Katalog

10 Moleküler Genetik CBT 1485/4 Eylül 2015 11 AHTAPOTUN GEN HARİTASI ÇIKARTILDI: DÜNYANIN EN ZEKİ YARATIKLARINDAN BİRİ Ahtapottaki gen sayısı insanınkinden fazla A Genetikçilerden oluşan uluslararası bir araştırma ekibi, Kaliforniya kıyılarında yaşayan ikibenekli ahtapot (Octopus bimaculoides) olarak bilinen bir ahtapot türünün genomunu deşifre etti. Araştırma, ahtapotun gezegendeki en zeki türlerden biri olduğunu gösteriyor; sekiz kolu, büyük beyni ve gelişmiş problem çözme becerisiyle, çok hücreli omurgasız hayvanların yumuşakçalar (Mollusca) şubesinin en gelişmiş sınıfı. sahip. Genetik haritası çıkartılmadan önce bu hayvanlar ve diğer kafadan bacaklı kuzenleri (mürekkep balıkları, kalamarlar, notilüsler) sinir biyolojisi ve farmakoloji konularındaki araştırmalarda deney hayvanı olarak kullanılıyordu. Portland Eyalet Üniversitesi’nden kafadan bacaklılar uzmanı Annie Lindgren, “Ahtapot genomunun çözümlenmesi acilen gerekiyordu. Bunu bir yapboz üzerindeki çalışmaya benzetebilirsiniz. Ama elinizin altında referans olacağınız bir resim yoktu. Şimdi artık bir resmimiz var” diyor. htapot dünyanın en gizemli yaratıklarından biri. Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (OIST), Chicago Üniversitesi ve Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesi’nden bilim insanlarından oluşan bir ekip, ahtapotun genomunu ilk kez deşifre ederek, uzun yıllardır merak edilen bazı soruların yanıtlarını buldu. Örneğin ahtapot nasıl oluyor da kendini bu kadar ustaca kamufle edebiliyor? Son derece oynak sekiz kolunu ve binlerce vantuzunu bu kadar ustaca nasıl kontrol edebiliyor? Kollarından biri koptuğu zaman kısa zamanda yeniden nasıl ürüyor? Bütün bu soruların içinde bilim insanlarını en fazla zorlayan soru da şu: Salyangozla aynı aileden gelen bir yaratık nasıl oluyor da bu kadar zeki olabiliyor? Sekiz dokunacı, 3 kalbi, kamera tipi büyük gözleri ve zeki davranışlarıyla ahtapot bugüne kendi sınıfındaki yaratıkların hiçbirine benzemediği için hep “tuhaf” bir organizma olarak değerlendiriliyordu. Öyle ki İngiliz zoolog Martin Wells, bu akıllı yaratıkların Dünyalıdan çok uzaylı olabileceğini ileri sürüyordu. Ahtapot genomunun deşifre edilmesi ile ilgili çalışma 13 Ağustos tarihinde saygın bilim dergisi Nature’da yayımlandı. Omurgasızlar dünyasında bilinen en büyük genoma (2.7 milyar baz çifti) sahip olan ahtapot, insandan (20.00025.000) da daha fazla sayıda (33.000) gene Ahtapotun vantuzları GEN SAYISI İNSANINKİNDEN FAZLA Bilim insanlarını en fazla şaşırtan, ahtapotların karmaşık sinir ağlarını oluşturan genlerdi. Bugüne dek bu genlerin yalnızca memeliler gibi daha gelişmiş hayvan türlerinde bulunduğu sanılıyordu. Nature’da yayımlanan makalenin yazarlarından Chicago Üniversitesi’nden sinirbilimci Clifton Ragsdale, “Protocadherin genleri olarak bilinen bu genlerin önceleri omurgalılarda yaygın olduğunu düşünüyorduk. Bu genler ahtapotlarla paylaştığımız bir dizi bağımsız ve evrilmiş özellikle ilgili. Örneğin kamera tipi gözler (mercekler, iris ve retina), kapalı dolaşım sistemi ve büyük beyinler..” ŞAŞIRTICI SONUÇLAR lı iki gen ailesi bulunur; bunlardan biri sinir hücrelerinin bakımını yapar ve devamlılığını sağlar. Diğerinin misyonu protocadherin denilen ve memelilerde sinirsel gelişimi düzenleyen genleri üretmektir. Omurgasızların pek çoğunda çok az sayıda protocadherin bulunurken, omurgalılarda