DNA Alfabesinde 6 Harf Olan Yaşam Formu Üretildi

Gezegenimizdeki tüm canlılar, 4 bazdan oluşan DNA kodlarına sahip: Adenin, Timin, Guanin, Sitozin. Daha doğrusu öyleydi; artık gezegende diğerlerine bu anlamda benzemeyen bir yaşam formu daha var. Bu ..
Görsel Telif:

Gezegenimizdeki tüm canlılar, 4 bazdan oluşan DNA kodlarına sahip: Adenin, Timin, Guanin, Sitozin. Daha doğrusu öyleydi; artık gezegende diğerlerine bu anlamda benzemeyen bir yaşam formu daha var. Bu iki çift baza, üçüncü bir baz çifti daha eklendi. Kaliforniya’da bulunan Scripps Araştırma Enstitüsü’nden Floyd Romesberg liderliğinde bir ekip, 6 bazlı DNA kodu içeren yarı-yapay canlı üretti.

Üretilen yaşam formu, E. coli bakterisi ile bütünüyle yeni bir DNA tipi olan 6 harflik genişletilmiş genetik kod melezlenerek yapıldı. Canlının DNA’sında A, T, G, ve S‘ye ek olarak, iki DNA bazı daha var: X ve Y bazları. Araştırmacılar ilave bir baz çifti yaratmak için bu sentetik nükleotitleri tasarladılar ve E. coli’nin genetik şifresine başarıyla yerleştirdiler. Böylece iki doğal baz çiftine ek olarak, bir de yapay baz çifti kullanmış oldular.

Çalışmanın ayrıntılarının özetlendiği ve Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlanan makalede, ekip şöyle diyor: “Arttırılmış enformasyonu saklamak için neredeyse sınırsız becerisi ile en iyi duruma getirilmiş yarı-yapay organizma, artık doğada hiç olmayan özellikleri olan organizmalar üretmek için uygun bir platform.”

Yapay Bazlardan Yapay Baz Tutabilen DNA’ya Geçiş

2014 yılında, ekip X ve Y olarak adlandırılan bir çift yapay DNA bazı ürettiklerini duyurmuştu. O zamandan bu yana, modifiye ettikleri E. coli bakterilerinin sentetik baz çiftlerini DNA kodlarına aldıktan sonra, tüm yaşam süreleri boyunca tutmalarını sağlamaya uğraştılar.

Başlangıçta, modifiye edilen bakteriler zayıf ve hastalıklıydı; yeni baz çiftini aldıktan kısa süre sonra ölüyorlardı. Çünkü bölünürken baz çiftini sıkı tutamıyorlardı. “Genomunuz sadece bir günlüğüne kararlı değildir. Genomunuzun tüm ömrünüz boyunca kararlı olması gerekir. Eğer yarı-yapay organizma, gerçek bir organizma olacaksa, bilgiyi kararlı biçimde saklayabilmesi gerekir,” diyor Romesberg.

Sonraki birkaç yıl boyunca, ekip yeni baz çiftini kalıcı şekilde tutacak yeni bir E. coli versiyonunu tasarlayıp üretebilmek için üç yöntem geliştirdi. Böylelikle bu bakteriler normal ve sağlıklı bir yaşam sürebileceklerdi. Sonunda başardılar: Yeni yarı-yapay (İng. semi-synthetic) organizma, kararlı (stabil) bir yaşam formu.

Prof.Floyd Romesberg (sağda) ve lisansüstü öğrencisi Yorke Zhang, yeni çalışmayı Scripps Araştırma Enstitüsü’nde, Brian Lamb ile birlikte gerçekleştirdi. (Foto: Madeline McCurry-Schmidt)

Nasıl Başarıldı?

İlk adım, yapay baz çiftinin parçalarını, bakterinin DNA’sına taşıyan ve genetik kodun doğru yerine yerleştiren “nükleotit aktarıcı” (İng. nucleotide transporter) adlı aracın daha iyi bir versiyonunu yapılandırmaktı. Ekipten Yorke Zhang, aktarıcıyı 2014 yılındaki çalışmalarında kullandıklarını, fakat yarı-yapay organizmayı hasta ettiğini anlatıyor. Hücrelere doğal olmayan trifosfatları götüren aktarıcıyı daha az toksik olacak biçimde değiştirdiklerinde, bakteriler de ona karşıt tepkiler vermeyi bırakmış.

Ardından, başlangıçta Y bazını yapmak için kullandıkları molekülü değiştirdiler ve yeni molekülün (yeni Y bazının), DNA eşlenmesi sırasında DNA moleküllerini sentezleyen bakteri enzimleri tarafından daha kolay tanınabildiğini gördüler. Son olarak, ekip devrim yaratan gen düzenleme aracı CRISPR-Cas9 kullanarak, E. coli bakterilerini, X ve Y bazlarını yabancı işgalciler olarak görmeyecekleri şekilde düzenledi.

Araştırmacılar, hem doğal olmayan baz çiftini içeren, hem de bu baz çifti kaybedilirse Cas9 endonükleazı tarafından yarılmayı sağlayacak rehber dizilimleri içeren plazmidler ekledi. Bu sistemi kullanarak, kültür koşullarında doğal olmayan baz çifti kaybını en düşük düzeye indirebildiler.

