprağa koyup suladıkları zaman, Terminator filmlerindeki T-1000 sıvı metal robot gibi şekil değiştirerek bir masaya dönüşecek.

Böylece askerlerin bütün ağır kamp malzemelerini yanında taşımasına gerek kalmayacak. Gelecekte tatil yörelerinin vazgeçilmezi olan katlanabilir şezlongların yerini, biyoprinterda basılan organik programlanabilir eşya hamuru alacak.

İlgili yazı: Desenli Kalpler ritim bozukluğunu önlüyor ve ameliyatta Hayat Kurtarıyor

 

7. Şekil değiştiren eşya ve robotlar

Ecovative şirketi ordunun talebi üzerine çalışmalara başladı ve yakın gelecekte, canlı suntaları araziye koyup çiçek gibi sulayınca istenen şekli alan özel bir organik eşya hamuruna dönüştürmek istiyor. Bu da büyük olasılıkla insanlığın son sanayi devrimini başlatacak.

Bu gidişle 20 yıl içinde tencere veya sandalye gibi bir ürünü fabrikada üretmeyeceğiz. Bunun yerine, şekil değiştirerek istediğimiz eşyanın formunu alan çok amaçlı bir hamur kullanacağız. Bunu marketten pasta hamuru gibi satın alacağız ve ardından sulayıp istediğimiz eşyayı üreteceğiz.

Şekil değiştiren eşyalar sayesinde örneğin ağaç kesip pahalı tam boy mobilya üretmeye gerek kalmayacak. Böylece hem maliyetler ucuzlayacak hem de küresel ısınma azalacak. Sonuçta çok amaçlı hamur üretimde büyük enerji tasarrufu sağlayacak ve doğadan beslenerek tıpkı bebekler gibi büyüyüp nihai formunu alacak.

İlgili yazı: Yağmurdan Elektrik Üreten Güneş Paneli

 

8. Biyoyakıt yerine akıllı hamur

Lux Research şirketinde sentetik biyoloji sektörünü izleyen Mark Bünger, biyoyakıt üretimi için dev kazanlarda tonlarca GDO’lu bakteri yetiştiren ilk şirketlerin neden başaramadığını gayet güzel açıklıyor:

“Otobüs boyundaki dev kazanlarda üretim kalitesini kontrol etmek zordur. Diğer biyoteknoloji şirketleri ise bu tuzağa düşmediler ve küçük ölçekte çalışarak kaliteli ticari ürünler geliştiriyorlar.”

Bolt CEO’su Widmaier da ticari ürüne geçmenin prototip geliştirmekten daha zor olduğunu kabul ediyor. Yine de bu yıl 1000 metrekarelik yeni fabrikasında bira mayası kullanarak sentetik ipek üretimine geçmeye hazırlanıyor: “Para kazanmak için ticari ürün geliştirmek zorundayız.”

Özetle sentetik biyoloji, yaşlanmayı önlemek için insan vücudunu klonlamaktan, T-1000 gibi şekil değiştiren robotlar üretmeye kadar birçok teknolojinin önünü açacak. Bütün bunları programlanabilir madde basan biyoprinterlarla başaracağız ve detaylarını 4D printer yazısında okuyabilirsiniz.

Sentetik biyoloji ile tasarım canlılar