DNA Yeniden Yazılıyor >> İnsan DNA’sına Yeni Harfler Ekleniyor, Sentetik İnsan Geliyor

Günümüzde bilim adamları genetik kodumuzu depolayan çifte sarmal DNA molekülünün kusurlu olduğunu düşünüyor. “DNA birçok hata barındırıyor” diyen organik kimyacı Steven Benner DNA’ya yeni harfler ekledi.¹ Amacı ise genetik kusurları gidermek, kalıtsal hastalıkları önlemek ve kanseri tedavi etmek.

Peki insan DNA’sı gerçekten hatalı mı? İnsanlar tarih boyunca kusursuz olduklarına inandılar ve evrim süreci bile ilkelden mükemmele veya en azından basitten karmaşığa doğru bir değişim olarak algılandı.

Öyle ki 50’lerde DNA molekülünün çifte sarmal olduğunu bulan Watson ve Crick bile hayat veren bu molekülün yapısının kusursuz olduğunu düşünüyordu. Benner ise evrimin sadece ortam koşullarına ayak uyduran türlerin hayatta kalmasına izin verdiğini ve bunun için kusursuz olması gerekmediğini söylüyor.

Benner’a göre insan DNA’sındaki imla hatalarını düzelterek daha sağlıklı kuşaklar yaratacağız. Bu da bizden daha zeki, daha sağlıklı, daha güçlü, hızlı ve çevik olan “sentetik insanın” önünü açacak ama asıl soru başka: Üstün insan olgun insan olacak mı?

 

 

Genetik yazım hataları

Steven Benner yaklaşık 30 yıl önce hem DNA’nın hem de kardeş molekülü RNA’nın yazım hatalarını kısmen düzeltmeyi başardı ve DNA’ya yeni harfler ekleyerek genetik kodumuzun ek özellikler kazanmasını sağladı.

Benner aynı zamanda doğal olarak evrim geçiren canlıların neden bu özelliklere sahip olmadığını merak ediyordu. Öyle ya, doğa ana hayatın kodunu sadece 4 harfli bir alfabe kullanarak yazmıştı: G, C, A ve T. Peki, DNA’nın yapıtaşları olan bu dört nükleotidi özellikle mi seçmişti? Yoksa bu harfler şans eseri mi seçildi?

 

 

Benner bu düşünceden yola çıktı ve doğada daha iyi bir genetik sistem olabileceğini, fakat evrim sürecinde değişen ortam koşullarına uyum sağlayan canlıların daha iyi bir genetik koda ihtiyaç duymamış oldukları sonucuna vardı. Sebebine gelince:

İnsan türü gibi gelişip global uygarlık kuran canlı varlıkların kusursuz DNA’ya ihtiyacı yoktu. Dünyada 7 milyar 200 milyon insan vardı ve evrimsel açıdan her yıl milyonlarca hastanın kanserden ölmesi sorun değildi. Özellikle de kanserin en büyük sebebi kötü beslenen ve çevre kirliliğine yol açan insanlar olduğunda.

 

 

DNA kaderimiz mi?

Benner genetik hastalıklara bağlı ölümleri azaltmak amacıyla insan DNA’sını değiştirerek sentetik DNA yaratıp yaratamayacağını merak etti. Önünde tek bir sorun vardı:

DNA son 4 milyar yılda deneme yanılma yöntemiyle evrim geçirmişti ve sentetik DNA’da yapılacak en ufak bir değişiklik bile bir yandan kanseri önlerken, diğer yandan insan ömrü içerisinde kimsenin aklına gelmeyen yepyeni hastalıklarla yol açabilirdi.

 

 

Ateşle oynamak

Benner’ın DNA için yeni kimyasal harfler sentezlemekle ilgili ilk denemeleri başarısız oldu. Ancak, bu sırada DNA ve RNA’nın çalışmasını sağlayan moleküler etkileşimler hakkında detaylı bilgi sahibi oldu ve faydalı sentetik nükleotidlerin nasıl tasarlanacağını öğrendi.

Bu uzun süren yavaş bir çalışmaydı, çünkü yeni genetik alfabeyi harf harf oluşturmak için her seferinde yeni araçlar geliştirmek gerekiyordu. Benner, “Yapay DNA’mız için moleküler biyolojiyi baştan yaratmamız gerekti. Oysa evrimin doğal DNA’yı oluşturması 4 milyar yıl sürmüştü” diyor.

