Scientia, Fortitudo et Virtus (Bilgi, Cesaret ve Fazilet)
26 Aralık 2017
Hikmet Geçkil Illinois Institute of Technology’de Moleküler Biyoloji alanında doktora derecesini aldı. Ben Gurion Üniversitesi’nde CHI bursu ile doktora sonrası araştırma yaptı. Harvard Üniversitesi ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT)'de Fulbright burslusu olarak çalıştı. Araştırma alanı Genetik Mühendislik olup, halen İnönü Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümünde öğretim üyesidir.
İnanılmaz! Bir ipek böceğinin karın deseni.
Bilim dünyası biyolojik karmaşıklığı daha iyi anlamak için doğal dünyayı her zaman araştırmıştır. Modern toplum, doğayı her zaman referans alarak insan yapımı araçlar geliştirmiştir. Bilim ve mühendislik alanındaki araştırmacılar farklı organizmaların nasıl hareket ettiğini, işbirliği yaptığını, savaştığını, enerji tükettiğini ve depoladığını, nasıl hayatta kaldıklarını ve çoğaldıklarını hep araştırmışlardır.
Kaynak: Science 360 News, Discover Magazine
|Avustralya Maratus "tavuskuşu" örümceğinin kur yapmak için dans ettiğinde açığa çıkardığı karın bölgesindeki desenin yakın çekimi. Resim: Jurgen Otto|
Bilim dünyası biyolojik karmaşıklığı daha iyi anlamak için doğal dünyayı her zaman araştırmıştır. Modern toplum, doğayı her zaman referans alarak insan yapımı araçlar geliştirmiştir. Bilim ve mühendislik alanındaki araştırmacılar farklı organizmaların nasıl hareket ettiğini, işbirliği yaptığını, savaştığını, enerji tükettiğini ve depoladığını, nasıl hayatta kaldıklarını ve çoğaldıklarını hep araştırmışlardır.
|Habronattus: Sıçrayan örümcek|
|Avustralya Maratus’u gibi sıçrayan örümcekler avlarını yakalamaktan ziyade, onları takip edip aniden üzerlerine atlarlar. Örümceğin ipeği avlanmada önemli bir rol oynamaktadır. Çoğu zaman, avın üstüne atlanırken kendilerini demirlemek için ipek ipliklerinden yararlanırlar.|
|Örümcekler insanlar tarafından onlara karşı yapılan mücadelelere karşı yeni yollar keşfederler. Böcekler ABD tarımının her yıl yüzde 25'ini yok ediyor ve ülkede her yıl püskürtülen 1 milyar pound'dan fazla kimyasal zararlı böcek ilacı için giderek daha fazla direnç kazanmış durumda. Bazı örümceklerin zehiri, insanlar için güvenli ve çevre dostu bir çözüm sunabilir.|
|Sıçrayan örümceklerin 8 gözü vardır. İkisi öndeki esas gözler iken, altısı yüzlerinin yan tarafında bulunur. Bilim adamları bu örümceklerin beyinlerinin sekiz gözden gelen bilgiyi nasıl işlediklerini anlamak için onların sinir devrelerini inceliyorlar. Bulguların bir gün insan uygulamaları olabilir. Örneğin, bir nöronun (sinir hücresi) diğer nöronlarla nasıl birlikte ve eşzamanlı çalıştıklarını anlayabiliriz.|
Kaynak: Science 360 News, Discover Magazine
Hikmet Geçkil Illinois Institute of Technology’de Moleküler Biyoloji alanında doktora derecesini aldı. Ben Gurion Üniversitesi’nde CHI bursu ile doktora sonrası araştırma yaptı. Harvard Üniversitesi ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT)'de Fulbright burslusu olarak çalıştı. Araştırma alanı Genetik Mühendislik olup, halen İnönü Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümünde öğretim üyesidir.
Nature ve Science. Dilimize çevirirsek bu bu iki derginin adı “Doğa” ve “Bilim“
Bilim camiasının araştırma sonuçlarını yayımladıkları yaklaşık 15,000 dergi var. Bunların % nerede ise 99’unun Etki Değeri (Impact Factor) 0 ila 10 arasında. Ancak, bu iki derginin Etki değerleri 30 ila 40 arasında.
Science daha çok Fizik ağırlıklı, Nature ise daha çok Biyoloji ağırlıklı makaleler yayınlıyor. Ancak, bu iki dergide birçok farklı konuda da (sosyal bilimler, arkeoloji, linguistik ve daha birçok alan) yayınlar yapılıyor.
Bu iki dergi hakkında diğer ilginç bir şey Noel hariç her hafta çıkıyor olmaları. Yani yılda 55 sayı! Halbuki diğer dergiler genel olarak aylık veya 2, 3 veya 4 ayda bir yayımlanıyorlar.
