Refleksif
Kasım 3, 2020
Melancholia, Trier ve Wagner
Kasım 3, 2020
“With the discovery of the cell, biologist found their atom.//Hücrenin keşfedilmesiyle birlikte biyologlar atomlarını buldu.”
François Jacob
Bu sözü 1965 yılında Tıp ve Fizyoloji alanlarında Nobel Ödülü kazanmış Fransız bir biyolog paylaşıyor. Aslında çoğumuz tanımayız bilmeyiz bu adam kimdir, neden Nobel almış. Bilimle uğraşan insanlar bile bazen isimlere pek takılmazlar, daha çok keşifle ilgilenirler. Ne kadar doğrudur bu tutum tartışılır, fakat ben bu yazımda hayat kaynağının sırrı olarak gördükleri DNA’nın keşfi üzerinden dünü ve bugünü ele almaya çalışacağım. Merak etmeyin, sizi yoğun bir bilimsel yazı dili veya tarihçeyle sıkacak değilim, asıl niyetim genel olarak bilinen bazı yanlışları düzeltmek ve o zamanki bilim insanlarının bizlere bıraktıkları mesajların altını çizmek.
Madem François Jacob ile başladık onunla devam edip daha geçmişe gidelim. DNA üzerinde keşfinden sonra yapılan elbette birçok çalışma var ve hepsine burada değinmem mümkün değil. Fakat ben sizler için en önemli olanları seçmeye çalıştım. Hazırsanız hayatın kaynağına birlikte inelim!
Hepimiz biliyoruz ki protein sentezi vücudumuzdaki birçok hayati fonksiyonun gerçekleşmesi için önemli ve kilit bir olay. Hayatın ve canlılığın devamlılığı, bilinen ve belki de henüz bilmediğimiz birçok proteinin işlevine ve üretilmesine bağlı. Üniversitelerde de protein sentezi konusu çok detaylı bir şekilde işlenir. Bu derslerden birinde benim sorduğum bir soruyu birlikte ele alalım. Bir proteinin üretilmesinde sentez mekanizmasına katılan başka proteinlerin de olduğunu düşünün. Bir yemek yapıyorsunuz ve onu yapmak için kullandığınız elementler de aslında başlı başına bir besin, burada sentezi gerçekleştirmek için gerekli diğer proteinleri kastediyorum. Ayrıca yemeğin dengesini ayarlamak için tuz ve baharatlara, pişme derecesini ayarlamak için de ateş hızını kontrol etmeye ihtiyacınız var. İşte bu dengeleyiciler ise reaksiyonumuzu başlatan, hızlandıran ve tamamlandıktan sonra bitiren, enzim dediğimiz yapılardır. Aslına bakarsanız sentezin düzenlenmesi enzimlerin kontrolünde olur ve yapılarına bakarsanız enzimler de birer proteindir. Sorumuza gelelim, eğer dediğimiz gibi enzimler de birer proteinse ilk enzim nasıl üretildi? Üniversite 1. sınıfta sorduğum bu soruya profesör, henüz biz de bilmiyoruz ama son sınıfta Evrim dersinde tartışacağız, demişti. Bilimin en güzel tarafının bu olduğunu o an fark etmiştim. Daha sorulması gereken çok soru var ve biz şu an sadece bizden daha önce sorulan soruların cevaplarını öğreniyoruz. İşte bu enzimlerin kilit rolünü sorduğu sorularla keşfeden François Jacob, hücrenin kontrolünü elinde tutan o gizli askerleri keşfetmişti. Açtığı kapıdan ise bugüne kadar birçok meraklı bilim insanı girdi.
Bu durumda her bilim insanının bir öncekilerin açtığı kapılardan girip yenilerini açtığı sonucuna varabilir miyiz? Gelin birlikte DNA’yı keşfederek belki de bu alanda en önemli kapıyı aralayan bilim insanından başlayalım. Birçoğunuzun Watson & Crick DNA modelini duyduğuna eminim, ama ben DNA’yı keşfeden ana karakterden başlayacağım ve doğru bilinen bir yanlışı da elimden geldiğince düzeltmeye çalışacağım.
