Büyük bir merakla takip ettiğim biyoteknoloji alanındaki gelişmeleri bu içerikte toparlayıp; biyoteknolojinin ne olduğuna, bu alanda yapılan çalışmalara, yatırımlara ve gelecekte karşılaşabileceğimiz olası senaryolara değinmeye çalışacağım.
Biyoteknoloji Nedir?
Biyoteknoloji, yeni bir organizma elde etmek veya var olan bir organizmanın genetik yapısında arzu edilen yönde değişiklikler yapmak amacı ile kullanılan yöntemlerin tamamına verilen bir isimdir.
Moleküler biyoloji, mikrobiyoloji, genetik, fizyoloji ve biyokimya gibi doğa bilimlerinin yanı sıra makine mühendisliği, elektrik-elektronik mühendisliği ve bilgisayar mühendisliği gibi birçok bilimsel disiplinlerle karşılıklı ilişki içindedir.
“Yapay zeka, big data derken şimdi birde biyoteknoloji mi çıktı başımıza?” diye düşünenleriniz olacaktır. Haksız da sayılmazlar, tüm bu gelişmelerin hangi birini takip edebileceğiz ya da hangisinin bir parçası olabileceğiz? Aynı anda hepsini takip edemeyeceğimizi biliyoruz ama bir yandan da gelişmelerin dışında kalmak istemiyoruz… Neyse devam edelim biz.
Biyoteknoloji Alanında Yapılan Çalışmalar
İlaç ve aşı geliştirilmesi, genlerinde sorun olan gıdaların tespiti ve düzeltilmesi, insan sağlığı açısından yararlı olan proteinlerin üretilmesi, hasar gören beyin hücrelerinin onarılması gibi çok geniş bir alanda çalışmalar yürütülüyor ancak bu başlık altında daha güncel ve ilginizi çekeceğini düşündüğüm gelişmelere yer vermeye çalışacağım.
Bakteriye Veri Depolandı
Genetikçi Seth Shipman ve Jeff Nivala tarafından yönetilen bir Harvard araştırma ekibi, canlı bakteri hücrelerini mikroskopik sabit disklere dönüştürmeyi başardı. Daha önce bilimciler bu yolla sadece 11 bit veriye erişebiliyordu ancak ekip bakterinin bağışıklık tepkisini, canlı hücrelere yaklaşık 100 baytlık veri yüklemek için kullanmayı sağlayan yeni bir yöntem keşfetti. Her hücre bir bilgisayar kodunun bir bölümünü taşıyabiliyor hatta hücrelere bir şiir mısrası bile yazılabiliyor. Ayrıca bakterilerin bu bilgileri sonraki nesillere de aktardığı görüldü.
DNA’ya Video Yüklendi
Harvard Üniversitesi Biyoloji Tabanlı Mühendislik Enstitüsü Araştırmacısı George Church yönetimindeki ekip CRISPR gen düzenleme tekniğini kullanarak ilk kez canlı hücrelere bir video kaydedip daha sonra oynatmayı başardı. Moleküler kaydedici adı verilen sistem sayesinde veriler canlı hücrelere daha sonra erişilebilecek şekilde kaydedilebiliyor.
Bu erişilmesi zor görünen fikri gerçekleştirmek için ekip bir insan elinin ve dört nala giden bir atın görüntülerini bakterilerin DNA hücrelerine yerleştirdi.
DNA’ya Dijital Veriler Kaydedildi
Washington Üniversitesi’nden bir ekip, DNA molekülü üzerine dijital fotoğraf, video, ses ve yazılar kaydedip bu verilere tekrar ulaşmayı başardı. DNA üzerine depolama yönteminin gelişimi için atılan en büyük adım olan bu araştırma ile veri merkezleri DNA merkezlerine dönüştürülebilir. Washington Üniversitesi Bilgisayar Bilimi ve Mühendisliği Doçenti Luis Caze “Aslında yaptığımız şey: resim, video, yazı gibi dijital verileri yüzlerce yıl boyunca kullanılabilecek şekilde saklamak için DNA’yı yeniden düzenlemek” şeklinde konuştu. Her biri 10GB veri depolayabilecek DNA’nın her an erişilebilecek dosyaları depolamak için çok uygun olmayacağını düşünen bilimciler, bu teknolojinin uzun süreli depolama ve arşivleme amaçlı kullanılabileceğini belirtiyorlar. Bu alana yapılacak yatırımlarla, süpermarket boyutundaki veri merkezlerini, küp şeker boyutunda DNA moleküllerinin içine yerleştirmek mümkün olacak.
