Minimal Bakteriyel Genom Dizayn Edildi ve Sentezlendi

Biyoloji biliminin en temel amaçlarından birisi her bir genin moleküler ve biyolojik fonksiyonunu anlamaktır. Bunu öğrenmek için en geçerli yaklaşımlardan birisi, araştırılmak istenen genin de içinde (gene ait nükleotit dizisini, protein sentezlemek için gerekli olan aktif gen bölgeleri ile birlikte) bulunduğu minimal genomlar (DNA) dizayn etmek ve sentezlemektedir. 2010 yılında parazit bir mikroorganizma olan Mycoplasma mycoides türünün genomunu baz alan 1079-kb (1.079.000 bazlık nükleotit dizisi) mini genom kimyasal olarak sentezlenmiş, sitoplazma içerisine enjekte edildiğinde ise hücre büyümesini uyararak harekete geçirmişti.

Burada araştırmada üretilen JCVI-syn3.0 adı verilen genomu barındıran hücreler görülüyor. Bu genom ile yaşamsal aktivitelerini devam ettirebilen küresel yapıdaki bakteriyel hücrelerden oluşan koloni gösterilmiş. Görseldeki ölçek 200 nanometre (metrenin milyarda biri) uzunluğu temsil etmektedir.
Burada araştırmada üretilen JCVI-syn3.0 adı verilen genomu barındıran hücreler görülüyor. Bu genom ile yaşamsal aktivitelerini devam ettirebilen küresel yapıdaki bakteriyel hücrelerden oluşan koloninin altında gösterilen ölçek 200 nanometre (metrenin milyarda biri) uzunluğu temsil etmektedir.

Yeni bir araştırmada ise Clyde A. Hutchison III ve çalışma arkadaşları bu genomun uzunluğunu 473 geni içeren 531 kilobazlık (531.000 nükleotitten oluşan dizi) daha küçük bir genoma dönüştürmek üzere dizayn geliştirerek, bu genomu sentezledi ve döngüyü teste tabi tuttu. Transkripsiyon ve translasyon gibi protein sentezi süreçlerinde kilit rolleri olan genleri bulunduran bu genom, bu genlerin yanı sıra 149 adet fonksiyonu bilinmeyen gene ait dizileri de barındırıyor.

 

1984 yılında kendiliğinden bölünme yeteneği kazandırılmış mikoplazmalar rapor edilmişti ve yaşamsal aktivitelerin temelini anlamak için bu canlılar model olarak alınıyordu. O günden beri bu alanda yapılan tüm araştırmalar, yaşam için zorunlu olan genleri saptamak için bilimcileri, üretilen genomları daha az gen barındıracak şekilde dizayn etmeye itmekteydi. Yine de üretilen tüm genomlar, (yaşayan canlılar baz alınarak) bir biçimde yaşamsal aktiviteler için gerekli olan temel genlerden başka genler de içeriyordu ve genom büyüklüğünde küçülmeye gitmek hep mümkün görünüyordu.

Bütün halinde üretilen genomlar, kimyasal olarak laboratuvar ortamlarında sentezlenmiş oligonükleotitlerden (birkaç nükleotitlik DNA dizileri)  elde edilebiliyor ve alıcı hücrelere verilerek yaşamsal işlev görüp göremeyecekleri test edilebiliyor.

 Sonuçlar, 1079 kilobaz çiftlik sentetik genomun (JCVI-syn1.0) yaşamsal aktiviteleri devam ettirebilmekle beraber küçültülebildiğini gösteriyor. Dizayn döngüsü olarak düşünebileceğimiz döngünün üç kez fazladan gerçekleştirilmesi ile safi yaşamsal genler geriye kalacak biçimde 531 kilobaz çifti uzunluğundaki daha kısa DNA (JCVI-syn3.0 – 531 kbp, 473 gen) sentezlenmiş oldu. Bu da doğada kendi kendine bölünerek üreyen canlılarda olan en kısa genomdan bile daha kısa olduğundan yaşamsal olarak bir anlamda bugüne kadarki en verimli genom üretildi diyebiliriz.

Four design-build-test cycles produced JCVI-syn3.0. (A) The cycle for genome design, building by means of synthesis and cloning in yeast, and testing for viability by means of genome transplantation. After each cycle, gene essentiality is reevaluated by global transposon mutagenesis. (B) Comparison of JCVI-syn1.0 (outer blue circle) with JCVI-syn3.0 (inner red circle), showing the division of each into eight segments. The red bars inside the outer circle indicate regions that are retained in JCVI-syn3.0.
Solda dizayn-yapım-test üçlemesinin döngüsü infografik haline getirilmiş. Mevcut araştırmada bu döngü üst üste dört kez tekrarlandı ve bugüne kadarki en kısa yapay yaşamsal genom üretilmiş oldu. Sağda ise daha önce üretilen daha uzun dairesel DNA JCVI-syn1.0 mavi renk ile gösterilmiş. Buna karşılık içerdeki kısa yapay genom JCVI-syn3.0’ün dışardaki genomun kırmızı ile gösterilmiş çıkıntılar halinde görünen parçalarından üretildiği anlatılıyor.

 


Kaynak :

  • Bilimfili,
  • Clyde A. Hutchison III. , et al., Design and synthesis of a minimal bacterial genome, Science , 25 Mar 2016:Vol. 351, Issue 6280, DOI: 10.1126/science.aad6253

Ölüm fikri bizleri nasıl etkiliyor?

Ölüm fikri bizleri nasıl etkiliyor?

Bugünlerde Türkiye’de ve dünyada art arda meydana gelen terör saldırıları, güvendelik duygumuzu zedelemiş durumda. Geçtiğimiz Pazar günü İstanbul caddelerindeki trafik yoğunluğu, son yıllarda hiç görmediğimiz kadar düşüktü. İstanbul’un en kalabalık caddelerinde dahi in cin top oynuyordu. Esasında evde otururken bile daima belirli bir ölüm riskiyle karşı karşıya olmamıza rağmen, terör saldırıları bir tür bulunabilirlik etkisi yaratarak, hayatımızı ne kadar kolay kaybedebileceğimizi hatırlatıyor bize.

