“Canlıda istediğim özellikleri elde etmek için hangi genlerde nasıl bir değişiklik yapmalıyım?” Harvard Üniversitesi Tıp Fakültesi genetikçilerinden George Church ve arkadaşlarının geliştirdikleri evrim makinesi yaygın kullanıma girdiğinde milyonlarla yıl süren doğal evrimsel gelişme yıllar hatta aylar mertebesine inebilecek. 

Evrim makinesinin amacı çok ilerde gelişmesi muhtemel canlıları şimdiden ortaya koyma olanağı sağlamak değil. Bu mümkün olsa da, asıl amaç ve bilim dünyasını heyecanlandıran husus, istenilen özellikleri sağlayan canlıların ortaya çıkmasını sağlamak. Örneğin virüslerden etkilenmeyen, yani virütik hastalıklara yakalanmayan insanlar veya diğer canlılar gibi.

Evrim sürecinde bir canlı türünün ortaya çıkması milyonlarca yıl alıyor. Bir canlı türünün özelliklerini belirleyen kod o türün DNA molekülünde bulunuyor. Binlerle genden oluşan DNA molekülündeki genlerde bir küçük değişiklik (mutasyon) o canlıda büyük veya küçük bir değişiklik anlamına geliyor. Genlerdeki değişiklik çoğaldıkça ortaya bambaşka canlı türleri çıkıyor. İşte evrim kuramı da milyonlarla yıl boyunca, genlerde doğal yollarla oluşan mutasyonlar sonucu, yaşayabilen ve kendini sürdürebilen yeni canlıların ortaya çıktığını söylüyor. Bu nedenle birbirine yakın türlerin genomu (genlerin bütünü) birbirine çok benziyor. Örneğin insan genomu ile bir şempaze genomu yüzde 99 benzerlik gösteriyor.

DNA molekülünün keşfinin üstünden henüz yarım yüzyıl geçmeden insanoğlu bu molekülü değiştirmenin yollarını bulmaya başladı. Elbette DNA’yı değiştirmek demek tanımladığı canlının özelliklerini de değiştirmek demek oluyor. Önce seçilen bir DNA’nın haritasının çıkarılması gerekiyordu. Yani çift sarmal biçimindeki molekülde binlerce genin nasıl yerleştiğinin belirlenmesine başlandı. Her bir genin de dört değişik yapıtaşından (A, T, G, C) oluştuğu bilinerek herhangi bir genom için sıralama (sekanslama) işlemleri yapıldı.

On yıl kadar önce insan veya bir başka canlının genomonu haritalamak yıllar süren ve milyonlarca dolara malolan bir süreç iken, hızlı gelişmeler sayesinde şimdi birkaç yüzbin dolarlık DNA sekanslama makineleri ile bu iş aylara hatta günlere indi.

DNA’nın ayrıntılı yapısını ortaya koyduktan sonra sıradaki iş, oradaki genlerin her birinin işlevini öğrenmek oluyor. İnsanı ele alırsak, genetik hastalıklara yatkınlığımız, vücut yapımız, yaşam boyu sağlığımız genlerimizdeki koda bağlı. Örneğin p53 genindeki bir bozukluğun kadınlarda göğüs kanseri riskini yüksek oranda artırdığı bulundu. Şeker hastalığına yol açan gen veya genler bulunabilirse, erken tanı ile buna sahip kişiler henüz hastalığa yakalanmadan önlem almaya başlayabilirler.
Bundan sonra yapılabilecek iş, istenilen genleri değiştirerek o canlıda belli kötü özelliklerin kaldırılması veya arzu edilen bir takım özelliklerin eklenmesi olmakta. İnsanlar üzerinde böyle genetik değişikliğe etik nedenlerle izin verilmemekte. Ancak bitkiler üzerinde genetik değişiklşikler yıllardır yapılagelmekte. Artık yediğimiz yiyeceklerden giydiğimiz giyeceğe, yaktığımız yakıta kadar bir sürü ürün genetiği değiştirilmiş canlılardan gelmekte.

Geçen yıl yurdumuzda genetiği değiştirilmiş organizmalar (GDO) içeren gıda maddelerine izin verilip verilmemesi kamuoyunda uzun tartışmalara yol açmıştı. Konu daha önce Avrupa kamuoyunu da çok meşgul etmişti. Sonunda GDO’lu yiyecekler Türkiyede büyük oranda yasaklandı.

Binlerce gen arasında, hangi genin veya gen grubunun canlıda hangi özellikleri belirlediği henüz tam bilinmekten çok uzak. Örneğin insanda boy uzunluğunu belirlemekte 50 kadar genin bir biçimde etkin olduğu söylenmekte.

Genetik mühendisliği çalışmaları ile hangi genlerin neleri belirlediklerini öğrenilmeye çalışılıyor. Ama soruyu şöyle sormak belki daha önemli: “Canlıda istediğim özellikleri elde etmek için hangi genlerde nasıl bir değişiklik yapmalıyım?” Bu sorulara yanıt bulabilmek için canlılarda tek tek veya birkaç gen değiştirilerek yeni DNA’nın yaratığına bakılmakta ve onda istenen özelliklerin bulunup bulunmadığı araştırılmakta.