bu sayının çok yüksek olduğu düşünülüyordu. Ancak artık biliniyor ki ahtapotta bir insanda bulunanın iki misli kadar protocadherin bulunuyor. Chicago Üniversitesi’nden Daniel Rokhsar ahtapotun sinir sisteminin bizimkinden çok farklı bir şekilde nasıl organize olduğunu şöyle açıklıyor: “Merkezi beyin diğer omurgasızlarda olduğu gibi boğazın çevresinde yer alır. Ancak kollarda başka nöron grupları da vardır. Bunlar görece olarak bağımsız hareket ederler. Bunların yanı sıra bir de devasa optik loblar bulunur.” sinin anahtarını sunuyor. Önceden bu kütüphaneye ancak perdeleri yarı kapalı penceresinden bir göz atabiliyorduk.” Derleyen: Reyhan Oksay http://www.scientificamerican.com/artic le/octopusgenomerevealssecretstocomplexintelligence/ http://www.advancedaquarist.com/blog/ octopusgenomefinallysequencedandanalyzed http://www.independent.co.uk/news/ science/armedwith10000moregenesthanhumansscientistshailtheintelligenceoftheoctopus10451893.html http://www.disclose.tv/forum/ octopusgenomeholdscluestouncannyintelligencet106584.html https://in.news.yahoo.com//alienoctopusgenomeshedsfreshlightevolution045214199. html Nature’ın internet sayfasında bu deneyle ilgili videonun linki: Video: https://www.youtube.com/watch?v= 634j7m5U5II&feature=youtu.be Bilgi çağından üçüncü endüstri devrimine... Buhar makinesi, elektrik enerjisi ve seri imalat hemen her alana uygulanabilmeleri sayesinde birinci ve ikinci endüstri devrimine yol açarak üretimi ve yaşamı kökten değiştirdiler. Bilgi teknolojileri de üçüncü endüstri devrimine mi yol açmakta? Erdal Musoğlu (emusoglu@gmail.com) Çerçeveyi belirlemek için yazımıza bazı sayılar vererek başlayalım: Günümüzde: 1985’in süper bilgisayarı Cray2: 35 milyon dolar, iPhone4 ondan daha güçlü ve 300 dolar, Google’ın sürücüsüz aracı 500.000 km deneme sürüşünde tek bir kaza yaptı, o da insan hatası sonucu, güneş paneli fiyatları 2000 yılından beri %85 ucuzladı. On yıl içinde: Bilgi işlerinin (knowledge jobs) otomasyonun öngörülen ekonomik getirisi: 57 trilyon dolar, bir bireyin genom (DNA) çözümlenmesi: 1 saat, 100 dolar, insansız araçlar yılda 1.5 milyon kişinin yol kazalarında ölümünü önleyecek, güneş ve rüzgâr enerjisi elektrik üretiminin %16 sını karşılayacak. Bilişim ve diğer sayısal teknolojilerdeki gelişmelerin akıl gücümüze, yani, çevremizi anlamak ve biçimlendirmek için zekâmızı kullanmamıza etkisi, endüstri devriminin adele gücümüze etkisinin yaptığı gibi ‘İkinci Makine Çağı’nı (1) ya da ‘Üçüncü Endüstri Devrimi’ni (2) başlatıyor. Üretim, artan biçimde, ‘sanal küresel fabrikalarda’ yapılmakta, tedarik zincirleri onlarca ülkeyi ve yüzlerce şirketi kapsamakta, otomasyon sistemleri giderek birbirleri ile sürekli iletişim halindeler. Diğer yandan, önümüzdeki 1015 yılda, halen insanların yaptığı işlerin yarısının bilgisayar ve robotlar tarafından yapılacağı öngörülüyor! EN AKILLI OMURGASIZ Bugüne dek bildiklerimiz: • Üç kalpli, kamera türü gözlü • Suyu hunisinden püskürterek hareket eder • Bazı türleri savunma mekanizması olarak mürekkep fışkırtabilir. Bu durum birçok kez mürekkep balıklarıyla karıştırılmasına yol açar.. • Boyları 23 santimetreden 10 metreye kadar değişir. Alaska’da yakalanan bir Pasifik ahtapotunun kol uzunluğu 10 metreye yaklaşmakta, ağırlığı 300 kg, gövdesinin çapı 46 cm gelmekteydi. • Üstün bir renk değiştirme kabiliyet.Bunun sayesinde her