Bilimdeki büyük buluşlar ve diğer dergilerin cesaret edemediği radikal bilimsel hipotezler de bu dergilerde yayımlanabiliyor.
Bu ünlü dergilerde yayın yapmanın dayanılmaz cazibesi, bazı bilim insanlarının olamayan şeyleri varmış gibi gösteren bilimsel çarpıtmalara dayalı yayınlara da zorlamıyor değil. Dolayısı ile, bilim dünyasının “kıblesi” gibi görülen bu iki dergi, aynı zaman bazı makalelerin bilimsel sahtekarlıktan geri çekildiği (retraction) kötü üne de sahipler…
her ne ise …
Bu dergiler tarafından seçilen “Yılın Buluşların”a geçelim (Yorumlar bana aittir!).
Önce Science‘in “Breakthroughs”ları …
1. Kozmik Birleşme
İki nötron yıldızının birleşmesi 17 Ağustos’ta binlerce gözlemciyi ve dünyanın dört bir yanındaki bilim insanlarını büyüledi: Yaklaşık yüz otuz milyon ışık yılı uzaklıktaki iki nötron yıldızının muazzam bir patlama ile birbirlerine sarmalanması, gama ışını dedektörlerinden telsiz teleskoplarına kadar bir seri araçla belirlendi. Patlama, birkaç kilit astrofizik teoriyi doğruladı. Birçok ağır elementin bir doğum yerinin olduğunu ortaya koydu. Ve genel görelilik teorisini daha önce hiç olmadığı gibi test etti.
Yorum: Dediğim gibi. Science fizik alanını çok seven bir dergi. Dolayısı ile yılın buluşunu bu alandan seçmesi sürpriz değil! Elde edilen veriler ve insan hayal gücü ile oluşturulmuş henüz çok spekülatif bir şey! Bir süre sonra yanlışlanırsa şaşırmayacağım… Ancak Nobel Ödülleri verildi bile!
2. Atomik seviyede hayat
Dondurmaya dayalı elektron mikroskopu (bu yılın Nobel Kimya Ödülünü aldı), yani cryo-EM molekülleri suda hareketsiz halde tutmak için sıvı etan kullanır. Araştırmacılar daha sonra onları bir elektron mikroskopu altında görüntüler ve görüntüleri sıralamak ve verileri tutarlı bir yapıya toplayabilmek için bilgisayar programları kullanırlar. Yapısal biyolojinin altın standardı olan x-ışını kristalografisinin aksine, cryo-EM hedef moleküllerin kristalleştirilmesini gerektirmez. Tekniğin kökleri yıllar öncesine dayanıyor.
Yorum: Morfoloji yani yapı her zaman işlevi tam açıklamaz. Ancak, kristalografi gibi zor ve zahmetli bir işi daha pratik hale getiren bir teknoloji…
3. Homo sapiens ‘in daha derine uzanan kökleri
Fas’ta bir mağaradan bulunan insan kafatası, türümüz Homo sapiens‘in fosil kayıtlarını geriye itti ve bu yıl modern insanın kökeni çalışmalarına enerji verdi. Kafatası Etiyopya’daki fosillerden yaklaşık 100.000 yıl daha yaşlı.
Yorum: Şayet böyle ise, bizim gibi olan ilk insan Doğu Afrika’da değil, Kuzey Afrika’da yaşadı.
4. Nokta atışı hassasiyete sahip gen düzeltme
60.000’den fazla genetik yanlışlık insan hastalıklarıyla bağlantılı. Bunların yaklaşık 35.000’ine küçük hatalar sebep oluyor: genomda belirli bir noktada sadece bir DNA mektubunda bir değişiklik. Bu yıl, araştırmacılar böyle nokta mutasyonlarını düzeltmek için baz bir metot geliştirdi. Bu baz (DNA ve RNA’nın harfleri) düzenleme 2012’de güçlü bir laboratuar aracı olarak keşfedilen “moleküler makaslar” olan CRISPR-Cas sistemini kullanmakta.