 

 

Ancak başardılar

Benner ve ekibi 30 yıllık bir sürecin ardından yapay olarak güçlendirilmiş ilk sentetik insan DNA’sını yarattılar. Bu molekül en az doğal DNA kadar iyi çalışıyor ve gelecekte doğal DNA’dan daha iyi çalışması öngörülüyor.

Araştırma sonuçlarını geçen ay Amerikan Kimya Derneği Dergisinde yayınlayan kimyacılar DNA’nın çifte sarmal yapısına iki yeni harf eklediler: Z ve P harfleri.² Üstelik bunu DNA’nın doğal yapısını bozmadan başardılar.

 

 

Yapay evrim

1992 yılında İtalyan Lisesi’nde felsefe öğretmenim Molinari ile ateşli bir tartışmaya girmiştik. Tartışma konumuz da teknolojinin evrimin yerini alıp alamayacağıydı.

Değerli hocam Molinari teknolojinin evrimi kullanımdan kaldıracağını düşünüyordu. Ben ise akıllı tasarımın evrime yön vereceğini, ama aynı zamanda doğadaki rastlantısallıktan etkilenerek bize sürpriz yapacağını düşünüyordum.

 

Çünkü insanların her şeyi bilmesi ve her şeye gücünün yetmesi imkansızdı. Sentetik DNA yaratsak bile evrimi durdurmamız olanaksızdı ve önümüzdeki yüz bin yılda insan türü hiç aklımıza gelmeyen değişiklikler geçirecekti.

Bedenlerimizi terk edip beynimizi Transcendence filmindeki gibi sanal aleme yüklesek bile zihinlerimizin öngörülemeyen şekilde evrim geçirmesini engelleyemezdik.

 

 

Genetik evrim ile kültürel evrim birleşiyor

Darwinci evrim biyoloğu Richard Dawkins, Gen Bencildir adlı kitabında buna benzer bir argüman öne sürmüş ve genetik evrime artık kültürel evrimin katıldığını söylemişti. Bu noktada doğal evrimin temel birimi genler ise kültürel evrimin temel birimi de “mem”lerdi (meme).

Dawkins daha sonra konu hakkında yeterince bilgi olmadığını söyleyerek bu fikri açıkça savunmaktan vazgeçti. Ancak söyledikleri kişisel görüşlerimin temelini oluşturdu.

Bu tür tartışmalara hiç girmemiş olan Steven Benner da aynı sonuca varıyor. Çünkü DNA’ya yeni harfler ekleyerek geliştirdiği sentetik insan DNA’sı tıpkı doğal DNA gibi evrim geçiriyor!

 

 

İnsanlığın sonu

Aslında bunda şaşılacak bir şey yok. Evcil hayvan besleyenlerin çok sevdiği kanişleri buna örnek gösterebiliriz: Kanişler evde köpek mamasıyla beslenmeye alışmış ve bizimle birlikte parkta gezmeye çıkan hayvanlar.

Oysa şimdi National Geographic kanalında 2008 yılında yayınlanan Her Şeyin Sonrası: Sıfır Nüfus belgeselindeki senaryoyu ele alalım. Bu senaryoda Dünya’daki insanlar bir anda ortadan kayboluyor. Köpekler de aç kalıyor ve üç gün sonra açlık dayanılmaz bir hal aldığında evlerin camını kırıp doğaya kaçıyorlar.

 

 

Belgeseldeki kanişler insan türünün yüzlerce yıl süren seçici çiftleştirmesiyle ortaya çıkmış bir cins ve bu açıdan kısmen yapay bir canlı türü sayılabilecek olmalarına rağmen doğaya kaçıyorlar. Peki, belgesel senaryosuna göre vahşi hayatta soyunu 100 bin yıl sürdürecek olan köpekler nihayet doğal evrim geçirmeyecek mi?

İşte Benner’ın geliştirdiği sentetik insan DNA’sı her ne kadar laboratuarda bilgisayarla tasarlanmış olsa da bu şansa sahip bulunuyor. Sentetik DNA da, teknolojik ve kültürel evrimle yaratılmış yapay bir canlı da prensipte evrim geçirebilir.

 

 

Ne demek istiyorsun?

DNA ile oynarken gerçekten dikkatli olmamız gerek demek istiyorum, çünkü evrimin binlerce yıl sonraki sonuçlarını öngöremeyeceğimiz gibi daha sağlıklı bir DNA yaratalım derken hastalıklı DNA da yaratabiliriz.