Timur Kuran ve Case Sunstein’in bulunabilirlik silsilesi (ing. availability cascade) olarak adlandırdığı sosyal etki (1), belirli bir olayın art arda gerçekleşmesi halinde o olayın gerçekleşme olasılığının çok yüksek algılanmasına neden olduğunu ifade eder. Terör saldırılarının bu kadar sık gerçekleşmesi ve engellenememesi, doğal olarak kendimizin ve sevdiklerimizden birinin bu gibi hadiselerde hayatlarını kaybetmelerinden ciddi seviyede endişelenmemize neden oluyor. Peki… Öleceğimizi bilmek davranışlarımızı nasıl etkiliyor?

Ölüm, her ne kadar kimi zaman inkâr etsek de, korkutucu bir hadise. Bilhassa yaşamı sevdiğimizde, uhdelerimiz olduğunda, yapmak isteyip de yapamadıklarımızı beklediğimizde… Aşırı ölüm korkusuna tanatofobi deniyor. Yani ölümden, normal bir hayat sürmenizi engelleyecek kadar korkuyorsanız, evet… Bu bir sorundur ve yüksek olasılıkla tedavi edilmesini gerektirir.

Ancak böyle bir sınıflama, bu sınıflama dışında kalanların ölümü düşündükleri zaman bazı davranış değişiklikleri yaşamayacağı anlamına gelmez. BBC’de yayımlanan bir makaleye göre (2), insanların ölüm anlarını hayal ettiklerinden sonraki davranış değişikliklerini inceleyen 200’dan fazla deney yapılmış.

Bunlardan çarpıcı olanlarından birinde, ABD’deki yargıçlara “kefaletle serbest bırakma” konusunda karar almaları gereken bir senaryo sunulmuş. Ölüm anını hayal etmeleri istenen yargıç grubunun kefalet talebini reddetme oranları, herhangi bir şey istenmeyen yargıçlara göre daha yüksek olmuş.

Yine bu tür deneylerden çıkan bir sonuca göre, ölümü düşünmek görüşlerimizde daha şahinleşmemize neden oluyor. Yani öleceğimizi düşündüğümüz anlardan sonra bir konuda tavır takınmamız gerektiğinde, liberalsek daha liberal, muhafazakârsak daha muhafazakâr davranıyoruz.

Belki intihar bombacısı olabilmek de böyle bir silsilenin sonucudur: Eğer ölümü düşünmek fikirlerimizde şahinleşmemize neden oluyorsa, daha aşırı uçlardaki ideolojilerin kendilerine intihar bombacısı bulabilmeleri kolaylaşıyordur. Zira burada bir döngü ortaya çıkıyor: Ölümü düşünmek fikirlerde şahinleşmeyi, fikirlerde şahinleşmek o fikirler uğruna ölmek istemeyi besliyor.

Elbette ölüm korkusu, toplumsal kurumları ayakta tutan etkenlerden birisi. Mesela ölüm korkusu çocuk sahibi ya da ünlü olma arzularımızı artırıyor (2). Bu da nüfus artışının ya da sanatsal üretimin ölüm korkusundan kaynaklanan bir fenomen olduğu yönünde spekülasyon yapmamıza izin verecek bir bilgidir. Zira aslında gen aktarımı dediğimiz şey, ölmemiz halinde genlerimizin hâlâ yeryüzünde varlığını sürdürme amacı taşırken, sanatsal başarı da kişinin isminin, eserlerinin ya da fikirlerinin kültürel zenginlik içerisinde varkalımının bir garantisidir. Toplumsal bir kurum olarak din, ölümden sonra hayat fikrini sunarak, zaten bireylerin ölüm adlı sonu kolaylıkla kabullenebilmelerini kolaylaştırır (3). Çok eskilerde, Türk hükümdarların fethettikleri yerlerdeki din adamlarını kendilerine uzun ömür dilemeleri halinde affettikleri de düşünülürse (4), dinin sadece bireysel düzeyde değil, politik bir kurum olarak da var olmasının ardında bile güç sahiplerinin ölüm korkularının olduğu iddia edilebilir.

Tevfik Uyar / @tevfik_uyar (HerkeseBilimveTeknoloji)

Kaynaklar

  1. Kuran T., Sunstein C. (1999). Availability cascades and risk regulation. Stanford Law Review. 51 (4), pp. 683-768.https://econ.duke.edu/uploads/assets/People/Kuran/Availability%20cascades.pdf
  2. Jong J. (2016). Why comtemplating death changes how you think. BBC Future.http://www.bbc.com/future/story/20160208-why-contemplating-death-changes-how-you-think
  3. Durkheim, E. (2005). Dini hayatın ilkel biçimleri. İstanbul: Ataç Yayınları.
  4. Roux J. P. (1999). Altay türklerinde ölüm. İstanbul: Kabalcı Yayınları.

Afrika’dan Çıktığımızdan Beri Zararlı Mutasyon Biriktiriyoruz

Modern insanların (Homo sapiens) ilk olarak Afrika’da 150.000 yıl önce ortaya çıktığı düşünülmektedir. 100.000 yıl sonra da bir kısmının asıl doğdukları toprakları bırakarak önce Asya’ya sonra da daha doğuya ve Bering Boğazı’nı geçerek Amerika’da kolonileşmek üzere yolculuğa başladıkları biliniyor. Excoffier ve araştırma arkadaşları yeni bir teorik model geliştirerek, insanların küçük gruplar halinde göç etmeleri halinde orijinal Afrika’lı ailelerinden iyice uzaklaşarak, genetik olarak koparak bir ‘mutasyon yığını’ olmak üzere zararlı mutasyonları biriktireceklerini öne sürdü. Dahası, bir popülasyonun sahip olduğu bu mutasyon birikiminin, Afrika’dan çıktıklarından bugüne kadar alınan yolu hatta izlenen güzergahı gösterebileceği öne sürüldü.Kısacası; bugün Meksika’lı bir bireyin Afrika orijinli bir bireyden daha fazla zararlı genetik değişken bulunduruyor olmalı.