Yorum: gerçekten de “nokta atışı veya vuruşu hassasiyette” mümkün olursa, birçok hastalığı embriyonik hücrelerden dolayısı ile doğacak bireyden silebiliriz… Bu çalışma ile, Aziz Sancar’ın yıllar önce keşfettiği ve bunun için Nobel Ödülü aldığı DNA tamir mekanizmasını kendimiz tüpte hücrelerimize uygulayabiliriz. Ancak, bunu sadece erken embriyonik safhada (yani hücreler heniz farklılaşmadan) yaparsak bir değeri olur. bebek oluşmaya bir başlayınca, bunun hiç bir uygulaması kalmaz…
5. Geniş yelpazeli bir kanser ilacı: Pembrolizumab (veya diğer ismi ile Keytruda)
İlaç melanoma ve bir seri tümör tipinin tedavisi için zaten onaylanmıştı. Gelişmiş tüm solid tümörler için reçetelendirilebiliyor. Ancak bir şartla: Kanser hücreleri “uyuşmazlık tamir eksikliği” yada İngilizce adı ile “mismatch repair deficiency” taşımalıdır. Bir “bağışıklık kontrol noktası inhibitörü” olan bu ilaç bu tür tamir eksikliği olan tümörleri eritiyor ya da en kötü ihtimalle onların ilerlemesini durduruyor.
Yorum: “Bin bir yüzlü” kanser yine bir yolunu bulur.
6. 2.7 milyon yıl önce dünyamızın atmosferi
Araştırmacılar 2.7 milyon yıl önce donan Antarktika bir buzulu keşfettiler. Bu, önceki herhangi bir buz örneğinden 1.7 milyon yıl daha eski. Dolayısı ile gezegenmiz iklim tarihi 1 milyon yıl daha geriye giderek anlayabileceğiz.
Yorum: son 100 yılda 1 milyon yıla eşdeğer bir atmosferik bozulmayı nasıl sağlamışız belki daha iyi anlarız…
7. Gen tedavisi zaferi
Araştırmacılar ölümcül kalıtsal bir kas-sinir hastalıkla doğan bebeklerin hayatlarını kurtardıklarını bildirdiler. Burada ana araç, gen terapisinde hedef hücrelere genlerin aktarılması için yaygın olarak kullanılan adeno-ilişkili virüs (AAV) adı verilen zararsız bir virüstür. Omur nöronlarına eksik bir gen bu yöntemle eklenmiştir. By yapılmasaydı bebekler 2 yaşından önce öleceklerdi. Araştırma, aynı zamanda daha kapsamlı bir kilometre taşına da işaret ediyor: beyne ve omuriliğe kan yoluyla taşınan patojenlerden ve toksinlerden koruyan zarın bir ötesine bu yeni geni aktarmış oldu. Bu özellik, diğer sinir hasarı hastalıklarında tedavi için gen terapisini kullanma kapısını açabilir.
Yorum: Gen tedavileri henüz emekleme aşamasında ve bir ton bilinmeyen var. Hem hastalıklar hem de kişiye özgü yönler. Kliniğe gelmesi ve yaygın kullanımı zaman alacaktır.
Kaynak: Science
Şimdi de Nature dergisinin 2017 “Breakthroughs”ları…
Henüz yayımlanmadı! Yayımlanınca burada olacaklar…
Hikmet Geçkil Illinois Institute of Technology’de Moleküler Biyoloji alanında doktora derecesini aldı. Ben Gurion Üniversitesi’nde CHI bursu ile doktora sonrası araştırma yaptı. Harvard Üniversitesi ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT)'de Fulbright burslusu olarak çalıştı. Araştırma alanı Genetik Mühendislik olup, halen İnönü Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümünde öğretim üyesidir.
16 Aralık 2017
Sirkadiyen ritimler fiziksel ve zihinsel performansımızı gece / gündüz döngüsüne göre kontrol ederler. Bu nedenledir ki güneş batımında uykumuz gelir, güneş doğunca uyanırız. Tabi bu sadece basit bir örnek. Bu ritimleri kontrol eden biyolojik saatler tüm canlılarda ve hücrelerde yerleşiktir ve her türlü hareketimizi kontrol ederler.
Bu yılki Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü bu konudaki öncü çalışmalarından dolayı üç Amerikalı bilim adamına verildi: Brandeis Üniversitesinden Jeffrey Hall ve Michael Rosbash ve Rockefeller Üniversitesinden Michael Young.
|Michael W. Young|
Galapagos Adalarındaki Darwin ispinozlarından modern şehir sakinlerine, organizmalar kendi çevrelerine adapte olurlar. Yeryüzünde gündüz ve gece döngüsü, hücrelerimizde bulunan biyolojik saatlerin evrimine yol açtı. Bu saatler farkında olmadan dinlenmemize, yiyecek aramamıza, tehlike veya yırtıcıları öngörmemize yardımcı olur.
Modern sirkadiyen biyoloji alanı, genetikçi Seymour Benzer ve öğrencisi Ron Konopka’nı meyve sineklerinde biyolojik zamanlamayı kodlayan genlerin izini sürdükleri 1970’lerdeki çığır açıcı çalışmalarına dayanmaktadır.
Neden sinekler?