Neyse ki bu konuda sadece Benner ve ekibine güvenmek zorunda değiliz. Aynı zamanda bilgisayarlara da güvenebiliriz. Belki falcı bacı gibi geleceği bilemeyiz. Ancak, süper bilgisayarlar ve yapay zeka geliştikçe elimizde müthiş bir imkan olacak:

 

Sentetik DNA’nın bir insan hayatı boyunca ortaya çıkabilecek bütün potansiyel kusurlarını bilgisayar simülasyonu yaparak görebilecek ve sentetik DNA’yı hatalara karşı yüksek kesinlikle test edebileceğiz.

Bunun için daha güçlü bilgisayarlar üretilmesi ve organik kimyacıların daha çok çalışması gerekiyor. Riski azaltmanın yolu da “DNA’yı değiştirmek günahtır, sakın dokunmayın” demekten değil, genetik araştırmaları sürdürerek doğru tedavileri geliştirmekten geçiyor.

 

Sentetik DNA’nın evrimsel performansı

Yeni nükleotidler daha şimdiden doğal eşlerinden yüksek performans sergiliyor. Örneğin hızlandırılmış evrim testlerine baktığımız zaman, sentetik DNA’nın kanser hücrelerine bağlanarak onları etkisiz hale getiren bir segment oluşturmakta doğal DNA’dan daha becerikli olduğunu görüyoruz.

Kısacası ek Z ve P harflerini içeren sentetik DNA evrim geçirirse doğal DNA’dan sağlıklı oluyor. Texas Üniversitesi, Austin’den biyokimyacı Andrew Ellington, “Dört nükleotid ve altı nükleotidlik alfabeyi karşılaştırdığınız zaman altı nükleotid içeren versiyonun kazandığını görüyorsunuz” diyor.

 

 

Protein kullanmayan DNA

Benner’ın da bundan cesaret alarak iddialı hedefler peşinde koştuğunu söyleyebiliriz. Amacı protein kullanmayan alternatif bir genetik sistem geliştirmek (karmaşık bir şekilde katlanan çok kıvrımlı protein molekülleri insan vücudundaki biyolojik fonksiyonları yerine getiriyor).

Bennar’a göre diğer gezegenlerde hayat DNA, RNA ve proteinlerden oluşan standart üçlü sistem yerine, sadece RNA ve DNA ile gelişmiş olabilir. Bu tür basit canlılar genetik çeşitliliği korumakla birlikte radyasyona dayanıklı olacak ve bu da insanların radyasyon korkusu olmadan uzaya yayılmasını kolaylaştıracaktır.

 

 

Yüksek kaliteli genetik kod

DNA’nın ana işi bilgi depolamak. DNA harf dizileri protein sentezlemek için gereken bilgileri, molekülleri oluşturan atom sıralamasına ait bilgileri içeriyor. 4 harfli doğal DNA 20 aminoasit kodluyor. Bunlar da birbirine farklı şekillerde bağlanarak milyonlarca protein oluşturuyor. Ancak 6 harfli bir DNA 216 aminoasit ve dolayısıyla çok daha fazla aminoasit kodlayabilir.

Aslında Benner’ı tehlikeli bir Frankenstein yaratıcısı olarak görmeden önce buna dikkat etmek gerekiyor. Çünkü biyolojinin en temel sorularından biri DNA’nın neden 6 veya 29 harfli değil de 4 harfli olduğu sorusu.

 

 

Elbette Türkçedeki 29 harfin genetik alfabe için fazla sayıda olduğunu söyleyebiliriz. Öte yandan, bilgisayarlar gibi sadece 0 ve 1’lere karşılık gelen iki harf kullanmak da aminoasit sayısını azaltacağı için yaşam için gereken bütün aminoasitleri yaratmaya yeterli değil.

California La Jolla’daki Scripps Araştırma Enstitüsü’nden Ramanarayanan Krishnamurthy, “İki harfli bir kodunuz varsa elde edeceğiniz kombinasyon sayısını azaltırsınız” diyor.

 

İdeal harf sayısı nedir?

Benner’ın merak ettiği diğer konu bu: Dünya benzeri bir gezegende DNA temelli bir hayatın gelişmesi için ideal harf sayısı var mı? Muhtemelen var ama bu sayıyı bilmiyoruz. Doğal DNA 4 harfli ama bunun ideal olduğundan emin değiliz.

