Katalog

PORTRE KALI DNA'nın ikili sarmal yapısını bulan bilim adamları 1959'da Cambridge Üniversitesi'ni ziyaret etmekte olan bir grup Sovyet biyoloji bilgini, DN/*r nın sırlarının çözüldüğü ünlü Moleküler Biyoloji Enstitüsü'nü görmek isterler. Kendilerine, bugün artık bisiklet gara\ı olarak kullanılan bir kulübe gösterilince aüs kırıklığına uğrayan biyologlardan biri dayanamayıp sorar: "Peki ama ktsın nerede çalısıyordunuzf" Gerçekten de "dolapta arastırma yapma"ya benzetilen kosullarda çaItsan bilim adamları, 1950'lerin baslannda Cambridge'de DNA'nın yapısını belirlemey, basarmışlardı. Aralarmda kimyacı olup fizik bölümünde biyoloji arastırması yapanlar, o güne kadar biyolojiye hiç ilgi duymamıs kristolagrafi uzmanları, yasamı kimyasal düzeyde incelemenin yalmlığından yakınanlann da bulunduğu bir kadro, gene de yoöun ve uyumlu bir çalısmo sonucu DNA'nın birbirierine sarılı iki iplikten oluson sarmal yapısını ortaya çıkarabilmislerdi. Bu bulusla birlikte, 1930'larda Cambridge'de baslı basına bir arastırma alanı oluşturmaya baslayan moleküler biyoloji, ilk yıllardaki mütevazi kosulları kısa sürede asacak ve biyolojideki gelismelerin temelini olusturacaktı. Biyolojide yeni bir dönemi baslatan bir bulusun temelinde, Watson'un da b*lirttiği gibi tek bir soruyatmaktaydi: Yasamın temelindeki kimyasal olgu nedirf Yasam kalıtımla, kalıtım da DNA ile ilgili olduğuna göre, bu durumda DNAf nın yapısını ortaya çıkarmak öncelik kazanmaktaydı. Bu alanda zaman zaman bir yonsmayı andıran arastırmalarda Cambridge grubu, 1953'te basarıya ulastı. Arastırmayı yömendirenlerden Francis Crick, biyoloji konularına ağırlık veren bir İngiliz fizikçi, Vı/atson ise doktora sonrası çaItsmalar için Cambridge'de bulunan genç bir ABD'li biyoloji uzmanıydı IWatson Cambridge'e gittiğinde 23 yasındaydı.) Bu iki arastırmacının ellerindeki önemli ipuçlarından biri, makromoleküllerin, özellikle de DNA yapısının kristalografi yöntemleriyle incelenmesinde önemli çalısmaları bulunan Maurice V/ilkins'in saüladığı, DNAt nın üç boyutlu yapısına ıliskin X ısınfarı kırınım desenleriyai. DNA'nın (iziksel yapısına iliskin bu önemli bilgi kaynağının yanı sıra, makromolekülün, kimyasal anauzler sonucu fosforik asit, bes karbonlu bir seker (dezoksiriboz) ve dört tür baz (adenin, guanin, sıtozin ve timin) içerdiği biliniyordu. Bu arada, DNA'daki adenin ile timinin, sitozinle de guaninin aynı sayılarda bulunduğu saptanmiftı. vVbfson v« Crick, bu bilgilerin ısığında (ve ABD'de aynı konuda arastırma yapmakta olan ünlü kimyacı Linus Pauling'in de çaltsmalarından yararlanarak) DNA yapısına ıliskin birçok model denemisler, sonuçta 1953'te fosforik asit, dezoksiriboz seker ve baz birimlerin'm (nikleotit) olusturduğu iki iplikli bir çifte sarmal modeli önermislerdi Çesitli yöntemlerle doğrulanan bu modelde, fosforik asit ve dezoksiriboz sekerin art arda dizilmesiyle elde edilen ipliklerin olusturduğu iskeletin içinde adenin her zaman karsı iplikteki timinle, sitozin ise guaninle hidrojen bağlarıyla birleşmekteydi. Boylelıkle, kalıtsal mekanizmanın temeli ve kalıtsal bilgilerin kodlanması konusunda önemli bir sır daha çözülmüş oluyordu. Crick ve V/atson'un da katkılarıyla DNA'nın üçlü baz dizilimleriyle