Mevcut genetik mühendisliği teknikleri ile yapılan araştırmalarda bir iki genin manipulasyon sonuçları ortaya çıkarılabiliyor. Çok sayıda geni toplu araştırmak hala çok uzun zaman alan ve pahalı bir süreç. Örneğin mayadan birkaç gen değişikliği ile sıtma ilacı artemisinin elde etmek 150 adam yıl ve 25 milyon dolara malolmuş.

Binlerle gen ve milyonlarla gen kombinasyonu düşünüldüğünde bu iş biraz kapkaranlık bir ormanda yol bulmaya benziyor. Yapılan bir keşif belki önünüzü bir mum veya meşale gibi aydınlatıyor ama hedefiniz daha çok uzakta. Ama evrim makinesi bu durumu değiştirecek gibi.

Harvard Üniversitesi’nden araştırmacılar “Bu işi acaba çok koldan paralel yapabilir miyiz” diye düşünmüşler ve evrim makinesi fikri doğmuş. DNA sekanslama makinesi büyük bir gelişme idi. Yılların emeğini haftalara indirdi. En az bunun kadar önemli devrimsel nitelikte büyük bir gelişme daha evrim makinesi ile gelmekte. Milyonlarca yıl sürecek doğal evrimsel gelişmeyi veya genetik mühendislerinin yıllar sürecek çabalarının sonucunu birkaç haftada veya günde laboratuarda sağlayacak.
Evrim makinesinin önemi geleceği görmekten çok geleceği manipüle etmekte yatıyor. Ortaya çıkacak evrimsel gelişmenin rasgele özelliklere değil bizim istediğimiz özelliklere sahip olması isteniyor. Makinenin ana fikri, genleri tek tek veya bir ikisini araştırıp tam doğru kombinasyonu böyle bulmaktansa, kaba bir tasarım çevresinde çok sayıda varyasyon yaratıp işi doğal gelişime bırakmak. Belki binlerle farklı kombinasyon arasından olumlu gelişme gösterenleri daha da rafine edip, işi sürdürerek istenen sonuca ulaşmak diye özetlenebilir. Bu arada olumsuz gelişme gösterenler atılmakta.

İlk evrim makinesi E.Coli bakterisinden likopen üretimi için yapılmış ve kullanılmış. Bilindiği gibi likopen domatese rengini veren kırmızı maddedir. Çok küçük oranda da olsa likopen üretebilen bir E.Coli türü var. Bu bakterinin 24 geninin likopen üretiminde etkin olduğu bilinse de bu 24 genin hangi kombinasyonlarının nasıl etkin olduğu bilinmemekte. Amaç likopen üretimini azamiye çıkaran bakteri genini bulmak. Bunu bulmak mevcut tekniklerle yıllar ve milyonlarca dolar alacak. Ancak evrim amkinası ile bu işi 3 günde başarmışlar.

Evrrim makinesi genetik alanında bir devrim yaratacak. Bir DNA’da kısa sürede binlerce değişiklik yapıp istenilen sonucu elde etmek yepyeni genomlar yaratmak, yani neredeyse yeni canlılar yaratmak gibi birşey. Geçen yıl evrim makinesi olmadan benzer bir işi zengin girişimci ve bilim adamı Craig Venter yapmıştı. Bir bakterinin genomunu sentetik bir genomla değiştirerek yeni bir bakteri yaratmıştı. Ancak bu işlem ona 400 adam yıl ve 40 milyon dolara malolmuştu.

Church ve arkadaşları yeni makineye kısaca MAGE (multiplex automated genome engineering) adını vermişler. Hedeflerinde makinenin endüstriyel versiyonunu geliştirmek ve piyasaya sunmak var. Fiyatının 90 bin dolar civarında olacağı tahmin edilmekte. Church, fiyatı mümkün olduğu kadar düşük tutarak, makinanın kullanımını yaygınlaştırmak istiyor.

Makinenin ilk kullanım alanları endüstriyel ürünlerde olması beklenir. Tekniğin bakteriler kadar bitki hücrelerinde ve memeli hücrelerinde çalışabileceği gösterilmiş. Ama önce yeni yararlı mikroorganizmalar yaratılması beklenmekte. San Francisco’da bulunan LS9 firması makinayı yenilenebilir yakıt üreten bakteri geliştirmek için kullanmayı planlıyor. Bir başka plan Shewanella bakterisi kullanarak uranyum gibi toksik metalleri suda eriyemez ve dolayısıyla zararsız hale dönüştürmek. Bir başka hedef da Cyanobakteriyi, fotosentez yoluyla ışıktan enerji üretecek biçimde geliştirmek.

Konu insana gelince endişeler, izinler, etik mülahazalar söz konusu oluyor. Ama birkaç örnek verilse, virüslere karşı dirençli bir karaciğer geliştirilse hepatit-C ortadan kalkar. Her türlü virüse karşı direnç de geliştirmek mümkünmüş. O zaman grip ve nezle de tarihe karışabilir.

Kaynak: Bilgi Çağı.com, New Scientist