Tek bildiğimiz insan DNA’sında harflerin çiftler halinde birleştiği. G harfi C ile ve A da T ile eşleşiyor. Böylece kombinasyon sayısı artırıyor ve DNA genetik olarak daha fazla bilgi depolayabiliyor.

 

 

Kafamıza göre DNA yaratamayız

Ancak, genetik çeşitliliği artırmak için DNA’daki harf sayısının artırılmasının en büyük riski harflerle birlikte yazım hatalarının da artacak olması. 4 harfli DNA’mızda bile kansere yol açan genetik kod hataları bulunuyor.

6 harfli bir DNA’nın da gelecek kuşaklarda çok daha fazla yazım hatasına yol açması mümkün. Sentetik DNA yaratırken dikkatli olmazsak üstün özelliklere sahip olmasını umduğumuz çocuklarımızın sakat doğma ihtimali de artabilir.

 

 

Kısacası 4 harfi aşınca elinizde patlıyor

Daha büyük bir alfabede bir harfin yanlış bir harfle eşleşme olasılığı artıyor ve bu da yeni DNA kopyalarının hatalı olma ihtimalini artırıyor. Krishnamurthy, “Dört harfi geçtiğiniz zaman DNA çok kullanışsız” diyor.

Ancak büyük alfabenin avantajlı olduğu yanlar da var. Altı harfli DNA daha fazla genetik veri saklayabiliyor ve Benner’ın protein kullanmaktan vazgeçmek istemesinin sebebi de bu. 6 harfli RNA’nın hücrede proteinlerin fonksiyonlarını yerine getirmesi ihtimali bulunuyor.

 

Normalde proteinler DNA ve RNA’dan daha esnek olduğu için karmaşık şekillere girebiliyor. Öyle ki düzgün katlanan bir protein sadece uygun anahtarla açılan bir kapı kilidi gibi davranabiliyor veya farklı molekülleri kimyasal reaksiyona sokmak üzere yakalayıp bir araya getiren katalizör işlevi görebiliyor.

Elilgnton’a göre RNA’ya yeni harfler ekleyerek bu tür özellikler kazandırabiliriz: “Altı harfli bir molekül dört harften daha fazla kıvrılarak farklı şekillere giriyor.”

 

 

Protein yerine RNA (eskiden de öyleydi)!

Benner, DNA ve RNA’ya alternatif olacak bir molekül tasarlamayı hayal ederken aklında bu potansiyel vardı. Örneğin hayatın kökeniyle ilgili en yaygın teoriye göre, RNA eskiden hem DNA bilgisini depoluyor hem de proteinler gibi kimyasal katalizör işlevi görüyordu.

Benner 6 harf kullanarak daha etkili bir RNA katalizörü oluşturmak istiyor: “Sadece bu yetersiz bilgiden yola çıkarak not defterimde DNA ve RNA’ya alternatif olacak genetik kodlar yazabildim. Dolayısıyla şunu sormak lazım: Hayat neden bu alternatifleri yaratmadı? Belki de bunu anlamak için laboratuarda kendimiz denemeli ve nasıl çalıştığını görmeliyiz.”

 

 

Laboratuarda güvenli testler

Elbette kağıt üzerine yeni kodlar yazmakla bunların karlı canlı varlıklarda ve biyolojik sistemlerde düzgün çalışmasını sağlamak başka bir şey. Benner’dan önce diğer araştırmacılar da genetik koda kendi eklemelerini yaptılar. Hatta canlı bakterilere yeni harfler ekledikleri oldu.

Ancak, bu harfler doğal harflerden biraz farklı bir şekilde birleşiyor ve yan yana dizilmek yerine dikey Çin yazısı gibi üst üste diziliyordu. Bu da çok sayıda dikey baz çifti üst üste geldiği zaman DNA’nın şeklini bozuyordu. Benner’in P-Z çiftleri ise doğal baz çiftlerini taklit etmek için tasarlandı.

 

Indiana ve Indianapolis Purdue Üniversitesi’nden kimyacı Millie Georgiadis, Benner ve diğerleriyle birlikte Z ve P baz çiftlerini içeren DNA iplikçiliklerinin doğal çifte sarmal şeklini koruduğunu gösterdi. Yeni harfler ister yan yana dizilsin ister diğer harflerin arasına serpiştirilsin insan DNA’sı deforme olmuyordu.

Harvard Üniversitesi’nde hayatın kökenini araştıran kimyacı Jack Szostak, “Bu çok etkileyici bir çalışma” diyor. “DNA’nın çifte sarmal yapısını büyük ölçüde çarpıtmayan yeni bir baz çifti bulmak gerçekten zor.”

 

 

Şimdi grameri genişletiyorlar

Benner ve ekibi ilk çalışmalarında sentetik insan DNA’sında kullanılan yeni alfabenin temellerini attı.

Sonraki çalışmalarında ise yeni genetik dilin gramerine odaklanarak 6 harfli alfabe ile rastgele DNA iplikleri ürettiler. Ardından içlerinden sadece kanser hücrelerine bağlanabilen iplikleri seçtiler.

 

Kanser hücrelerine başarıyla bağlanan ve genetiğini değiştirerek onları sağlıklı hücrelere dönüştürme potansiyeline sahip olan 12 DNA ipliği içinde en iyileri gen dizilerinde Z ve P baz çiftlerini içeriyordu. En gevşek bağlanan DNA iplikleri ise yeni harflerin hiçbirini içermiyordu.

Ellington bu gelişmeyi şöyle açıklıyor: “Daha fonksiyonel nükleobazlar nükleik asitlerin de daha işlevsel olmasını sağlıyor. Başka bir deyişle yeni eklentiler en azından bu şartlar altında alfabeyi iyileştiriyor.”

 

 

Oysa daha işin başındayız

İnsan DNA’sı vücutta 10 binlerce geni kontrol ediyor ve bunlar da milyonlarca farklı şekilde kendini ifade ederek ömrümüz boyunca vücudumuzdaki hayati fonksiyonları yürütüyor. Laboratuarda tek bir kanser hücresine başarıyla bağlanan tek bir DNA ipliği yapmak, sentetik DNA’nın doğal DNA kadar sağlıklı olduğu anlamına gelmiyor ve Szostak da bunun farkında:

“Altı harfli versiyonun her zaman ve her durumda daha iyi aptamerler (kısa DNA iplikleri) üreteceğinden emin olmak için daha çok çalışmamız gerekiyor. Örneğin, altı harfli alfabenin daha çok gen dizisi seçeneği sağladığı için mi, yoksa yeni harfler moleküllere daha iyi bağlanabildiği için mi başarılı olduğunu öğrenmeliyiz.”

 

12 harfli alfabe?

Benner harf sayısının artmasından pek çekinmiyor ve bu kez de 10-12 harflik bir alfabe yaratarak yeni geliştireceği genetik kodu canlı hücrelere enjekte etmeyi planlıyor.

Benner’la diğerlerinin sentetik molekülleri tıpta ve biyoteknolojide şimdiden başarılı oldu. Örneğin sentetik DNA ile AIDS (HIV) testi yapmak ve diğer hastalıkları test etmek mümkün.

 

Dolayısıyla sentetik DNA yalnızca kanseri tedavi etmek, obezite riskini önlemek, akıl hastalarını iyileştirmek veya kalıtsal rahatsızlıkları önlemekte kullanılmayacak. Aynı zamanda insanlara üstün fiziksel ve zihinsel özellikler kazandıracak.

Ancak bundan önce sentetik biyoloji gelecek. Sentetik biyoloji sayesinde, yalnızca gen tedavisinde moleküler makas olarak kullanacağımız basit DNA iplikleri yaratmakla kalmayacağız. Buna ek olarak yepyeni canlı türleri de yaratacağız (denize dökülen petrolü yiyerek tüketen özel bakteriler gibi).

 

 

Doğal DNA neden sınırlı?

Örneğin kalp kaslarımız hiç yorulmuyor ve dinlenmeye ihtiyaç duymuyor (kalbimiz atmasa ölürüz). Peki neden bütün kaslarımız kalp kası değil? Neden 24 saat boyunca yorulmadan ve ara vermeden koşamıyoruz?

Neden herkes Einstein kadar zeki değil? Neden kopan parmaklarımız kertenkele kuyruğu gibi çıkmıyor? Neden 300 yaşına kadar yaşamıyoruz? Amacımız süper insan olmaksa insan vücuduyla ilgili böyle pek çok eksiklik sayabiliriz.

 

 

Sebep yazım hataları

Yukarıda belirttiğimiz gibi evrim sürecinde sadece değişen ortam şartlarına hızla uyum sağlayan canlılar hayatta kalıyor. 195 bin yıl önce ortaya çıkan türümüz Homo sapiens sapiens de iyi yürekli, namuslu, süper zeki ve süper becerikli olduğu için değil, ortam şartlarına uyum sağlayabildiği için hayatta kaldı.