kalıtsal bilgiyi nasıl kodladığı, bu bilginin RNA moleküllerı aracılığıyla nasılprotein üretimine dönüştürüldüğüne ıliskin temel bilgilerin edinilmesi de gecikmedi. Averynin 1944 te DNA'nın kalıtsal rolünü ortaya koymasından yaklasık on yıl sonra gerçekleslirilen bu temel bulusun ardından, biyologlar, canlılann kalıtımını anlamaktan, kalıtımaa doğrudan (ve önceden belirlenen biçimde) değisiklik yapacak duruma gelmis bulunmaktalar. VVatson ve Crick, DNA'nın yapısına iliskin bulusları nedeniyle ?962'c/e Nobel Tıp ödülü'nü, kristalografi yöntemleriyle aynı arastırmaya önemli katkıda bulunan Maurice Wilkins ile paylastılar. D James D. Watson ve Francis Crick Sineklerin yapısı istenildiği gibi değiştiriliyor Yaratıcılığın yeni s< Canlılann tomel yapıtaşlannın tırian çAzfllürlnn, g«n teknlsyenleri canlılann dış görunüşhırinl değlştlrmaye lılar. jln slnektorcto, bacaldann oluşumunu sağlayan aen tesptt edlldl, normal bir sinek •mbrfyonuna vvıildl; bacaklar, sineklerin duyargalannın ysrinde çıkartıldı. Çeviri: Halit Aydın en tekniği devamlı gelişiyor. Buna bağlı olarak tartışmalara yol açıyor Gen teknisyenleri şimdi de canlılann dış görüntülerini değiştiriyor. CHANCEN dergisi, araştırmacıların laboratuvarlarına gitti, sorularla bu tekniğın gelecekte neler ifade edebileceğını anlamaya çalıştı. Profesör VValter Gehring'in laboratuvarında bir çok sinek var. Yüzlerce sinek cam tüpler ya da kaplarda vızıldayıp duruyorlar. Burada tüm normal sineklerin yaptığı şeyi yapıyorlar; yiyorlar, gelişiyorlar ve ölüyorlar. Çıplak gözle bakıldıâında her şey alışılmış gibi görünüyor, bu sinek sürüsü sıcak bir yaz gününde meyve ağaçlarının üzerinde de oynaşıyor olabilirdi. Oysa 45 yaşındaki İsviçreli arastırmacının laboratuvarındaki bu hayvanlar normalden oldukca farklı. Mikroskopla incelendiğinde kendi cinslerinin bir karıkatürü gibi görünüyorlar. Kıllı bacakları kafalarında, duyargaların bulunması gereken yerde bulunuyor. Bazıları ise ek kanatlar yüzünden dengesını kaybetmiş, cam kapların içinde dönüp duruyor. Ayrıca alışılmışın dışında göz rengi ve biçimleri de göze çarpıyor. Basel Üniversitesi Biyoloji Merkezinde görevli moleküler biyoloji uzmanı VValter Gehring için bu çirkinlıklerin bir sistematiği var. Hayvanların gövdelerindeki kusurlar kalıtımlarında değişikliğe neden oluyor. Bundan yo'a çıkan gen araştırmacıları, gövde yapılarındaki bu istisnaları kural halıne getirip canlıların yapı şeklini belirlemeye çahşıyorlar. Eğer bir sineğin gövdesinde iki yerine dört kanat varsa, bu hayvanın kalıtım maddesinde buna uygun, değişmiş bir gen vardır. Biyologlara göre genler, zincire dizilmiş inciler gibi düzenli bir biçimde sıralanmıştır. Bir sinekte yan yana dizilmiş bu tip inci veya asıl deyişle genden 1520.000 adet vardır. Bu sayının insanda 50 bin olduğu sanılıyor; bu rakam 100 bine kadar çıkabilir. İkibin yılının başına kadar bilim adamları bunu tam olarak belirleyecekler. Bu süre içerisinde insan geni fişlenecek, ABD'li bilim adamları 5,5 mılyar yapı taşından oluşan insan kalıtımını "Sequenceanalysis" adlı otomatlarla deşifre etmeyi planlıyorlar. Kalıtım maddesinin özü Oeoksiribonükleik asit" (DNA) denilen bir molekülden oluşur. Bu öz hücre çekirdeği içinde