çevrede rahatça gizlenirler ve renk değiştirme özelliklerinden dolayı “Deniz bukalemunları” olarak anılırlar. • Yumurtasının her biri bir kapsülle muhafaza edilir. Yumurtaların 820 kadarı suda salkım şeklinde bir küme meydana getirir. Dişi ahtapot yumurtaların üzerine kuluçkaya yatar. Açlıktan ölme pahasına yumurtaları terk etmez. Yumurta kapsülünden doğrudan doğruya erginlere benzeyen yavrular çıkar. •50’den fazla ahtapot çeşidi vardır. http://www.diyadinnet.com/YararliBilgiler1440&Bilgi=ahtapot https://tr.wikipedia.org/wiki/Ahtapot Çok farklı bir evrimsel geçmişi olan ahtapotun bu gelişmiş sinir sistemine nasıl sahip olduğu konusu hala tartışmalı. Puerto Rico Üniversitesi Sinirbiyolojisi Enstitüsü’nden Joshua Rosenthal, OLAĞANÜSTÜ BİR SİNİR SİSTEMİ Bilim insanları bu süreçte hayNature’da yayımlanan makalenin yazarlarından Okinawa Bilim vanın evrimsel geçmişini de didik ve Teknoloji Enstitüsü’den (OIST) bilim insanları: (Soldan sağa) Eric didik ettiler. Hatta mürekkep baEdsinger, Daniel Rokhsar, Oleg Simakov lığından ayrıldığı 270 milyon yıl öncesine kadar uzandılar. 500 “Sinirbilimciler olarak bu kadar farklı bir grubun milyon yıl önce dünya sahnesine bu kadar büyük ve gelişmiş bir beyne nasıl sa çıkan ahtapotların bugüne dek genetik kodlarını hip olduğunu anlamakta zorlanıyorduk. Şimdi bu sürekli olarak geliştirmiş (Bu işleme RNA editing araştırma sayesinde sistemin moleküler altyapısı adı verilir. İnsanlarda ve diğer hayvanlarda gönı daha iyi anlayabiliyoruz” diyor. rülen RNA editing ahtapotta aşırı hızdadır) oldukAhtapotun sinir siteminin bir kısmı, saniyelerle ları anlaşılıyor. Bu sayede sinir sistemi aşırı çevölçülebilecek bir sürede devreye giren kamuflaj resel değişikliklere anında uyum sağlayabilmiştir. yeteneği ile ilgili. Bilim insanları ahtapotun, sa“Gezegenimizdeki ilk akıllı yaratık ahtapotniyelerle değişen rengini veren kromatoforlarını tu” diye konuşan Rokhsar, “Bundan sonra diğer (milisaniye içinde daralan ve genişleyen içi boya ahtapot türlerinin de genomu üzerinde çalışarak dolu torbacıklar) nasıl yönettiğini açıklayamıyor kafadan bacaklılar biyolojisini daha yakından lardı. Şimdi ellerinin altındaki genom sayesinde tanıma fırsatını yakalayacağız” diyor. araştırmacılar bu yanardöner sistemin nasıl çalıştığını öğrenebilecekler. ÇALIŞMANIN YARARLARI Omurgalılarda aksonlar –sinir fiberleri sinir Tam ahtapot genomu sinirbiyolojisinden evsinyallerinin naklini hızlandıran yağlı bir doku rime ve mühendisliğe pek çok bilim dalına ışık olan miyelin ile kaplıdır. Miyelin sayesinde me tutacak keşifler içeriyor. Örneğin ahtapot beynimeliler merkezi beyin ile uzak vücut parçaları nin 8 kolu ile nasıl iletişim kurduğunu anladığıarasında iletişim sağlayabildiği için daha büyük mız zaman mühendisler daha esnek ve kavrama bir gövdeye sahip olabildiler. Oysa ahtapotun yeteneğine sahip robot kolları tasarlayabilecek. sinir sisteminde miyelin bulunmaz; bu nedenle İnsanların kuşları taklit ederek uçan makineleri yerel sinir iletişimine dayalı daha farklı bir stra nasıl geliştirdiyse, ahtapotları taklit ederek okyateji geliştirmişlerdir. Ahtapotun sekiz kolunun her nus tabanından yararlanmanın yollarını geliştirebiri, bağımsız olarak hareket etmeyi sağlayan bilecek. sinir gücüne sahiptir. Bu dokunaçlardan biri kesilBu çalışmanın önemini Lindgren şöyle açıklıdiği zaman bile tehlike karşısında