DNA Üzerine Veri Depolama Rekoru Kırıldı
Washington Üniversitesi, Microsoft ile birlikte yürüttüğü çalışma neticesinde DNA üzerine veri depolama rekorunu kırdı. Çalışma neticesinde DNA ipliklerine 200 MB veri yüklendi. DNA’ya kodlanan 200 megabaytlık verinin içinde İnsan Hakları Evrensel Beyannamesi‘nin 100 farklı çevirisi, Project Gutenberg’de bulunan en popüler 100 kitap, Crop Trust‘ın tohum veri tabanı ve OK Go grubunun This Too Shall Pass adlı şarkısının yüksek çözünürlüklü video klibi bulunuyor. DNA üzerine kaydedilen verilere, hiçbir veri kaybı olmadan, rastgele erişim sağlanabiliyor.
Bilgisayar Virüsü Taşıyan DNA Geliştirildi
Kanada’da düzenlenen USENIX Güvenlik Konferansı’nda Bilgisayar Bilimcileri yapay (sentetik) bir DNA dizisine yazılan ilk bilgisayar virüsünü tanıttı. Laboratuvarda hazırlanan DNA, gen dizilimini inceleyen bilgisayar tarafından analiz edildiğinde içindeki kod bilgisayara bulaştı ve bilgisayarın kontrolünü ele geçirdi. Projeyi yöneten Washington Üniversitesi Bilgisayar Bilimi Profesörü Tadayoshi Kohno bu işlemin bir e-posta eklentisine virüs yerleştirmekten hiçbir farkı olmadığını söyledi.
Veriler DNA’ya Nasıl Depolanıyor ?
Günümüz bilgisayar sistemlerinde veriler (fotoğraflar, müzikler, videolar, programlar…) 0 ve 1’lerden oluşan bit dizileri kullanılarak depolanmaktadır. Çünkü kullanmış olduğumuz işlemciler için sadece 0 ve 1’lerden oluşan bit dizileri bir anlam ifade etmektedir. DNA’da ise dört temel yapı taşı bulunmaktadır, bunlar adenin, guanin, sitozin ve timin. Bilgisayar ortamında 0 ve 1’ler kullanılarak depolanan veriler, DNA’da adenin, guanin, sitozin ve timin kullanılarak depolanmaktadır. Bu sayede çok küçük alan kaplayan bir DNA dizisine çok büyük boyutlarda veriler kodlanabiliyor.
Kendi vücudumuza baktığımızda bir milimetreküp DNA içerisinde 5,5 petabit (125.000 GB) veri depolanabildiğini görüyoruz. Bu hesaba göre, internet üzerindeki 700 exabaytlık veri, ortalama olarak ayakkabı kutusu boyutunda DNA üzerine kodlanabilir.
Gelecekte Bizleri Neler Bekliyor ?
Biyoteknoloji, yapay zeka, 3D yazıcı, robotik gibi alanlarda yapılan çalışmalara ve yatırımlara bakarak gelecekte nelerle karşılaşacağımıza yönelik fikirler edinebiliriz. Genetik düzenlemelerle sıradan insanlardan fiziksel ve zihinsel olarak daha üstün olan süper insanların yaratılması, kalıtsal hastalıkların yok edilmesi, laboratuvarda besin değeri yüksek gıdaların üretilmesi (Impossible Burger adlı şirket laboratuvarda üretilmiş etlerden yapılan hamburgerleri satışa sunmaya başladı) gibi çalışmaları örnek verebiliriz.
Son olarak bilim kurgu filmlerini andıran 2045 İnisiyatifi isimli girişimi ve Dünya Bankası Danışmanı Dr. Melanie Walker sağlık sektörünün gelişimine yönelik açıklamalarını paylaşarak içeriği noktalıyorum. Umarım zaman ayırdığınıza değmiştir.