Hipotezlerini test etmek için araştırmacılar, Afrika dışındaki ve içindeki yedi ayrı popülasyondan (Demokratik Kongo Cumhuriyeti, Namibya, Kamboçya, Cezayir, Pakistan, Sibirya, Meksika) elde edilen genomlardaki anlamlı dizilerin tümünün baz dizilimini çıkarmak (sekanslamak) üzere yeni jenerasyon sekanslama (NGS) teknolojisinden yararlandı. Daha sonra teorilerine uyumlu biçimde zararlı mutasyonların uzamsal yerleşkelerini (söz konusu mutasyonların DNA içerisindeki konumları) simüle etti. Bulgular ise teoriyi doğrular nitelikteydi; kişiye düşen az zararlı mutasyonların sayısı gerçekten de bireyin Güney Afrika’dan uzaklığı ile doğru orantılı olarak artıyor.

Afrika’dan daha uzakta olan popülasyonlardaki zararlı mutasyon yükünün veya sayısının daha çok olmasının temel sebebi ise doğal seçilimin küçük popülasyonlar için çok güçlü etkilerinin olmamasında yatıyor: küçük öncü kabilelerde, büyük popülasyonlara oranla zarar verici mutasyonlar daha düşük verimliliklerle arındırılmış oluyor. Buna ek olarak, Afrika’dan çıkarak çok uzak noktalarda yerleşip kalacak olan topluluklarda asıl zaman yolculukla geçtiği için, doğal seçilimin işini yapması için yeterli vakti olmuyor.

Araştırmanın yazarlarından Stephan Peischl’in konu ile ilgili açıklaması şöyle : ” Düşük derecede zararlı olan mutasyonların, yaklaşık 1000 jenerasyondan daha fazla sürmüş olan Afrika’dan dışarı yayılma sırasında nötr fenomenler olarak evrimleştiğini keşfettik. Buna karşın, çok zararlı mutasyonlar, sanki bir bireyin dayanabileceği bir eşik seviyesi varmış gibi (ya da bu duruma işaret edecek biçimde), Dünya’daki her bireyde benzer oranlarda veya frekanslarda bulunuyor.”

Laurent Excoffier ise : ” 50 bin yıl önce başlayan göçlerin insan genetik çeşitliliği üzerinde bugünde takip edilebilecek işaretler bırakmış olması mükemmel bir şey, ancak bunu gözlemlemek için tüm kıtalardan farklı popülasyonlara ait devasa bir genetik dizi verisine sahip olmak gerekiyor. Yalnızca 5 sene önce bile, bu mümkün değildi.” şeklinde bir açıklamada bulundu.

Araştırma Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlandı.


Kaynak :

  • Bilimfili,
  • Brenna M. Henn, Laura R. Botigué, Stephan Peischl, Isabelle Dupanloup, Mikhail Lipatov, Brian K. Maples, Alicia R. Martin, Shaila Musharoff, Howard Cann, Michael P. Snyder, Laurent Excoffier, Jeffrey M. Kidd, Carlos D. Bustamante. Distance from sub-Saharan Africa predicts mutational load in diverse human genomes.Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015; 201510805 DOI:10.1073/pnas.1510805112

Tek Kaşlılık, Sakal Kalınlığı ve Saç Beyazlaması Genetiğe Bağlı

Saçlarınızın neden beyazladığını hiç merak ettiniz mi? Araştırmacılar uzun zamandır, saçlardaki beyazlamanın temel sebebinin, kıl folikülleri olarak bilinen köklerdeki melanin üretiminin azalması veya durması olduğunu biliyorlar. Melanin pigmenti, derimize de, saçımıza da, gözlerimize de rengini veren pigmenttir. Dolayısıyla da ilk dikkati çeken bu proteinin sentezlenmesi ve mekanizmaları olmaktadır.

Yine de bilim insanları üretimdeki bu azalmanın asıl sebebini veya popülasyonlar arasındaki farklılıkların ardında yatan mekanizmaları tam olarak tespit edebilmiş değil. Ancak şimdi Nature Communications’da yayımlanan yeni bir çalışmada, Latin Amerika’dan 6000’den fazla bireyin genomları incelendi, ve 18 ayrı genin saç özelliklerini ve fenotiplerini etkilediği tespit edildi. Bu genlerden birisi de saçların beyazlaması ile ilgili olarak keşfedilen ilk gen olma özelliğini taşıyor.

Saç beyazlaması ile ilişkilendirilen gen, yalnızca Avrupalı atalardan gelen bireylerde bulunuyor ve genin daha önceki verilere dayanarak açık saç rengi ile de ilişkili olduğu biliniyor. Tespit edilen diğer genlerin içinde tek kaşlılık, sakal kalınlığı, kaş kalınlığı ile ilişkili genler de bulunuyor.

Araştırmaya dahil edilen katılımcıların içerisinde ise, Afrikalı, Avrupalı ve Yerli Amerikalı ataları olan , dolayısıyla birbirinden farklı genetik miraslara sahip insanlar bulunuyor. Bu çeşitlilik sayesinde genler ile saç özellikleri arasındaki, popülasyondan popülasyona değişebilen bağıntıların keşfini gerçekleştirmek mümkün oldu.

Araştırmacılara göre buradaki genetik keşiflerin, olay mahallerinde bulunan DNA’lardan şüphelilerin tahmin edilmesi noktasında çok önemli rol oynayabilir. Ayrıca yapılacak kök hücre müdahaleleri ve genetik modifikasyonlar ile saç beyazlamasını geciktirmek de mümkün olacaktır.

Not : Araştırmada saç beyazlaması ile ilgili olarak keşfedilen gen PRSS53 kodu ile biliniyor. İleri okuma yapmak okuyucularımız için genin açılımı Protease Serine S1 family member 53’nin özel olarak Q30R substition formu.


Kaynak :

  • Bilimfili,
  • Science magazine, http://www.sciencemag.org/news/2016/03/study-finds-first-genetic-links-gray-hair-beard-thickness-and-unibrows
  • Kaustubh Adhikari, Tania Fontanil, Santiago Cal, Javier Mendoza-Revilla, Macarena Fuentes-Guajardo, Juan-Camilo Chacón-Duque, Farah Al-Saadi, Jeanette A. Johansson, Mirsha Quinto-Sanchez, Victor Acuña-Alonzo, Claudia Jaramillo, William Arias, Rodrigo Barquera Lozano, Gastón Macín Pérez, Jorge Gómez-Valdés, Hugo Villamil-Ramírez, Tábita Hunemeier, Virginia Ramallo, Caio C. Silva de Cerqueira, Malena Hurtado A genome-wide association scan in admixed Latin Americans identifies loci influencing facial and scalp hair features Nature Communications 7, Article number: 10815 doi:10.1038/ncomms10815 Received 13 July 2015 Accepted 25 January 2016 Published 01 March 2016

Yaşlanma ve Genetik İlişkisinde Yeni Keşif

University of Georgia’dan bilim insanları, yaşlanma sürecinin enstrümanlarından olan bir hormonun genetik olarak kontrol edildiğini ve yaşlanma ile yaşlanmaya bağlı hastalıkların genetik olarak kontrolünü sağlayan yeni bir mekanizmayı ortaya çıkardı.

Daha önceki çalışmalar bu hormonun kandaki seviyelerinin, zamanla düştüğünü gösteriyordu. GDF11 (growth differentiation factor 11) olarak bilinen hormonun yeniden artırılması ise kardiyovasküler yaşlanmayı tersine çevirebiliyor ve de kas ve beyinde yeniden gençleşmeyi uyarabiliyor. Bu hormonun seviyesindeki düşüşün yaşlanma ve hastalıklarla ilişkisi 2014 yılının en önemli gelişmeleri arasında gösteriliyordu.

Aynı üniversitenin bilimcileri şimdi bu hormonun seviyesinin genetik olduğunu böylelikle yaşlanma süreçlerine dair genomda kodlu yeni bir potansiyel mekanizmayı keşfetmiş oldular.

Devam araştırmalarının, GDF seviyelerinin hangi sebep veya sebeplerle düştüğünü, hastalıklardan da korunmayı sağlamak amacıyla neden seviyelerinin sabit tutulamadığını anlamaya odaklanacağı düşünülüyor.

Araştırmanın baş yazarı yardımcı doçent Rob Pazdro’ya göre; GDF11 seviyelerinin genetik kontrol altında olduğunu keşfetmek ciddi bir önem taşıyor çünkü buradan yola çıkılarak GDF11 seviyelerinden sorumlu genleri tespit edebilir hatta yaşla geçirdiği değişimleri inceleyebileceğiz.

Araştırma ile, GDF11 seviyesinin zamanla azaldığını gösteren daha önceki çalışmalar doğrulanmış ve bu düşüşün orta yaşlardan başlayarak devam ettiği gösterilmiş oldu. Buna ek olarak araştırmada farklı genetiğe sahip 22 ayrı fare soyunun yaşam sürelerine bakarak, GDF11 ile yaşlanma belirteçleri (biyoişaretleri) arasındaki ilişki incelendi. Sonuçlar, en yüksek GDF11 seviyesine sahip olan farelerin daha uzun yaşama eğiliminde olduklarını gösteriyor.

Gen haritası çıkarılan hayvanlardan elde edilen bilgilere göre, Pazdro’nun ekibi; orta yaşlarda kandaki GDF11 seviyelerine etki eden (dolaylı veya direkt) yedi ayrı gen olduğunu öne sürüyor. Bu verilere dayanarak, kandaki GDF11 seviyesinin bir bakıma genetik olduğu ilk kez bir araştırmayla gösterilmiş oldu.

Pazdro, konu ile ilgili yaptığı açıklamada; yaşlanma/genetik bulmacasının kayıp parçalarından birisini bulduklarını öne sürdü. Daha genel olarak da, yaşlanmayı , neden yaşlandığımızı ve hangi yollarla bunun gerçekleştiğini öğrenmeye dair önemli bir adım atmış olduklarını vurguladı.

Araştırma tüm detayları ile “Circulating Concentrations of Growth Differentiation Factor 11 are heritable and correlate with life span,” orijinal başlığı ile geçtiğimiz ay Journals of Gerontology Series A Biological Sciences and Medical Sciences dergisinde yayımlandı.


Kaynak :

  1. Bilimfili,
  2. Yang Zhou, Zixuan Jiang, Elizabeth C. Harris, Jaxk Reeves, Xianyan Chen, Robert Pazdro. Circulating Concentrations of Growth Differentiation Factor 11 Are Heritable and Correlate With Life Span.The Journals of Gerontology Series A: Biological Sciences and Medical Sciences, 2016; glv308 DOI: 10.1093/gerona/glv308

İnsan embriyolarının genetiği bilimciler tarafından değiştirildi

Genom değiştirme ( genetik değiştirme ) araçlarından CRISPR-bağıl sistem veya Cas ( DNA üzerindeki kümelenmiş ve aralarında boşluklar bulunan kısa palindromik nükleotit dizileri) olarak bilinen gen sistemlerii insan hücreleri, hayvan zigotları gibi model sistemlerde gen değiştirmek için sıkça kullanılıyor ve belirli klinik araştırmalar için de son derece kolay ve umut verici bir yöntem olarak yer alıyor. Bu DNA dizileri isteğe göre genleri değiştirmek üzere ilgili bölgeler hedef alınarak yerleştiriliyor ve genlerin işleyişi kontrol altında tutuluyor.

Bugün bile, insan embriyosunun ilk dönemlerinde DNA tamir mekanizmalarının tam olarak nasıl çalıştığıyla ilgili büyük bir bilgi boşluğu var. Bu sebepten dolayı, CRISPR/Cas9 gibi genetik değiştirme sistemlerinin anneye verilecek olan embriyolarda kullanılmasının ne kadar verimli olacağı ve hedef olmayan bölgelere hatayla yerleşmesinin nasıl sonuçlar doğuracağı da net olarak bilinemiyor.

Protein&Cell dergisinde yayımlanan çalışmada, tripronüklear (3PN) zigotlarda CRISPR/Cas9 sistemi ile yapılan genetik değişimlerin uzun vadede etkileri gözlemlendi. Bulgulara göre, CRISPR/Cas9 yöntemi endojen β-globingenini (HBB) kolaylıkla keserek siliyor. – β-globin geni yokluğu veya mutasyonu durumunda akdeniz anemisine yol açabilmektedir. –

Ne var ki embriyo DNA’larında HBB genlerinin değiştirildikten sonra homolog olacak şekilde tamiri çok düşük olduğu için, genetiği değiştirilmiş embriyolar bir mozaik gibi değişik genetik yapılara sahip olmuş oldu. Bunun yanı sıra, tripronüklear zigotlarda hedef-dışı kesimlerin de gerçekleştiği DNA dizileme yöntemleri ile tespit edildi.

Bahsi geçen sonuçlar dışında dışsal olarak hücreye eklenen ve HBB gen bölgesinin düzeltilmesinde kullanılan tek zincirli (oligonükleo dizilimler) homolog endojen delta-globin (HBD) geninin de, bir takım mutasyonlara sebep olduğu tespit edildi.

Tüm veriler ve sonuçlar bir araya getirildiğinde çalışma geliştirilmesi gereken bir yöntemi bulguluyor veCRISPR/Cas9 olarak bilinen bu platformun verimini ihtiyaçlar doğrultusunda artırmanın gerekliliğini ispatlıyor. Neredeyse tüm CRSIPR/Cas9-uyumlu gen değiştirme klinik uygulamaların ön koşulu olarak bu zorunlu görünüyor.

 


Kaynak :

  1. Bilimfili,
  2. Puping Liang , Yanwen Xu , Xiya Zhang , Chenhui Ding , Rui Huang, Zhen Zhang, Jie Lv, Xiaowei Xie, Yuxi Chen and 7 more CRISPR/Cas9-mediated gene editing in human tripronuclear zygotes Protein & Cell May 2015, Volume 6, Issue 5, pp 363-372

Ebeveynlerin Yaşadığı Çevrenin Çocuğun DNA’sını Nasıl Etkilediğine İlk Delil !

Kim olduğunuzu belirleyen yalnızca DNA’nız değildir, bulunduğunuz çevre de önemli bir role sahiptir. Yaşam biçimi, örneğin; stres ve beslenme biçimi gibi faktörler genlerinizin ifadesini değiştirebilir. Bu oldukça bilinir bir gerçek iken, bu değişimlerin gelecek nesillere nasıl aktarıldığı bilim insanlarının kafasını karıştırıyordu. Ve nihayet;Cell dergisinde yayımlanan yeni bir çalışma nelerin olduğuna dair bir kavrayış geliştirdi.

Embriyonun gelişiminde sperm ve yumurta hücrelerindeki bu değişimlerin silinmesine rağmen, bilim insanları DNA’nın bazı uzantılarının modifikasyonların sürmesine ve böylece de kalıtsal hale gelmelerine olanak tanıyarak bu yeniden programlamaya direndiğini ortaya çıkardı. Asıl önemlisi de, araştırmacılar; direnen genlerin bazılarının; içlerinde obezite ve şizofreni gibi hastalıkların da bulunduğu belirli hastalıklarla ilişkili oldukları bulgusuna ulaştılar.

DNA bir organizmayı oluşturmaya yetecek kadar kodlar içerirken, bütün genlerimiz aynı anda ya da aynı yerde aktif olmak durumunda değildir. Tam da bu noktada epigenetik devreye giriyor; DNA’daki bu modifikasyonlar; asıl DNA diziliminde bir değişiklik meydana getirmeden hangi genin aktif ya da inaktif olacağını değiştiriyor. Örneğin, metil grup olarak tanımlanan bir kimyasal grubu eklendiğinde veya çıktığında, DNA’ya onu okumak üzere görevli sistemlerin ulaşmasını engelleyerek genleri inaktive eder.

DNA metilasyonunun bu süreci yaşamımız boyunca devam eder, fakat bu durum çevremizdeki faktörlere bir tepki olarak da meydana gelebilir. Örneğin; açlık gibi stres oluşturan sıkıntılar metilasyon biçimini değiştirebilir, ve hamileliği sürecinde uzun süre açlık periyotları çeken annelerin kız çocuklarında şizofreni riskinde bir artış olduğu bulunmuştu. Fakat bununla da bitmiyor, laboratuvar koşullarında strese maruz bırakılan farelerin iki nesildeprese (keyifsiz) yavrular oluşturduğu görüldü.

Gözlemler kafaları karıştırdı, çünkü epigenetik verilerin sperm ve yumurta hücrelerini büyüten üreme hücrelerinde silindiği düşünülüyordu böylece de yavruya zarar verebilecek herhangi bir anormal metilasyonengellenecekti. Ortadaki bu gizemi çözmek adına, University of Cambridge‘den araştırmacılar; bu süreci, fare embriyolarının gelişiminde incelediler. Özellikle de embriyonun üreme hücrelerinde hayvanın yavru üretmesine sebebiyet veren şeylere odaklandılar.

Araştırmacılar; üreme hücrelerinin yeniden programlanma sürecinin yaklaşık yedi haftalık bir periyotta meydana geldiği bulgusuna ulaştılar. Bu aralık fazı, epigenetik değişimleri kolaylaştıran ya da sürdüren enzimlerin işlevselliğini engelleyen baskılayıcı bir ağın başlangıcını içeriyor. Ancak, araştırmacılar genomun (toplam gen) yaklaşık %5’inin yeniden programlamaya direndiği bulgusuna ulaştılar. Bu da şu anlama geliyor; bu bölgelerde meydana gelen herhangi bir metilasyon çıkarılamıyor ve böylece de gelecek nesilleri engelleme potansiyeliyle varlığını sürdürüyor.

Yakından bir inceleme üzerine, araştırmacılar bu direngen bölgelerin bazılarının, diyabet, obezite ve şizofreniyiiçeren belirli hastalıklarla ilgili olduğunu ortaya çıkardılar. Bu yeniden programlamadan “kurtulma”, çevresel faktörlerin bireyin yalnızca kendi sağlığı üzerinde etkisi olmadığını aynı zamanda gelecek nesilleri üzerinde de etkili olduğunu izah edebilmede yardımcı olabilir.