belli bir şekilde kıvrılmış ve kromozom denilen tek tek segmenllere bölünmüş olarak bulunur. Profesör Gehring, 20 yıldır bryoıojinin en büyük bilmecelerinden birini çözmeye çalışıyor. Gehring şu soruyu soruyor: DNA'nın içinde olan üst üste yığılmış bu bilgjler, dollenmiş bir yumurtanın geli G şiminl nasıl üç boyutlu organizmaya c< virir?" Bu soruya aranan yanıt basitç şöyle açıklanabilir: Bilim adamları zür; faya uzun boyun, file hortum, kuşlar kanat veya insana belli bir şekil vere kalıtımdaki maddeyi öğrenmek istıyo lar. Prof. Gehring, sinekler üzerine yaı mış olduğu bu araştırmayla ilk adımla dan birini atmış oldu. (Bundan kısa b süre sonra da Colorado Üniversites nden Wathew Scott aynı başarıyı eld etti. Prof. Gehring, "sineklerin havad uçuslarını kontrol eden bir çok gende bi parça DNA bulunduğunu belirledik" dı yor. Sinekte bulunan 15 bin genin fark görünmelerine karşın, bu güne kadar 2ı genin özdeş bir bölüme sahip olduğı saptandı. Genlerin, harflerin belli bir dı zilişi sonucu oluştuğu düşünülürse gendeki bu bölümün aynı harf kombi nasyonundan oluştuğu ortaya çıkar. Bu na karşın genlerin dığer bölümleri bir birine kesınlıkle benzemez. Bu bölüm bir kutu gibi keskin hatlarla sınırlanmış tır. Bu bölüm önce "homeotik" deniler genlerden bulundu. Bundan dolayı Prof Gehring ve ekibi buluşlarınf "Homeobox" adını verdiler. "Kromozomlar üzerinde gezinerek" gen analizi Üçbuçuk yılı aşan bir çalışma sonucu bilim adamları, sineğin belli bir davranışından sorumlu görünen şüpheli bir genin "Harf kodunu" tek tek deşifre ettiler. Araştırmacılar, burada kullandıkları yönteme "VValking along the chromosome" (kromozomlar üzerinde yürüyüş) adını verdiler. Araştırılan hayvanın başında doğustan duyarga yerine iki bacak vardı. Bu sakatlıktan sorumlu görünen genin deşifre edilmesi sırasında, yukarıda sözü edilen homeobox bulundu. "Homeobox"lı alışılmamış gen, normal bir sinek embriyonuna verildi. Sonuçta, beklendiğl gibi duyarga yerinde bacaklar çıktı. Böylelikle verilen genin normal hayvanda her iki ön bacağın oluşmasını sağladığı kanıtlandı. Şimdi bilim adamları doğanın biricik bir hücreden sinek gibi bir yaratığı nasıl türettiği bilmecesinin çözümüne bir adım daha yaklaşmış oldular. Böylece doğanın gen teknisyenleri kartlarına gömüldüler. Prof. Gehring, bir canlının gelişmesinı somut ve belirgin bir şekilde çizdi. Gehring, sineklerden elde ettiği modeli bir evin yapısıyla karşılaştırıyor. önce dollenmiş yumurtayı ele alıyor. Yumurta tıpkı evin odalara bölünmesi gibi segmentlere bölünüyor. Bunlar için segmentleşme genleri gerekli. Bunlara bağiı olarak homeotik genler etkinleştiriliyor Bu genler hangi 'odaların' yapılacağını söylüyor. Kafa, göğüs ve alt kısım, yani planı ve gövde segmentlerinin odalarının nasıl döşeneceğini bu genler beliıiiyor. Buraya kadar planın yapımında çok az gen devreye giriyor. Oysa odaların donatılması için binlerce gene gereksinim var. Sinirlerin veya salgı bezlerinin oluşması gibi özel gereksinimler için, bu genlerin hücrelerde pro Profesör Gehring, 20 yıldır biyolojinin en büyük bilmecelerinden birini çözmeye çalışıyor. Soru ise şu: DNA'nın içinde bilinen tüm bilgiler bir yumurtanın gelişimini nasıl üç boyutlu organlzmaya çevlrir?