Benzer ve Konopka basit bir deney yaptılar: meyve sineği Drosophila melanogaster‘in pupal (koza hali) durumundan ne zaman çıkacağını izlediler. Bu gelişim sürecine “eklosion” denir ve sirkadiyen ritimlerin karmaşık biyolojik sürecini incelemek için güçlü bir araç olarak kullanılmıştır. Drosophila pupaları yalnızca belirli bir saatte ortaya çıkar. Konopka, farklı sinek türleri için eklosion zamanlamalarını ölçüp, kötü zamanlamaya sahip olanları belirledi. Daha sonra bu kötü ritimleri olan sineklerde hangi genlerin yanlış çalıştığını araştırdılar. Bu sineklerden 3 mutantı izole ettiler. Mutant sineklerden biri günü 19 saat olarak, diğeri 28 saat olarak, üçüncüsü ise günü hiç algılamayan biyolojik saatlere sahipti. Her üçünde de DNA’daki değişiklik (mutasyon) ve X kromozomu üzerinde aynı gende idi.
Sonra yarış başladı ve 1984’te Jeffrey Hall, Michael Rosbash ve Michael Young’un ekipleri “peryot” adı verilen sineklerdeki saat genini nihayet tespit etti. Jeffrey Hall ve Michael Rosbash bu genin kodladığı PER adlı proteinin gece boyunca arttığını ve gün boyunca azaldığını keşfettiler. Böylece, bu protein seviyesinin bir şekilde hücrenin geri kalan kısmına zaman bilgisini iletebileceğini düşündüler.
Biyolojik döngüler ve zamanlayıcılar PER, gün boyu tedricen değişerek biyolojik zamanı tutan bir madde miydi?
Hall ve Rosbash’in bu PER proteininin aslında “peryot” geninin aktivitesini bloke edebileceğini ve dolayısı ile kendi genini kapattığını düşündüler. Çünkü PER seviyeleri gece boyunca artıyor, gündüz ise azalıyordu. Protein seviyesi düşünce süreç tekrar başlıyordu. Buna negatif geribildirim döngüsü denir. Vücudunuzda kan şekeri seviyesinden, sirkadiyen ritimlere kadar her şeyi muhafaza eden biyolojik denge aynı saati kullanmaktadır. Bu tür geri bildirim sistemi, bir termostatın bir odanın sıcaklığını nasıl kontrol ettiğine benzer. Sıcaklık ayarlanan noktanın altına düşerse termostat ısıtıcıyı açar. Oda çok ısındığında, termostat ısıtıcıyı kapatır.
Biyolojik saatler her 24 saatte bir kendilerini tekrar açıp kapatmak için “peryot”ya da “zemberek” gibi saat proteinlerinden negatif geribildirim kullanırlar.
Son yirmi yılda yapılan çalışmalar, çoğu organizmanın Drosophila‘ya benzer geribildirim döngülerine dayalı saatleri nasıl kullandığını anlamamızı sağladı. Rosbash’in laboratuarı, mantar ve bitkilerden insanlara kadar pek çok saat proteininde bulunan PER proteininin PAS bölgesini tespit etti. PAS bölgeleri PER gibi eşzamanlı saat proteinlerinin, negatif geribildirim döngüsünü kontrol etmek için ortaklarıyla eşleşmesine yardımcı olur.
Bilim insanları, Drosophila ve farelerin PER ve PAS alanlarının yapılarındaki farklılıkları karşılaştırarak, moleküler saatteki protein “zmberekler”in zamana göre nasıl bir araya geldiğini öğrenmeye çalıştılar. Böyle atomik çözünürlükte sirkadiyen ritimleri anlayarak insan hastalık ve sağlığında rol oyamayabilecek birçok terapötik (iyileştirici) ve teratojenik (kötüleştirici) kimyasallar keşfedebiliriz.
Zembereklerinizi doğal ritimlerine kurun Young’ın laboratuarı yakın zamanda bir insan biyolojik saat geni olan kriptokrom 1‘de, hücresel saati erteleyen ve gece yarısından önce yatmamızı zorlaştıran yaygın bir mutasyon tespit etti. Bu kalıtsal “baykuş” geninin oldukça yaygın olduğu tahmin edilmektedir. Gelişigüzel yaz saati kış saati uygulamaları yerine, biyolojimizi etkileyen sirkadiyen ritimlere göre yatma ve kalkma zamanlarımızı ayarlamanın işyerinde verimlilik ve okulda başarı sağlayacağı düşünülmekte. Bütün bu bildiklerimizi ise önemsiz gördüğümüz minik meyve sineklerine borçluyuz.
Kaynak: The Conversation’dan değiştirilerek….