tepki verebilir. yor: “Bu çalışma kafadan bacaklıları inceleyen Ahtapotun sinir sisteminde geniş ve büyük çap bilim insanlarına dünyanın en büyük kütüphane AHTAPOTUN EVRİMSEL GEÇMİŞİ Makineleşme ve otomasyonun en ileri aşaması olan robotlaşma yakın zamana kadar önemli bir sıçrama yapamamıştı. Üretimde kullanılan robotlar genelde belirli bir işin yapımı için kullanılıyor, başka bir işi yapabilmeleri yoğun bir uyarlama ve programlama gerektiriyordu. Ayrıca bu robotlar çevrelerini algılayamıyor, dolayısı ile, içinde bulundukları ortamdaki insanlar için ciddi tehlike oluşturabileceklerinden etraflarında demir kafesler bulunuyordu. Özetle, insanla robot birlikte çalışamıyordu. Son yıllarda ise, bir arada (robot sürüleri – swarm robots) ve insanlarla birlikte çalışabilen, değişik işlere uyum sağlayabilen, çeşitli biçim ve yapıda yeni nesil robotlar üretilmeye başlandı. Ayrıca bu robotlar klasik endüstriyel robotlardan neredeyse on kat daha ucuz. Bu gelişmeler de robotlaşmanın giderek yaygınlaşacağı ve robotların birçok yeni alana gireceklerinin habercisi. Sayısal teknolojiler, 3D yazıcılar ve yeni nesil sentetik malzemelerle birlikte bu robotlar endüstriyel üretimde ve günlük yaşamda köklü değişikliklere yol açacağa, üçüncü endüstri devriminin temel taşları olacağa benziyorlar. YENİ NESIL ROBOTLAR GENOM ÇALIŞMASINDAN ÇIKAN SONUÇLAR: • Nöron açısından çok zengin 8 dokunaç • Beyinle bağlantılı kamuflaj kromatoforları • 2.7 milyar baz çifti (insanda 3 milyar baz çifti) • 33.000 protein kodlayan gen (insanda 20.00025.000 gen) • Miyelinsiz sinir aksonları • Genomdaki transpozon oranı % 50 (hayvanlar âleminde en yüksek oran) • 168 protocadherin geni (memelilerdekinin iki katı) • Son derece hızlı RNA editing yeteneği Yeni nesil robotlara ve gelişmelere bazı örnekler verirsek: Baxter (3) adlı robot ucuzluğu ve programlama kolaylığı ile dikkat çekiyor, Amazon firması dev depolarındaki malzemelerin getirilip götürülmesi için Kiva adlı taşıma robotlarına, üretici firmayı 775 milyon dolara satın alarak yatırım yapıyor. Google ise, engebeli arazilerde dört ayağı üzerinde koşabilen ve yük taşıyabilen robotları üreten Boston Dynamics adlı firmayı satın alıyor. Giderek, karmaşık işleri bağımsız biçimde yapmaya başlayan bu robotlara belki de en iyi örnek ise sürücüsüz araçlar. Google’dan sonra Apple da kendi aracının denemelerine başladı. Yazımızın başında belirttiğimiz gibi, trafik kazalarını önlemede büyük rol oynayacağa benzeyen bu araçları yakında trafikte görmeye başlayacağız. Robotları yalnızca insan benzeri makineler olarak da görmemek gerek. Esas gelişim (ve istihdama tehdit!) yazılımlardan, yapay zekâdan geliyor. IBM’in Watson adlı bilgisayarı ABD’nin zorlu bilgi yarışması Jeopardy!’nin şampiyonlarının hepsini geçerek birinci olduktan sonra şimdi de tıpta kullanılmaya başlandı.. Sonuç: Özetle, bu teknolojik gelişmeler yaşamın her alanında radikal değişikliklere yol açacağa benziyor. Tıpkı önceki endüstri devrimlerinde olduğu gibi. Hepsinin sürücü gücü ise, Moore yasasına uygun biçimde üstel olarak gelişen bilgi teknolojileri. Gelmekte olan sayısal dalganın üzerinde sörf yapabilecek olanlar ise, başta eğitim olmak üzere toplumlarını buna önceden hazırlayanlar olacak .. Referanslar: 1. http://secondmachineage.com/ 2. http://www.economist.com/node/21553017 3. http://www.rethinkrobotics.com/baxter/ ÖRNEKLER