Birçok insan Amerikalı biyolog James Watson ve İngiliz fizikçi Francis Crick’in DNA’yı 1950’ler de keşfettiğine inanır. Fakat DNA ilk kez İsviçreli kimyacı Friedrich Miescher tarafından 1860’ın sonlarında tanımlanmıştır. Sevgili kimyacımızın asıl amacı DNA’yı keşfetmek değilmiş tabii ki; ama hayat işte, bazen sorduğun sorulara bambaşka cevaplar verebiliyor. Veya öyle şanslı oluyorsunuz ki Alexander Fleming gibi tatile gitmeden önce bakteri ektiğiniz petrileri dışarda unutuyorsunuz ve tatilden dönünce bir bakmışsınız Penisilinin mucidi oluvermişsiniz. Ne diyelim Allah Miescher ve Fleming şansı versin! Tabii bu arada tatil yapmanın önemini de vurgulamadan geçemeyeceğim. Evet dönelim Miescher’in çalışmasına, kendisinin asıl amacı beyaz kan hücrelerinin (lökositlerin) çeşitli protein bileşenlerini izole etmeye çalışmaktı. Fakat neye niyet neye kısmet, ‘nüklein’ adını verdiği daha önce keşfedilmemiş bir yapı bulduğunu açıkladı. Nüklein daha sonra nükleik asit ve son haliyle DNA olarak günümüze geldi. Miescher’in açtığı o kapıdan giren Rus biyokimyacı Phoebus Levene bu DNA yapısını oluşturan tek bir nükleotid yapısının içerdiği 3 önemli bileşeni (fosfat-şeker ve baz) keşfetti. Ayrıca RNA’yı keşfetmesiyle birlikte yepyeni soruların sorulacağı bir ek kapı daha açtı. Bazları ve şeker yapılarını daha ayrıntılı inceleyerek DNA ve RNA için ortak bir baz sırası önerse de bu durumun yapısal olarak basit kaldığını ve RNA’nın DNA’ya göre daha değişken bir yapıya sahip olduğunu fark eden diğer bilim insanları yeni sorular sormaya devam ettiler.
Adenin bazı Timin, Guanin bazı ise Sitozin bazıyla bağ kurar temel bilgisi, biyolojinin vazgeçilmez ve ispatlanmış bir kuralıdır. Bu kurala çok söylenmese de ‘Chargaff kuralı’ denir. Nükleotid komposizyonları üzerinde çalışmalar yapan Avusturyalı biyokimyacı Erwin Chargaff, Levene’in çalışmalarını bir adım öteye taşımıştır. Şimdi artık Watson ve Crick’in yaptığı o önemli ve en çok duyduğumuz çalışmanın ayrıntılarına gelirsek…
Aslında zaman ilerledikçe şunu fark ediyoruz ki inanılmaz bir bilgi yarışı içine girmişiz. Watson ve Crick ile Rosalind Franklin arasında geçen ve bugün hala konuşulan o durum da aslında bunun o gün ki yansımasıdır. Aynı dönemlerde benzer çalışmalar yapan bilim insanlarının amaçları genellikle keşfi diğerinden daha önce tamamlamak oluyor, aslında bugün de durum dünden farksız. Keşfin herkes tarafından bilinen tarafı; James Watson ve Francis Crick’in, 1953 yılında DNA’nın ikili sarmal yapısını ortaya çıkartarak tarihsel bir başarıya imza atmaları ve 1962 yılında fizyoloji ve tıp dalında Nobel Ödülü’ne layık görülmeleridir. Aslında keşif için asıl yarıştıkları kişi Rosalind Franklin değildir, Amerika’da California Teknoloji Üniversitesinde aynı konu üzerinde çalışmalar yapan bir başka önemli bilim insanı Linus Pauling’dir. Kayıtlara göre de keşfe Pauling’in çok daha yakın olduğu belirtilmiş. O dönemde Rosalind Franklin ise meslektaşı Maurice Wilkins ile İngiltere’de King’s Koleji Araştırma Enstitüsünde X-ray kristalografisi üzerinde çalışıyor. Rosalind 1952 yılında DNA’nın moleküler yapısını yeni bir deneysel teknikle görüntülemeyi başarıyor. Bu fotoğraf DNA’nın X ışını kırınım dokusunu net bir şekilde ortaya koyuyor.
Fakat çalışma daha yayınlanmadan Wilkins Rosalind’en habersiz bu fotoğrafı Watson ile paylaşıyor. Watson’ın ilk tepkisi ise şu şekilde belirtilmiş:
“…Fotoğrafı gördüğüm anda ağzım açık kaldı ve kalbim hızla çarpmaya başladı…Tüm ayrıntılar oradaydı.”
Bundan kısa bir süre sonra Watson ve Crick, DNA yapısını çözümleyerek 1953 yılında Nature dergisinde yayınlıyorlar. Makalenin sonunda Wilkins ve Rosalind’in henüz yayınlanmamış çalışmalarından ilham aldık diye belirtseler de, ayrıntılı olarak o çalışmadan bahsetmiyorlar. Bu olaydan 3 yıl sonra, Rosalind Franklin daha 38 yaşındayken çalışmalar boyunca maruz kaldığı radyasyon nedeniyle kansere yakalanarak hayatını kaybediyor. 1962 yılında ise Nobel ödülü Watson, Crick ve Wilkins arasında paylaştırılıyor. Rosalind Franklin adıysa ödül töreninde sadece Wilkins tarafından iki kez dile getiriliyor. Bilim dünyasında daha sonralarda açığa çıkmış bu olay aslında hala bilim etiği açısından tartışılmaktadır. Kimi Rosalind Franklin’e de Nobel ödülü verilmeliydi derken, bazıları ise buna cevaben Nobel kurallarına göre ödül sadece 3 kişi arasında paylaştırılabilirdi, Franklin’i dahil edemezlerdi diye belirtiyor. Kimileriyse eğer Watson o fotoğrafı görmeseydi belki de Pauling’in bu keşfi yapacağını düşünüyor, ki çalışmaları doğrultusunda sonuca en yakın onun olduğu düşünülürse haklı da olabilir.