Doğanın son 4 milyar yılda Superman DNA’sı geliştirmemiş olmasının sebebi bu olabilir. İnsan vücuduna üstün özellikler kazandırmak kanser riskini artırabilir veya en basitinden insanların değişen çevre koşullarına adapte olmasını yavaşlatabilir. Sonuçta biz yüz binlerce yıl boyunca yozlaşmadan ve bozulmadan kopyalanabilen pratik bir DNA’dan söz ediyoruz.

 

Bu bağlamda DNA’mız Superman DNA’sı olmayabilir, ama en azından annelerin kuşaklar boyunca büyük ölçüde sağlıklı insanlar doğurmasına izin veriyor. Superman DNA’sı olmamasının ikinci sebebi ise kopan parmakların kertenkele kuyruğu gibi çıkması gibi bir özelliğin insan türüne özel avantaj sağlamaması.

Ellington’ın belirttiği gibi büyük alfabeyle üretilebilecek “hormonlu” DNA ipliklerinin yanlış kıvrılma riski var ve bu da genetik hastalıklarla istenmeyen mutasyonlara yol açabilir.

 

Elinde ne varsa o: Taşsa taş, kerpiçse kerpiç

Hitler de 2. Dünya Savaşı’nda dizel motorlu arabaların daha verimli ve uzun menzilli olduğunu biliyordu.

Ancak savaşın sonuna doğru Alman sanayisi çökmüş ve ülkenin petrole erişimi kesilmişti. Bu nedenle bazı askeri kamyonlar kasalarında havagazı yakarak çalıştılar. Kısacası Nazilerin elinde petrol değil, havagazı vardı ve havagazı kullandılar.

 

Aynı şey 4 milyar yıl önceki genç dünya için de geçerli. O zaman da doğanın elinde 6 harf değil, 4 harf vardı. O da elindeki malzemeye en uygun, en pratik ve enerji tüketimi açısından en avantajlı genetik malzemeyi seçti.

Benner bunu kimyacı diliyle açıklıyor: “Bir kez tabiat moleküler biyolojinin temelinde hangi moleküler yapıları kullanacağına karar verdikten sonra bu kararı değiştirmeye pek fırsat bulamadı.”

“Biz de doğal olmayan sistemler kurarak yalnızca hayatın ortaya çıktığı zamandaki sınırlamaları öğrenmiyoruz. Aynı zamanda hayatın biz kimyacıların hayal ettiği diğer seçenekleri değerlendirmesini önleyen sınırlamaları da tanıyoruz.”

 

 

DNA’ya veri depolama ve organik bilgisayarlar

Bilim adamları son 3 yılda insan DNA’sına sabit disk sürücüsü ve RAM gibi veri depolamak konusunda büyük ilerlemeler kaydetti.

Benner ve ekibinin diğer amacı da bu. Sentetik DNA geliştirip bu DNA’yı genetik işlemci olarak kullanarak organik süper bilgisayarlar üretmek. Bu bilgisayarlar hem daha hızlı çalışacak hem de çok az enerji tüketecek.

6 harfli sentetik DNA organik süper bilgisayar olurken, protein yerine geçen 6 harfli RNA da bu bilgisayarların çalışması için gereken kimyasal katalizör görevini görecek ve açık söyleyelim, Benner’ın geliştirdiği P-Z baz çiftleri henüz bunu başaramadı.

 

 

Daha işin başındayız

Ancak, her iki bazın da RNA’yı daha kompleks yapılar halinde kıvırma potansiyeli mevcut. Bu olursa proteinleri de daha etkili birer katalizöre, yani kimyasal reaksiyon hızlandırıcısına dönüştürebileceğiz.

Örneğin P bazında genellikle proteinlerde bulunan ve ilgili molekülün kendi üzerine katlanarak farklı şekiller almasını kolaylaştıran bir “fonksiyonel grup” eklemek için boş yer var; yani 6 harfli RNA’da bilgisayar anakartları gibi genişleme yuvası var diyebiliriz.

Z bazında da “nitro grubu” eklemeye yarayan bir moleküler genişleme yuvası bulunuyor. Bu da RNA’nın protein gibi katlandıktan sonra vücut fonksiyonlarını yerine getirecek diğer moleküllere bağlanmasını sağlıyor.