2045 İnisiyatifi
2045 İnisiyatifi Rus milyarder Dmitry Istkov tarafından 2011 yılında başlatıldı. Rus iş adamı insan beynini robotlara aktarabilecek teknoloji için bilim insanlarından bir ekip kurdu. Bu projeye şimdiden 1.43 milyar dolar yatırım yapan iş adamı, dört adımda insanları ölümsüzlüğe ulaştırmayı amaçlıyor.
- Avatar A (2015-2020): İnsan beynine, insansı bir robotu uzaktan kontrol etme yeteneği kazandırmayı amaçlıyor. Böylece insanlar oturdukları yerden, sadece düşünerek, kendilerini temsil eden robotları etrafta gezdirebilecek. Bu hedefe 2020’ye kadar ulaşılması planlanıyor.
- Avatar B (2020-2025): Bir robotu beyinle kontrol etmekten ziyade, beyni direkt robotun içine yerleştirmeyi amaçlıyor. Böylece insan beyni, biyolojik vücudun sınırlamalarından kurtulacak. Yorulma, acıkma, susama gibi sorunlar tarihe karışacak. Vücut daima yeni teknolojilerle geliştirilebilecek.
- Avatar C (2030-2035): Beynin de biyolojik ortamdan dijital ortama aktarılmasını amaçlıyor. Böylece tamamen robotik bir yapıya sahip olan insanlar fikirlerini direkt olarak ortak bir yazılıma aktarabilecek, diğer insanlarla ya da çevreleriyle, düşünce gücüyle iletişim kurabilecek. Hatta zihin kopyalanıp birden fazla robota yerleştirilebilecek.
- Avatar D (2040-2045): 2045 Hareketi Avatar D hakkında çok az bilgi sağlıyor. Ancak burada temel fikir, zihnin herhangi bir yapıdan bağımsız olarak var olabilmesi ve ihtiyaç duyduğunda vücut olarak bir hologram kullanması.
Hastanelerin Eski İşlevini Kaybedecek
Dünya Bankası Danışmanı Dr. Melanie Walker 2030’dan itibaren artık hastanelerin eski işlevini kaybedeceğini ve daha çok, motor yarışlarında pit-stop‘a giren araçlar gibi, hastaneye girip düzeltilip çıkacağımızı söylüyor. Teşhisin her geçen gün kolaylaştığını ifade eden Walker, gelecekte tek bir cihazın içine girip tüm vücut fonksiyonlarımızı taratabileceğimizi belirtiyor. Ayrıca giyilebilir cihazlarımız sürekli vücudumuzun durumunu kontrol edip veri depolarken, vücudumuzun içinde dolaşan nanorobotlar da içimizde olan bitenler hakkında sürekli bilgi sahibi olmamızı sağlayacak. Teşhis konulduktan sonra, daha önceden üretilmiş ilaçlardan kendimize en uygun olanını almak yerine, bünyemizin tam olarak ihtiyaç duyduğu bileşenlerden oluşan ilaçlar üretebilen 3D ilaç yazıcımızdan haplarımızı alabileceğiz.
Eğer organ nakline ihtiyacımız varsa bunun için de hastanede makinelere bağlı olarak beklememize gerek kalmayacak. 3D yazıcı teknolojisi ve kök hücreden üretilen dokular sayesinde, ihtiyaç duyduğumuz organ, talep üzerine laboratuvarda geliştirilebilecek. Bu organın vücudumuza yerleştirilmesi için de elleri hiç titremeyen cerrahlar yerine ameliyat yapabilen robotlar kullanılacak. Böylece insandan kaynaklanan hatalar sıfıra indirileceği için sağlığımız da daha güvende olacak.
Serdar YILMAZ
https://tr.wikipedia.org/wiki/Biyoteknoloji https://www.dunyahalleri.com/dnaya-sabit-disk-muamelesi-yapmak/ https://www.dunyahalleri.com/dnaya-200-mb-veri-kaydedildi/ https://www.dunyahalleri.com/bilgisayar-virusu-tasiyan-dna/ https://www.dunyahalleri.com/bakteriye-veri-depolandi/ https://www.dunyahalleri.com/dnaya-yuklenen-ilk-video/ https://www.dunyahalleri.com/2045-initiative-olumsuzlugu-amacliyor/ https://www.dunyahalleri.com/2030da-hastanelere-veda-edebiliriz/