Araştırma Doi Numarası:  Ferdinand von Meyenn, Wolf Reik Forget the Parents: Epigenetic Reprogramming in Human Germ Cells Cell Volume 161, Issue 6, p1248–1251, 4 June 2015 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.05.039
Kaynak:

  1. Bilimfili,
  2. Helen Thomson, “First evidence of how parents’ lives could change children’s DNA”, http://www.newscientist.com/article/dn27658-first-evidence-of-how-parents-lives-could-change-childrens-dna.html#.VYm-gvntmkr

İnsan embriyosunu koruyan virüs DNA’da gizleniyor

Hayatta kalmamız ve karmaşık vücut yapımız tamamen ilk insan embriyolarında bulunmuş olan kaçak yolcuların “virüs”lerin eseri olabilir. Virüs hem insan embriyosunu diğer virüslerden korumuş hem de insan genlerineembriyodan yeni insanı oluştururken altyapıda yardımcı olmuş gibi görünüyor.

University of California’da yürütülen araştırma ile uzun zamandır terkedilmiş gibi görünen ‘milyonlarca yıldır DNA’mızın içinde bulunan virüs genlerinin sessizce evrimimizi ve varlığımızı kontrol ettiği’ fikri yeniden gündeme geldi.

Retrovirüsler konuk oldukları hücrelerin içine genetik materyallerini enjekte eder ya da bırakırlar. İlk zamanlar bu materyaller hastalığa ve ölüme sebep olurken zamanla konuk eden hücre virüse karşı bir direnç evrimleştirir ve sperm veya yumurtalarının içine giren DNA parçacıkları gelecek nesillere aktarılmaya başlar. Araştırmada bahsedilen virüs endojen (içte olan – içe yayılmış) retrovirüs ya da ERV olarak bilinen hücre genomunda kalıcı olan bir virüs.

Sessiz koruyucu

Genomumuzun yüzde 9’unun virüsler aracılığıyla geldiği düşünülüyor. Viral kalıntılar, binlerce yıl önce etkilerini  kaybetmiş “atık-çöp” DNA bölümleri olarak varsayılıyordu. Ancak HERVK’nin (yaklaşık 200.000 yıl önce – ki en son girenlerden biridir- DNA’mızın içine girmeyi başarmış viral genom) keşfi bu nosyonu tartışmaya açtı.

3 günlük insan embriyolarında gen ekspresyonu (genlerin protein sentezlemesi süreci) üzerine çalışırken bu beklenmedik keşfi yapan Stanford Üniversitesi bilimcileri, toplam 8 hücreden oluşan embriyolarda anne ve babadan gelen DNA’lar dışında HERVK genetik materyallerini de tespit etti. Bu hücrelerin viral protein ürünleri ile dolu olduğu hatta bazılarının virüs benzeri şekillere sahip olduğu kaydedildi.

Devam eden deneyler ile virüsün , diğer virüslerin hücreye girmesini engelleyen bir protein de ürettiği ortaya çıktı. Böylelikle grip gibi embriyo için tehlikeli olan virüslerden korunmuş oluyoruz. Hücresel olarak gerekli olan diğer doğal protein sentezlerinde de yol gösterici olan viral genler tam manasıyla bizim sessiz kahramanlarımızdır.

Biyolojik Kara Delik

Bu kaçak yolcuların bizi diğer primat ve şempanzelerden ayırıyor olma ihtimali üzerinde de duruluyor. Bazı araştırmacılar endojenik retrovirüslerin türleşme veya türlerin birbirinden ayrılma süreçlerinde hatta bireylerin tür içinde birbirlerinden farklı olmaları üzerinde nasıl etkili bir rol oynamış olabileceğini düşünüyor.

Görece son dönemlerde DNA’mıza girmiş retrovirüs kalıntılarının protein ürünleri bir çok gelişimsel programı yönlendirdiği mevcut araştırma ile gösterildi. Enfeksiyonları engelleyen ERV ürünleri de gözlemlendi ki bu aslında virüslerin konuk olacakları hücre için yarıştıklarını (uzun süredir bilinen bir fenomen) doğruluyor.

Genelgeçer gibi görünmesine rağmen biyolojideki kara delik olarak adlandırılan tüm bu süreçler çoğu zaman gözden kaçıyor. Bunu DNA’yı bir orman, virüsleri de içinde yaşayan adapte olmuş hayvanlar veya küçük hayvanlar olarak düşünerek hayal edebiliriz. En etkili virüsler – HERVK gibi – kalıcı olarak DNA’mızın içine girerek kendilerini gelecek nesillere aktarılmak üzere yerleşebiliyorlar.

Konuk oldukları hücrenin genetik malzemesini yeniden (modaya uygun şekilde) düzenleme işlevi gören virüsler, aktif genleri etkiliyor veya etkileşime girdiklerini aktive edebiliyor. Bu da aslında fiziki özelliklerimizi yeniden şekillendirebileceklerini gösterirken, klonlama , gen klonlama uygulamaları için çok dinamik bir alan da yaratıyor.

 


Referans :

  1. Bilimfili,
  2. newscientist.com, Virus hiding in our genome protects early human embryos ,
  3. Edward J. Grow, Ryan A. Flynn, Shawn L. Chavez, Nicholas L. Bayless, Mark Wossidlo, Daniel J. Wesche, Lance Martin, Carol B. Ware, Catherine A. Blish, Howard Y. Chang, Renee A. Reijo Pera & Joanna Wysocka Intrinsic retroviral reactivation in human preimplantation embryos and pluripotent cells Nature, 522,221–225doi:10.1038/nature14308

Kafa Karıştıran Bir Kavram: Zekâ Nedir?

Zekâ Nedir?

Einstein; “zeki olmanın ölçütü bilgi değil hayal gücüdür,” diyerek yaratıcılık ile zekâyı bağdaştırıyordu. Antik Yunan filozofu Sokrates ise olaya daha felsefi yaklaşmıştı; ‘’zeki olduğumu biliyorum, çünkü hiçbir şey bilmediğimi biliyorum.’’

Bu konuya 52 akademisyenin imzasından geçmiş ve 1994 yılında ilk olarak yayımlanmış zekâ tanımını vererek başlayalım: “Zekâ, birçok başka yetenekle de beraber, akıl yürütmeyi, planlama yapmayı, problem çözmeyi, soyut düşünmeyi, karmaşık fikirleri idrak etmeyi, çabuk öğrenmeyi ve tecrübelerden kazanım sağlamayı içeren oldukça genel zihinsel yeteneklerdir. Zekâ, salt olarak kitaptan öğrenme, dar akademik yetenekler kazanma, test çözme başarısı değildir. Zekâ, çevreyi kavramadaki daha geniş kapsamlı ve derin kabiliyetleri yansıtır.’’