Yazımda bu konuya değinmem kesinlikle Watson ve Crick gibi önemli bilim insanlarını eleştirmek değil, daha çok o dönemde yaşanılanlardan ders çıkarabilmek adına, bugüne olan mesajların altlarını çizmektir. Bu derin konunun tartışması sürerken ben, bizlere ilham olan ve bu konuda emek veren başta tabii ki Rosalind Franklin, kendisi tobacco mozaik virüsleri (TMV) gibi bitki virüsleri yapıları üzerinde yaptığı çalışmalarla da gönlümüzü fethetmiştir, James Watson ve Francis Crick’e de sonsuz saygı duyuyorum. Ne olursa olsun bugünkü çalışmalar onlara ve o gün onların açtığı kapılardan geçen, heyecanla yeni sorular soran bilim insanlarına aittir.
Aslına bakarsanız bugün, kendisini ve yapısını bin bir emekle keşfeden değerli bilim insanlarımız sayesinde DNA’yı istediğimiz şekilde kesiyor ve belirli amaçlar doğrultusunda yeniden düzenleyebiliyoruz. Evet, evet, dönemin yeni keşfinden, açılan yepyeni bir kapıdan bahsediyorum. Aslında bugünlerde Nobel ödülü alsalar da keşif 2011 yılında yapıldı ve o günden bugüne bile bakıldığında birçok alanda geliştirilip derslerde okutulmaya başlandı bile… Emmanuelle Charpentier ve Jennifer Doudna’nın 2020 Nobel Kimya Ödülü’nü kazanmasını sağlayan bu muhteşem buluş, beraberinde yepyeni sorularla önümüze açılan yeni kapımız!
Elinizde bir makas olduğunu ve kıyafetinizde aslında olmaması gereken iplik parçalarını kestiğinizi düşünün; aslında CRISPR mantığı da tam olarak bu, yeni bilimin genetik makasları!
Bakterilerin virüslere karşı geliştirdiği bu mekanizma ilk olarak Charpentier tarafından keşfediliyor. Bu mekanizmayı diğer canlılar üzerinde kullanmamıza izin veren sistemi çözmeye çalışıyor. Daha sonra Doudna ile ortak yaptıkları çalışmalarda ise tasarlanan genetik makaslarla yaşayan hücrelerdeki DNA’larda belirli ve hassas değişiklikler yapmaya izin veren CRISPR-cas9 sistemini üretiyorlar. Özellikle kalıtsal hastalıkların tedavisinde kullanılması amaçlanan bu sistem 2011’den bu yana birçok temel bilim araştırmasında kullanılıyor. Hatta sistemin eksiklikleri yeni yaklaşımlar ve denemelerle geliştirilmiş, hala da geliştirilmekte… CRISPR-cas9 sistemi baz alınarak geliştirilen yeni patojen tanı teknolojilerinden biri olan SHERLOCK’u incelemek isterseniz aşağıya bir link de bırakıyorum.
Yazımda sona gelirken izninizle sizlere küçük bir tavsiye vermek istiyorum. Bilimi ve teknolojiyi takip etmek asla tek yönlü değildir. Lütfen nereden başladığına da iyi bakın! Kaçırılan her nokta, girilmemiş olan her kapı, yapılacak yeni keşifler için birer fırsattır. Tabii geçmişi bazen bugününde yaşamak da insana çok şey katabiliyor. Mesela Cambridge’in en eski barlarından olan Eagle’da hala süren bir adet var. Eagle’ı bilmeyenler için, bu tarihi mekân Watson ve Crick’in DNA ikili sarmal modelini ilk açıkladıkları ve bu keşiflerini kutladıkları yer olarak tarihe geçmiştir. Oturdukları bölüm, yazı ve fotoğraflarıyla süslenmiştir. İşin en güzel tarafı da o gün onların keşiflerini kutladıkları masada, siz de gidip sizi heyecanlandıran bir deney sonucunuzu veya makale kabulünüzü kutlayabilirsiniz. Cambridge’de bunu hala yapan birçok bilim insanı tanıyorum. Bu arada onlardan biri olmanın da gururunu yaşıyorum. Nobel alacak bir keşfiniz olmasa da başarılarınızı arkadaşlarınızla birlikte o tarihi masada kutlamak insana inanılmaz bir haz ve gelecek çalışmalarınız için harika bir motivasyon veriyor. Kim bilir belki bir gün o masada birlikte otururuz ve o gün tarih yeniden yazılır…
Referanslar:
http://www.nature.com/scitable/topicpage/discovery-of-dna-structure-and-function-watson-397/
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1965/jacob/biographical/
http://www.bbc.com/news/uk-england-cambridgeshire-45762636