 

 

RNA doğada nasıl çalışıyor?

Buraya kadar sentetik RNA’nın nasıl çalıştığını anlattık. Yazımızı sonlandırmadan önce doğal RNA’nın nasıl çalıştığını da anlatalım.

İnsan hücresi gibi modern hücrelerde RNA molekülü, DNA ve proteinler arasında aracı görevi üstleniyor: DNA’dan aldığı genetik bilgiyi hücrenin ribozomlarına taşıyor ve ribozomlar bu bilgiyi protein sentezlemekte kullanıyor. Benner ise protein sentezlemeye gerek yok diyor. Proteinleri aradan çıkaralım ve RNA protein gibi çalışsın.

 

 

Neden? Ne zararı var?

DNA, RNA ve protein kullanan üçlü biyopolimer sistemlerinde genetik bilgi tek yönlü akıyor: DNA’dan proteine doğru ve tersi geçerli değil. DNA, RNA aracılığı ile ribozomlarda protein yazdırıyor.

Bu aslında evrim sürecinde görülen yararlı mutasyonların etkisini azaltan bir sistem, çünkü yararlı mutasyonların hücreler ölmeden önce yaygınlaşmasını önlüyor. Yararlı mutasyon geçiren bir hücre bölünmeden önce yaşlılıktan ölürse bu değişiklik gelecek nesillere aktarılmıyor.

Oysa protein yerine RNA kullanan bir sistemde DNA yararlı mutasyon geçirirse bunu doğrudan RNA’ya aktaracak. RNA da yararlı mutasyon geçirirse bunu DNA’ya aktaracak, yani 6 harfli sentetik RNA sayesinde insan vücudunun kendi genetik kodunu değiştirmesi mümkün olacak.

 

 

Kendi genetiğini değiştiren süper insanlar

Bugüne kadar yararlı mutasyonlar evrim sürecinde rastgele gerçekleşti ve bunların sağladığı avantajlardan yararlanarak değişen doğal şartlara uyum sağlayan organizmalar hayatta kalıp soyunu devam ettirdi.

Öte yandan, çevre kirliliği ve küresel ısınma doğayı tahrip ederek kalıtsal hastalıklara yol açan zararlı mutasyonları hızlandırıyor. İnsan vücudu kendi genetik kodunu değişen şartlara göre yine, yeni, yeniden yazabilseydi türümüzün hayatta kalma şansı artardı.

 

 

Bunun dezavantajını ise ilk bakışta fark etmeyebiliriz. Örneğin uzun boylu ve uzun ömürlü bir insan için en sağlıklı yürüyüş tarzı kambur yürümektir.

Peki kim birkaç hafta içinde kamburumuzun çıkmasını, glüten toleransımızın azalmasını veya sırf çevre şartlarına uygun diye süt alerjisi geliştirmemizi ister? (Şu anda böyle bir şey yok ama gelecekte benzer değişiklikler yararlı olabilir).

Kendi genetiğini değiştiren süper insanlar yaratmadan önce bütün bunları hesaba katmak gerek. Ancak organik kimyacı Benner’ın haklı olduğu bir durum var: “Dünyadan başka gezegenlerde hayat bulursak bu hayatın temeli büyük olasılıkla sadece DNA ve RNA kullanan bir biyopolimer sistemi olacak. Bu sistemler basit olduğu için Evren’de daha yaygın olmalı.”

 

 

6 dakikada sentetik biyoloji

 

San Diegolu bilim adamı DNA alfabesine iki yeni harf ekledi

¹J Am Chem Soc. 2015 Jun 3;137(21):6947-55. doi: 10.1021/jacs.5b03482. Epub 2015 May 18. Structural basis for a six nucleotide genetic alphabet. Georgiadis MM, Singh I, Kellett WF, Hoshika S, Benner SA, Richards NG.

²J Am Chem Soc. 2015 Jun 3;137(21):6734-7. doi: 10.1021/jacs.5b02251. Epub 2015 May 20. Evolution of functional six-nucleotide DNA. Zhang L1, Yang Z2, Sefah K1, Bradley KM2, Hoshika S2, Kim MJ2, Kim HJ3, Zhu G1,4, Jiménez E1, Cansiz S1, Teng IT1, Champanhac C1, McLendon C2, Liu C5, Zhang W6,7, Gerloff DL2, Huang Z6,7, Tan W1,4, Benner SA2,3.