 Değişik Zekâ Tipleri Var mı?

Bir mühendisin uzamsal yeteneğini ve bir avukatın kelimeleri kullanma becerisini dikkate aldığınızda, zekâ çeşitlerinin olup olmadığı sorusunun cevabını merak etmiş olabilirsiniz. Aslında bu soru, 20. Yüzyılın başlarında bilim dünyasında oldukça sert tartışmalara yol açtı. Bir tarafta, Charles Spearman zekânın genel faktörünün her şeye kadirliğini savunuyordu. Diğer tarafta Louis Thurstone ise, kadınların daha çok başarı gösterdiği sözlü kavrayış ve erkeklerin daha çok başarı gösterdiği konumsal kavrayışın da dahil olduğu yedi ‘birincil beceri’ üzerinden konuya yaklaşıyordu. Thurstone nihayetinde bütün bu birincil becerilerin aynı g faktörü ile bağlantılı olduğunu kabul ederken, Spearman da ‘g’ye ek olarak çoklu tamamlayıcı becerilerin bireylerin farklılaşmasını sağladığını kabul etti.

Zekâ üzerindeki bu çözümlemeler, 1993 yılına kadar yaygın şekilde kabul edilmedi. Fakat, Amerikalı psikolog John B. Carroll 1993 yılında yayımladığı makale ile ‘three stratum theory’ yani üç katmanlı zekâ tanımını ortaya attı. Bu teori, zekâ üzerine yapılmış bütün faktör analizi çalışmalarının yeniden analiz edilmesini temel alıyordu. Bu katmanların tepesinde tek bir evrensel beceri yer alıyor: ‘g’. Herhangi bir şekilde parçalara ayrılamayan g’nin altındaki katmanı ise tamamı çoğunlukla g’den oluşan fakat, görsel algı ya da işleme hızı gibi, ana alanlarda performansı arttıran farklı katkılar içeren sekiz ana yetenek oluşturuyor. Bunlar her birinin g’nin karmaşık bileşimi ile ikinci katmandan katkılar, deneyimler, ve mekan tarama gibi özelleşmiş yeteneklerin bileşiminden oluşan düzinelerce dar beceriye katkı yapıyor. Bu spesifik beceriler de en alt katmanı oluşturuyor.

Bu yapı, bireyler arasındaki farklı yeteneklere sahip olma durumunu daha anlamlı hale getiriyor.

Genetik ve Çevresel Faktörler

Hepimiz, genlerimizin ve çevresel etmenlerin yaşamımız boyunca beraber çalışmasının sonucunun somut örnekleriyiz. Fakat, acaba bu iki faktör zekâmızı nasıl etkiliyor olabilir?

Bu iki faktörün bir araya gelip zekâ konusunda nasıl bir farklılığa yol açtığının belirlenmesi için, davranışsal genetikçiler ikizleri, evlatlık verilmiş çocukları ve diğer aile üyelerini karşılaştırıyorlar.

Bu araştırmalar arasındaki en ikna edici diyebileceğimiz çalışma, iki farklı ailede büyümüş tek yumurta ikizleri üzerinde yapıldı. Bu çocukların genleri tamamen aynıyken, değişik çevresel faktörlerle zekâlarının nasıl etkilendiği incelendi. Bu ve yapılan diğer benzer araştırmalara göre; zekâ düzeyindeki yakınlık, genetik benzerlikle oldukça yakından ilişkili.

Daha da ilginci, araştırmalar ayrıca zekânın kalıtsallığının etkisinin yaşla doğru orantılı olarak arttığını da açığa çıkartıyor. Çocuklar okula başlamadan önce kalıtsallığın etkisi %30’dan az iken, bu rakam yetişkinlikte %80’e kadar yükseliyor Aslında yapılan araştırmada, ergenlik döneminde, birbirlerinden ayrılmış tek yumurta ikizlerinin IQ testlerinde verdikleri cevaplar farklı çevrelerde büyümelerine rağmen neredeyse aynı çevrede büyümüşler ve hatta aynı kişilermiş gibiydi. Bu araştırmadaki ilginç sonuç bölümünde ise, özellikle çocuklarını insanlık dışı muameleye maruz bırakan aileler dışındaki çoğu aile ortamının zekâyı oldukça benzer şekilde etkilediği belirtildi.

Peki, neden paylaşılan çevrenin IQ üzerindeki etkisi zamanla azalıyorken genetik etki zamanla artış gösteriyor? Genetik yapı ve yetiştirilme koşulları üzerinde yapılan çalışmalar bu konu hakkında ip ucu veriyor. Bütün çocuklar dünyaya, kendi çevrelerinin aktif şekillendiricileri olarak gelirler. Ebeveynler ve öğretmenler bunu ilk elden, çocukların çeşitli yollarla şekillendirme çabalarına ket vurarak tecrübe ederler. Yaş ilerleyince artan bağımsızlık, bireyin araştırdığı çevrenin bilişsel karmaşıklığını seçme imkanını daha da çok sunar. Genetik olarak daha parlak bir birey, seçtiği durumlarda ya da görevlerde bilişsel olarak daha isteklidir ve bilişsel yeteneklerini sağlamlaştıracak daha çok fırsata sahiptir.  Bir bireyin sahip olduğu, içinde bulunduğu ortamdan faydalanma yeteneğinin genetik donanım tarafından etkilendiği ve “daha iyi’’ aile ortamlarının genel olarak IQ yükseltme eğiliminde olmadığı düşünülürse, düşük IQ’nun yükseltilmesi için daha pahalı okulların tercih edilmesi ya da ailenin yaşam koşullarının farklılaşması hayal kırıklığıyla sonuçlanabilir.

Birtakım yetenekler öğrenilebiliyorken, zekânın temelini oluşturan ‘g’ herhangi bir şekilde geliştirilemiyor. Tabii ki, bu okulda ve erken yaşta alınan eğitimlerin önemsiz olduğu anlamına ya da az olumlu etkisi olduğu anlamına gelmiyor. Her ne kadar düşük zekâ seviyesinin ortalamaya çekilmesi için yapacak bir şeyimiz olmasa da, çocukların sahip oldukları zekâ seviyeleri ile daha fazla şey öğrenmelerini ve daha fazla şey başarmalarını sağlamanın yolları mevcut.