Böylece, son hâline getirilmiş E. coli bakterilerinin sağlıklı, daha otonom ve yeni yapay baz çiftinin arttırılmış bilgisini süresiz olarak depolayabilir durumda oldukları raporlandı. “Bu yarı-yapay organizmayı, yaşama daha benzer hâle getirdik,” diyor Romesberg. İlerleyen süreçte, doğal olmayan amino asitlerle, şimdiye dek varolmayan proteinlerinin yapılmasının ve dolayısıyla görülmemiş işlevlere sahip hücrelerin geliştirilebileceğini ekliyor. Ayrıca yaşamın kökenine ilişkin düşüncelerimizi de zenginleştirebilecek bir yenilik bu.

Doğal bir E. coli bakterisi DNA’sında 2 çift (4 tane) baz var. Çiftlerden biri (çizimde T-A) alınıp, yerine X-Y çifti yerleştiriliyor. Modifiye edilen DNA’nın yepyeni proteinler üretme potansiyeli oluyor. (Telif: The Guardian)

Tehlikeli Olabilir mi?

Tüm bunlar size biraz ürkütücü geldiyse, bu yeni teknoloji hakkında endişesi olanların hiç de az olmadığını bilmelisiniz. Yeni teknolojilerin sosyo-ekonomik ve ekolojik sonuçları konusunda çalışan bir Kanada organizasyonu olan ETC Group‘tan Jim Thomas, 2014 yılında New York Times’a şöyle bir demeç vermişti:

“Emsali görülmemiş bu ‘yabancı’ yaşam formunun ortaya çıkışı, uzun vâdede ahlaki, yasal ve mevzuata ilşkin çeşitli sonuçlar doğurabilir. Sentetik biyologlar yaşamın temelleriyle oynamak için yeni yollar keşfedip dururken, hükümetler akın akın yükselen bu alanı gözetim altına almaya, üzerinde değerlendirme yapmaya ya da düzenlemeye muktedir bile olamıyorlar.”

Üstelik o zaman bakteriler daha doğru düzgün işlevsellik kazanamamıştı. Ama Rosemberg şu anda endişelenecek bir şey olmadığını söylüyor. Çünkü bir kere sentetik baz çift işe yaramaz. Bakteriler tarafından okunup işleme sokularak, önemi olacak bir şeye çevrilemez. Yapılan şey sadece, bir yaşam formu tarafından “yabancı bazlar”ın bünyeye katılabileceği olgusunun kanıtlanması. Bundan sonraki adım, gerçekten okunabilir bir baz çiftinin bakterilere yerleştirilmesi olabilirİ ki o zaman bakteriler o bazlarla hakkaten bir şeyler yapabilir.

Kontrolden Çıkabilir mi?

Romesberg’e göre, endişeyi gereksiz kılan bir diğer neden, bu moleküllerin karmaşık organizmalarda işlemesi kesinlikle olanaksız olacak biçimde tasarlanmış olması. Doğada bulunan hiçbir şeye benzemedikleri için kontrolden çıkma olasılığı çok çok az.

Evrimsel değişimin küçük adımlarla gerçekleştiğini ve bir aşamanın önceki aşamaya bir miktar benzediğini belirten Rosemberg, The Guardian‘a şunları söyledi: “Bizim X ve Y bazlarımız, doğal DNA’ya benzemiyor. O yüzden doğanın [değiştirmeye] başlayabileceği bir şey yok. Çok defa gösterdik ki, X ve Y desteği sağlamadığınızda hücreler ölecektir.”

Haklı olup olmadığını zaman gösterecek. Tüm teknolojik gelişmeler, atalarımızın yerden aldıkları taşları bileyleyerek bıçak hâline getirmesinden farksız: Bıçağı çok yararlı ve yaşam kurtarıcı amaçlarla da kullanabilirsiniz; tam tersi amaçlarla da. Umuyoruz ki, tüm teknolojik gelişmeler, insanın içinde taşıdığı potansiyellerin en “insancıl”larını gerçekleştimek için kullanılsın.


Kaynaklar:

  • Science Alert, “New organisms have been formed using the first ever 6-letter genetic code
    <http://www.sciencealert.com/new-organisms-have-been-formed-using-the-first-ever-6-letter-genetic-code>
  • TSRI, “TSRI Scientists Create First Stable Semisynthetic Organism
    <http://www.scripps.edu/news/press/2017/20170123romesberg.html>
  • The Scientist, “Improved Semisynthetic Organism Created
    <http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/48114/title/Improved-Semisynthetic-Organism-Created/>
  • The Guardian, “Organisms created with synthetic DNA pave way for entirely new life forms
    <https://www.theguardian.com/science/2017/jan/23/organisms-created-with-synthetic-dna-pave-way-for-new-entirely-new-life-forms?CMP=oth_b-aplnews_d-3>

İlgili Makale:  D.A. Malyshev et al., “A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet,” Nature, doi:10.1038/nature13314, 2014.


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (3 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

  • Şeyma Kösebey 30 Mayıs 2017 - 15:26
  • aferin aferin. kontrolden çıkmayacakmış (!). saman altı çalışmaları açıklamıyorlar ki. doğalla oynayıp dengeyi bozacaklar.çözümü bilinmeyen problemler ortaya çıkacak. etik olmayan sonuçlar tehlikeler doğuracaklar. aferin.

  • Paratoner 26 Ocak 2017 - 21:13
  • İnanılmaz, yakın gelecekte insan dna’sına uygulanırsa insanların hangi özellikleri ön plana çıkacak?

    • Şeyma Kösebey 30 Mayıs 2017 - 15:27
    • bilim kurgu -gerilim filmlerini aratmayan tarz bir şeyler çıkacak gibi

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv