VÜCUDUMUZDAKİ MİKROKOZMOZ
Rainer PAUL
Resimler: Joachim Widmann
| Los Angeles (ABD) yakınlarında City of Hope adındaki Araştırma Merkezinin Müdür Vekili Dr. Rachmiel Levine, “Biz artık hücrelerin mekanizmasını biliyoruz ve hücrenin hormonlar, ensimler, ya da antikorlar gibi ürünlerini “ölçüye göre” imal etmesini beceriyoruz”, diyerek seviniyordu. |
Kaliforniya Bilim adamlarının Nobel ödülü kazanan bu başarısı, dünyada birkaç yüz bilim adamının becerdiği ve ancak bir iki bininin de anlayabildiği bir biyolojik – kimyasal tekniğin pratik bir sonucudur: Jenetik Manipulasyon. Bununla beraber kamuoyu bununla çoktan aşırı dereceyi bulan umutlarını ve derin uçurumlara uzanan korkularını bağlamıştır.
Herşeyden önce bilime inananlar Kalıtım Maddesinin sırrının çözülmesinden, içinde gittikçe daha fazla hastalıkların iyi edilebildiği, kalıtım bozukluklarının onarıldığı, süper bitkilerin insanları açlıktan kurtardığı mikropların güneş enerjisini yakaladığı ve öte yandan çöpleri yok ettiği yani, bütünüyle mutlu bir dünya ummaktadırlar. Bilimsel ilerlemeyi daha sabırlı ve eleştirici bir gözle gözleyenler ise, biyologların bu yeni teknikleri ile kontrol edilemeyecek salgın hastalıklar ve belâlar, Frankestein’a benzeyen korkunç canavarlar meydana getireceklerini, hatta daha da fenası bütün insanlığı ortadan kaldırabileceklerini iddia etmektedirler.
Yaklaşık oniki milyon yıl önce ilk kez maymunlar öne doğru bükülmüş yürüyen iki ayaklı canlılar olarak gelişmişlerdi. Bunlardan Homo türünün vekillerinin gelişmesi için de on milyon yıl geçmesi gerekmişti. İlk gerçek insan Homa Sapiens ortaya çıkıncaya kadar da daha birçok yıl geçmişti. Avrupa’da bu 250.000 yıl önce olmuştu.
Oysa buna karşılık biyologlar, milyonlarca yıl içinde insanın ve bütün öteki canlı varlıkların gelişmesini yöneten esrarlı maddenin sırrını çözmek için birkaç yıla ihtiyaç göstermişlerdi. Hatta araştırmacılar artık evrimin işletme sırlarını tanıdıklarından, doğayı kopye etmeğe, onu desteklemeğe ve onu düzeltmeğe başlamışlardır.
Araştırmacıların bugün böyle muazzam bir rol oynamaları bilimin 1953 yılında elde ettiği inanılmaz başarılara kadar geri gider. O zaman Londra yakınlarındaki Cambridge Üniversitesindeki Amerikan biyologu James VVatson ve Ingiliz fizikçisi Francis Crick kısaca DNA denilen kalıtım maddesinin iç yapısı ve görevinin (fonksiyonu-
E) Hücrenin kuvvet istasyonlarında besin maddeleri enerjiye dönüşür. Bir tek hücrenin plasmasında binlerce böyle fasulya biçiminde cisim yüzer. Hücrelerin bu kuvvet istasyonları “kesildiği takdirde” içerisinde bir oda labirinti görülür.
© Kanalizasyon sisteminin boru ve kanalları (ER) içinden yapı besin maddeleri üretim yerlerinden tüketim yerlerine (veya tersine) yönetilir. ER’de yataklanan kürecikler (Ribossom’lar) protein üretimine hizmet ederler.
ÖD Hücre çekirdeğinde kalıtım maddesi yoğunlaşır ve bir arada yumaklanmış DNA ip merdivenleri biçimini alır. Bunun içinde protein içeren çekirdek cisimciği yataklanmıştır.
E) ”Golgi aygıtının“ ağ sistemi proteinle doludur. Burada hücre zarı (membranı) için yapı maddeleri üretilir. Golgi aygıtı dışarıya fırlatılan materiyali içine alır, örneğin ter guddelerinin salgılarım.
(D Kalıtım maddesi hücrenin çekirdeği içinde uzun moleküller şeklinde durur, bunlar sarılmış ip merdivenlere benzer biçimde yapılmıştır ve DNA denilen bir maddeden meydana gelirler. Resmi yapan ressam DNA merdivenlerini asıl büyüklüğüne oranla çok büyük çizmiştir. O yalnız 4 tip yapı maddesinden oluşur. Her yapı taşı tipi tamamiyle belirli bir merdiven basamağı ile eş olabilir, nasıl ki resimde yalnız yeşil, kırmrzı ve mavi, sarı parçacıkların birbiriyle birleştiği görülmektedir. Bu DNA yapı şeması bütün canlı yaratıklarda eşittir.
[D Hücre zarı, hücrenin dış çeperi yaklaşık bir milyonda bir milimetre kalınlıktadır. Dış tarafındaki engebelikler yüzeyini büyültür ve böylece besin maddelerini, su ve oksijen almasını çabuklaştırır, (ön kapağa bakınız!)
nun) anahtarını çözmeyi başarmışlardı. (DNA, Desoxyribonuklein-asit’in milletlerarası kısaltılmış şeklidir).
Bütün canlı varlıkların hücrelerinde DNA vardır. O cins tiplerinin belirtilerini gelecek kuşaklara iletmenin güvencesini taşır. O zamana kadar DNA’nın bu görevi nasıl yaptığı bilinmiyordu. Şimdiye kadar esrar içinde saklı bulunan haberleşme akımını bir kuşaktan ötekine nasıl geçtiğini aydınlatmaya çalışan bilim adamlarının ne gibi güçlüklerle karşılaştıkları aşağıdaki benzetişten anlaşılabilir: Bir hücrenin çekirdeği 100 kez büyütülürse, çekirdeğin dış çizgileri ancak belli olmaya başlar. Çekirdeğin içinde bir yün yumağındaki yün iplik gibi sarılmış olan kalıtım maddesi ise 5000 kez büyütüldüğü halde bile daha gözle görülmeyecek kadar küçük kalır. Oysa DNA hücrenin içindeki en büyük zincir molekülüdür. Büyük bir özenle yumaktan çözülen ve uzatılan bir tek hücrenin DNA’sı da 1.80 metre tutmaktadır.
Sonradan Watson ile Crick’e Nobel ödülünü kazandıran kuram şuydu: DNA birbirine paralel iki “halatın” arasına çekilmiş ipten merdiven basamaklarından oluşmaktaydı; hepsi bir çeşit sarmal (helezonî) merdiven şeklinde sarılıydı. Merdivenin iki yanındaki paralel halatlar, devamlı olarak yalnız dört değişik tipin yeniden yinelenmesinden oluşan tek tek yapı taşlarından bir araya gelmekteydi. Bu yapı taşları sabit bir şemaya göre yalnız çifter çifter birbirlerine uyuyorlardı. Her çift bir merdiven basamağı teşkil ediyordu.
Bir hücre kendini ikiye böldüğü zaman, ip merdiven bir fermuar gibi açılır. Açılan halatlarda yeni yapı taşları birikirler. Her seferinde dört tipten yalnız biri uyacağından, iki yeni ip merdiven meydana gelir. (Arka kapaktaki resme bkz.). Bu ilke sayesinde kalıtım (mesajlarının) bilgilerinin bir hücrenin bölümü halinde, yavru hücrelere tamam ve sahih olarak geçmesi güvence altına alınmış olur.
Doğanın bilgi iletme tekniği açıklanırken bu kadar basit görünmesine rağmen, aslında çok daha karmaşıktır. Her insan hücresinin DNA’sı yaklaşık olarak tek tek on milyar yapı taşından oluşur., Dört yapı taşı tipi bir alfabenin harflerinin karşılığıdır ve bu alfabe ile hayatın yapı planı yazılmıştır. Harfler kelimeleri — Jenleri— meydana getirecek şekilde birleşirler ve bunlardan her biri özel bir bilgi içerir, örneğin bir kan hücresinden kırmızı boya maddesi, hemoglobin imal edilecekse, bunun yapı planı DNA merdiveninin uygun yerinde okunur: Hemoglobin üretilmesi için Jen-kelimesinin 900 ayrı “harfi” vardır.
Birkaç milyon Jen —onların yetkisi gözlerin renginden Insülin üretimine kadar uzanır— DNA merdiveninde sıralanmıştır. Bir insanın her hücresi, içinde 100.000 kelime bulunan en aşağı
10.0 kitap, ya da 24 ciltli 2500 ansiklopedinin içerdiği bilgi kadar bilgi içermektedir.
Daha basit canlı varlıklar daha küçük kitaplıklara sahiptirler, örneğin bir bakterinin DNA’sı yaklaşık 1000 harflik 2000 Jen içerir. Bir insan hücresinin kitapları bakteri hücresinin raflarına uyduğu gibi, bakteri hücresinin harfleri de insan hücresi kitaplığının raflarına uyar. Zira bütün canlı yaratıkların kalıtım bilgileri, filden tutun da insan üzerinden ta bal arısına, hatta siyah lâleye kadar esas dört ana yapı taşından bir araya gelir.
Hücrenin Jen esasına göre düzenlenmiş mik- rokozmozuna bu yeni yaklaşma biyologların düşlere dalmasına sebep oldu. Jenetik Mühendisi diye yeni bir meslek bile ortaya çıktı, onun görevi bozuk kalıtım eğilimlerini onarmak ve sonunda kanser hastalıklarını yenmek yeteneğini kazanmak olacaktı. Tabiî şimdiden böyle büyük hedefler saptamak bir ütopi olur. Buna rağmen bir araştırmacı şöyle açıklıyordu: “Biz gerçi alfabeyi biliyoruz, yazı yazmasını da, fakat daha uzun zaman bu bizim bir yazar olduğumuz anlamına gelmez”. Biyologlar şimdiye kadar ancak 150 insan Jen’ini deşifre edebildiler. Bu bilinen kalıtım kelimelerinin her birinin arasında İnsanî DNA merdiveninin üzerinde en aşağı bilinmeyen
10.0 Jen kesimi vardır.
Bilim adamları daha az karmaşık organizmaların kalıtım maddeleri üzerinde yaptıkları çalışmalarda daha büyük başarıya uğradılar, örneğin bakteri ve virüslerin DNA’larında. Burada Amerikan biyokimyacıları ve mikrobiyologları, kırılmış DNA-yan halatlarının onarılması gerektiği takdirde seferber edilecek —yardımcı taburlara benzeyen— maddeler buldular. Ve onlar tamamiyle aksi etkiler meydana getirecek yardımcı cisimlerde buldular: Yani onlar çift yan halatını yapay kesmeyi başardılar. Araştırmacılar “yapıştırıcı” ve “ayırıcı’lardan faydalanmayı öğrendiler. Aynı zamanda kimyasal bıçakların buluşu için Amerikan Dr. Daniel Nathans, Dr. Hamilton Smith ve İsviçreli Dr. Werner Aber bu yılın Tip Nobel ödülünü kazandılar.
Bu yeni geliştirilen ayırma ve yapıştırma teknikleri ilk jenetik manipülasyon’ (ameliyat) un esasını oluşturuyordu. Bu sayede ikinci bir koşul meydana çıkarılıyordu: Jen Mühendisleri,, sıkıcı bilmeceleri çözmeye benzeyen uzun çalışmalardan sonra, bakterilerde manipülasyona uyan bir DNA-şekli meydana getirdiler.
Bakteri hücrelerinin çoğu Jenlerin yerleşmiş olduğu büyük DNA yumağına ilâveten halka şeklinde DNA iplikleri de vardır. Bunlara plas- mid’ler adı verilir, Plasmid’ler çok güç yöntemler sayesinde hücreden dışarı alınıp işlenebilir: Araştırmacılar DNA-halkalarını kestiler, boşluklarına yabancı jenler yerleştirdiler ve sonra da kesilen yerleri yeniden yapıştırdılar, yabancı bilgiye sahip olan plasmid-halkasını tekrar bakteri hücresine “gizlice” yerleştirdiler. Gelecek hücre bölünmesinde içeri kanalize edilmiş olan jen orijinal DNA ile beraber, bir kuşun yabancı bir kuşun yumurtası üzerinde kuluçkaya oturduğu gibi, sistemi kopye ediverdi. Manipüle edici Plas- mid-DNA halkaları için uygun misafir hücre olarak araştırmacılar bakteri kürü Escherichia-Coli’ (bilim adamları E-coli derler) yi seçtiler. Bu bakteriler, bilindiği gibi, devamlı olarak insanın bağırsaklarında yaşar, biyologlar tarafından uzun zamandanberi “deney tavşanı” olarak tercih edilirler ve bu yüzden de iyice araştırılmışlardır. Amerikan biyokimyacısı Ervvin Chargaff şöyle demektedir: “Biz bugün E-coli hakkında herhangi bir canlı yaratıktan, hatta insandan bile daha çok şeyler bilmekteyiz”. E-colinin 4000 jen’inden 650/si tamamiyle deşifre edilmiştir.
Kolayca manipüle edilebilen E-coli hücresine “bin bir dalavere ile” sokulmuş olan uygun bir plasmid de çabukça bulunuverdi. DNA halkasına ilk önce başka bakterilerin jenleri, sonra virüsle- rinki ve en son olarak da bir hayvanın (Güney Afrika’da yaşayan bir tür kurbağanın) jenleri yapıştırıldı. Kaliforniya Stanford Üniversitesinden Stanley Cohen bu manipülasyonu altı yıl kadar
önce başardığı zaman çok sevinmiş, “aslında bu çok basit bir şeydi” demiştir.