Yapay DNA’ya sahip ilk canlı üretildi!

Bilim insanları yapay DNA'ya sahip ilk organizmayı üretmeyi başardı. Bilindiği gibi her organizmanın genlerinde DNA bulunur. Bu DNA'nın yapısını oluşturan sarmal iplik çiftleri birbirlerine A,T, G ve C olarak bilinen dört farklı bazla bağlıdırlar. Bu yeni organizmaya araştırmacılar X ve Y adını taktıkları iki yeni baz eklediler. Böylece bildiğimiz kadarıyla evrimin milyarlarca yıllık süreci boyunca ne Dünya'da ne de evrenin geri kalanında eşi görülmemiş bir DNA formu yaratıldı. Dikkat çekici bir şekilde yarı-yapay organizma olağan bir şekilde kendini çoğaltmayı başardı ve bunu yaparken de yeni yapay DNA'sını korumayı başardı. Gelecekte, bu çığır açıcı gelişme yüksek gelişmişlik düzeyine sahip canlıların yaratılmasını da sağlayabilir. Dört bazlı DNA'nın asla izin veremeyeceği garip ve mucizevi şekilde davranışlar sergileyen bakteriler, hayvanlar ve insanlar…

Tamamlanması 15 yıl süren bu çalışma (7 Mayıs) Nature dergisinde yayımlandı. Sıradan DNA'da karşılıklı iplikçikler sarmal çifti oluşturarak birleşirler. Bu iplikçikler birbirlerine dört farklı baz ile bağlıdırlar, adenin (A), timin (T), sitozin(C), ve guanin (G). A her zaman T ile bağ yapar, C ise her zaman G ile eşlenir. Böylece baz dizilimleri ile oldukça basit bir "dil" oluştururlar. Birkaç düzine eşlemeyi uzun bir DNA iplikçiği oluşturacak şekilde yanyana geitirirseniz bir gen elde etmiş olursunuz. Bu genler organizmaya belli bir proteini nasıl üreteceğini söyler. Eğer bir iplikçikteki bazların sıralanışını biliyorsanız, yukarıdaki kuraldan hareketle, karşıdaki iplikçiğe ait bazların dizilimini de bilmiş olursunuz. Bu "bütünleyicilik" DNA sarmalının tam ortadan bölünerek kendisini kopyalayabilmesini sağlar. Bu da yaşama ait en önemli işlemdir.

Bu yeni çalışmada, Scripps bilim insanları E.coli bakterisinin DNA'sına yeni baz çiftlerini eklemenin bir yolunu buldular. X ve Y harfleri ile gösterilen bu bazların asıl kimyasal isimleri "d5SICS" ve "dNaM". Bu çalışmayı öncülleyen test tüpü çalışmalarında bu iki kimyasalın DNA'yı ikiye bölen ve onu kopyalayan enzimlerle uyumlu oldukları bulunmuştu. "O tarihlerde bu baz çiftlerine sahip organizmalara ilerleyebileceğimizi düşünmemiştik," diyor Denis Malyshev, araştırma raporunun yazarı. Ne iyi ki yanılmışlar.

Nature dergisinde tamamıyla yayınlanan rapor, araştırmanın detaylarını öğrenmek isteyenler için okumaya değer. Burada ise özet geçeceğim. Önce, bilim adamları bir E.coli bakterisini yeni kimyasalları (d5SICS ve dNaM) hücre zarından geçecek şekilde değiştirdiler. Sonra bir XY çifti içeren DNA plazmidini (küçük bir DNA ilmeği) hücrenin içine soktular. Dış ortamda X ve Y kimyasalları bulunduğu sürece bakteri alışılagelmiş bir biçimde kendini kopyaladı. Her kopya yapay DNA'nın bir kopyasını kendi içinde bulundurdu. Çalışma süresince bu kopyalama işleminin neredeyse bir hafta boyunca sorunsuz işlediği görüldü.

Şu anda insan eliyle DNA'ya eklenen XY çifti hiçbir işe yaramıyor: oturmuş, sakin bir şekilde DNA içinde beklemekte, koyalanmaya hazır. Bu haliyle, biyolojik veri depoları olarak kullanılabilirler. Böylece yüzlerce terabayt veri bir gram yapay DNA içinde saklanabilir. Araştırmayı yöneten Floyd Romesberg'in ise daha büyük hedefleri var. "Eğer sadece dört harfle yazılmış bir kitaba bakıyorsanız çok sayıda ilginç öyküler okuyamazsınız," diyor Romesberg. "Eğer elinize daha fazla harf verilirse yeni kelimeler icat edebilir, böylece bu kelimeleri kullanarak kimsenin duymadığı anlatılar oluşturabilirsiniz."

Şu anda Romesberg'in hedefi yapay DNA'nın bir işe yaraması. Doğada bulunmayan amino asitler (ve böylece proteinler) üretebilmek yapılabileceklerden biri. Eğer Romesberg ve onun ortakları bu işi başarırlarsa hücre mühendisliğinin önü aniden açılacaktır. Kanser hücrelerini hedef alan proteinler üreten, veya florasanlı mikroskopiye yardımcı özel amino asitler üreten, veya mucizevi ilaç/gen terapileri yapabilen yeni ve daha önce görülmemiş canlı organizmalar üretilebilir.

En ileriki aşamada düzinelerce (hatta yüzlerce) farklı baz çiftlerine sahip tamamen yapay canlılar yaratılabilir. Bu canlılar sınırsız karmaşıklıktaki amino asit ve proteinlerin kaynağı olarak işlev görebilirler. Bu noktada, bayanlar baylar, dört milyar yıllık evrimi baştan yazmış olacağız. Süreç sonunda ortaya çıkan canlılar tanımlanamaz olacaktır. İşlevleri ise beyaz önlüklü yaratıcı insanın hayal gücü ile sınırlı olacaktır.