Kaynaklar:

  1. Bilimfili,
  2. Linda Gottfredson, ”What Is Intelligence” New Scientist The Collection- 15 Ideas Need To Understand
  3. Legg S., Hutter M. ”A Collection of Definitions of Intelligence

Şempanzeler Neden Medeniyet Kuramadılar?

İnsan kültürü; giyimine, dinine, geleneklerine göre farklılıklar gösteriyor. Şempanzeler,

Görsel: Y.F.Wong | Shutterstock.com

evrimsel süreç sonunda belki de bize en yakın özellikleri gösteren canlılar. Fakat neden şempanzeler de insanlar gibi farklı yaşam kültürlerine sahip değiller?
Yapılan yeni bir araştırma, şempanzelerin neden insanlar gibi birbirinden bir şeyler öğrenip kendi kültürlerini geliştiremedikleri sorusunun cevabını arıyor.

Eğer bir şempanze ödül olan bardağı bulduysa ve diğer şempanze bunu gördüyse, aynı yerdeki bardağı almak yerine yine rastgele seçim yapıyordu fakat insanlarda tehdit gördükleri bardağın aynı yerindeki veya yakınındaki bardaklardan kaçınma refleksi gelişmişti ve içinde ödül olan bardakların yerini akıllarında tutmaya çalışıyorlardı.

Şempanzeler birbirlerine yakın, küçük aşiretler şeklinde yaşarlar. Bu küçük aşiretler kendilerine has özelliklere sahip olabilirler. Örneğin; 2012’de Cote d’Ivoire‘deki ulusal park da yapılan bir araştırmada, 3 farklı bölgeden getirilen şempanzelerin, fındıkları parçalamak için birbirinden tamamen farklı yöntemler kullandıkları bulundu.Bu üç farklı gruptan olan şempanzeler birbirleriyle çiftleştirildi ve yeni doğan şempanzelerin fındık kırmakta kullandığı yöntemler incelendi. Araştırmanın sonucuna göre fındık kırmakta kullandıkları teknikler genetikdeğildi. Daha çok o anda içinde yaşadıkları ortama göre davranışlarını şekillendiriyorlardı ve sosyal öğrenmeye yatkındılar.

Tabii ki fındık kırma yöntemleri, değişik dillere sahip olmak ya da değişik dinlere mensup olmak kadar karmaşık bir örnek değil. Hollanda Max Planck Enstitüsü Davranışsal Dilbilim bölümünden araştırmacı Edwin van Leeuwen’in bulgularına göre insanlar sosyalleşme açısından eşi benzeri olmayan canlılar. İnsanlar toplumlarını küçük parçalara bölüp, sürekli diğer toplumlar ile etkileşim halinde olarak kendilerini ve toplumlarını geliştirebiliyorlar. Şempanzelerde ise durum biraz daha farklı. Şempanzeler, insanlara göre daha tutucular ve sadece yaşadıkları grup içerisinde öğrendikleri şeyleri paylaşıyor.

Edwin van Leeuwen ve araştırma grubunun düşüncesine göre, şempanzeler ve insanlar arasında öğrenme yeteneği açısından bir fark yok. Sadece motivasyonlarımız farklı. Edwin van Leeuwen ve araştırma grubunun çalışmasında, 23 anaokulu öğrencisiyle 14 şempanzeyi aynı deneylere tabi tuttular ve insanlarla şempanzelerin verdikleri tepkileri neleri dikkate alarak verdiğini ölçtüler. Araştırmada her iki gruba da masa üzerinde içlerinde ne olduğu belli olmayan ( hediye ya da tehdit olabilir ) bardaklar koydular. Her bir denekten sırayla ve  birbirlerini görerek bu bardaklardan birini seçmesi istediler. İnsanlar, şempanzelerden farklı olarak birbirleri ile daha çok ilgiliydiler ve yaşıtlarının seçimlerini dikkatle izliyorlardı. Şempanzeler ise yaşıtlarıyla biraz daha ilgisiz gibi görünüyorlardı. Araştırmanın sonucuna göre, her iki grubun da kendi bireysel tercihlerine aşırı güvendiği sonucu çıktı fakat insanlar, şempanzelere göre etrafındaki yaşıtlarının seçimlerinden daha çok etkileniyorlardı. Eğer bir şempanze ödül olan bardağı bulduysa ve diğer şempanze bunu gördüyse, aynı yerdeki bardağı almak yerine yine rastgele seçim yapıyordu fakat insanlarda tehdit gördükleri bardağın aynı yerindeki veya yakınındaki bardaklardan kaçınma refleksi gelişmişti ve içinde ödül olan bardakların yerini akıllarında tutmaya çalışıyorlardı.

Bu araştırmalar da gösteriyor ki, insanlar ve şempanzeler öğrenme yetilerinde farklılık göstermiyorlar fakat insanlar çevrelerine ve türlerine karşı daha ilgililer. Türlerinin yaptığı seçimleri iyi ya da kötü olarak değerlendirip ona göre seçimlerini yapabiliyorlar. Şempanzeler ise daha bireysel yaşamayı ve seçimlerini kendi istedikleri gibi yapmayı tercih ediyorlar. Sosyal ortamda bu sonuçlar değerlendirildiğinde etraflarından birşeyler öğrenme kabiliyeti insanda daha ağır basıyor ve bu da kültür geliştirmeye olanak sağlıyor. Gen benzerliğimiz %97 olan şempanzeler ise daha bireysel ve kapalı yaşamayı seçiyorlar. Belki de bu yüzden Maymunlar Cehennemi gibi filmlerde rastladığımız maymun imparatorlukları oluşamıyor.


Kaynak:

  1. Bilimfili,
  2. LiveScience.com “Why Chimps Haven’t Evolved Culture Like Humans“<http://www.livescience.com/48727-chimpanzee-culture-social-learning.html>
  3. Edwin J. C. van Leeuwen, Josep Call, Daniel B. M. Haun Human children rely more on social information than chimpanzees do Biology Letters  Published 12 November 2014.DOI: 10.1098/rsbl.2014.0487