Yılın Bilimsel Gelişmeleri – 2014 Top 10


Raşit Gürdilek

Geleneksel olarak her yılın sonunda en önemli 10 bilimsel sonucu aralarında düzenledikleri bir anketle seçen ünlü Science dergisi editörleri 2014 yılı için yaptıkları tercihin başına Avrupa Uzay Ajansı ESA’nın Rosetta uzay aracının Kasım ayı içinde 67P/Churyumov-Gerasimenko kuyrukluyıldızı ile tarihi buluşmasını oturttu. Science editörlerinin yine geleneksel olarak aralarında bir sıralama yapmadığı öteki 9 tercih de, genetik, tıp, robotik ve elektronik alanlardakiler başta olmak üzere pek çok bilimsel başarıyı onurlandırıyor. 

Yılın Olayı: 500 milyon km uzakta buluşma

Avrupa Uzay Ajansı ESA’ya ait Rosetta uzay aracı, kapkara bir ortam içinde 10 yılı aşan bir yolculuğun sonunda yine kapkara olan hedefine, 67P/Churyumov-Gerasimenko adlı kuyruklu yıldıza ulaştı ve taşıdığı Philae adlı sondayı, birtakım aksiliklere karşın hedefinin üzerine kondurarak değerli bilgiler elde etmeyi başardı. Kendisini kuyrukluyıldız üzerinde sabitleyecek mekanizmaların çalışmaması nedeniyle iki kez geri sektikten sonra bataryalarını Güneş ışığıyla şarj edemeyeceği bir yere konan Philae, 57 saat içinde tüm görevlerini yerine getirerek kuyrukluyıldızın kabuğu, yoğunluğu atmosferi ve içerdiği gazlarla ilgili değerli bilgileri Dünya’ya ulaştırdı. Bunlar arasında özellikle dikkat çeken biri de, kuyrukluyıldızın buzlarındaki ağır ve hafif hidrojen izotoplarının oranının, Dünya okyanuslarındaki orandan hayli farklı olması. Bu da, Dünya’ya suyun kuyrukluyıldızlarca taşındığı yolunda son yıllarda yaygın kabul görmeye başlayan model için sorun yaratıyor ve tankerlik görevinin asteroidlerce yapılmış olduğu yolundaki tezleri yeniden ön plana çıkartıyor.

Birbirlerini yöneten robotlar

Robotik alanında son yıllarda görmeye alıştıklarımız giderek daha çok insana benzeyen ya da askeri görevler dahil ağır ve tehlikeli işleri üstlenenlerdi. 2014 yılının starlarıysa, birbirleriyle ilişki kurarak kolektif çalışabilenler. Bir grup tarafından gerçekleştirilen bir gösteride, bozuk para büyüklüğünde 1000 robot bir araya gelip kendiliklerinden kareler, yıldızlar ve benzer şekiller oluşturdu. Bir başka grupça geliştirilen mini helikopterler, birbirleriyle sürekli radyo iletişiminde bulunarak, çarpışmadan güç manevralar gerçekleştirdiler ve gösteri uçuşları yaptılar. Bir üçüncü grubun termitleri taklit eden robot bireyleri, birbirlerinin yaptıklarını gözleyip bir sonra atılması gereken adımı tahmin ederek üç boyutlu basit yapılar inşa ettiler.

Birbirlerini yöneten robotlar.

Devlerden kuşlara

Yıl içinde dikkatleri üzerinde toplayan bilimsel gelişmelerden biri de, bir zamanlar yeryüzünün tartışmasız kralları olan devasa dinozorların, nesilleri tükenmeden önce kanatlanıp kuşlar olarak günümüze ulaşmalarının mekanizmasının evrimsel biyologlarca açıklanması oldu. Bunda tüylerin ortaya çıkışı ve kemiklerin incelmesi kadar dinozor türlerinin giderek küçülüp hafiflemelerinin de rolü olduğu gösterildi.

Gençlik iksiri gerçek mi oluyor?

Yılın listeye giren bilimsel gelişmeleri arasında insanlığın ezelden beri rüyası olan sürekli gençliği gerçekleştirme potansiyeli taşıyan bir tanesi de vardı. Genetik ve biyoteknoloji alanlarında kilometre taşı niteliği taşıyan bir çalışmada, genç bir farenin kanından yalıtılan GDF11 adlı bir faktörün, yaşlı bir farenin kanına nakledildiğinde kasların güçlenmesini ve beyninde yeni nöronların gelişmesini sağladığı gözlendi. Bir başka grubun da kanın hücrelerden arınmış plazmasının da aynı etkiyi sağladığını göstermesi üzerine, deneysel bir klinik çalışmada 18 Alzheimer hastasına gençlerden kan aşılanıyor.

Beyni taklit eden çipler

 

IBM ve öteki bazı bilgisayar firmalarınca yıl içinde gerçekleştirilen çalışmalarda, verileri canlı beynin yaptığına benzer biçimde işleyen “nöromorfik” çiplerin büyük sayılarda kullanıldığında bazı mantık işlemlerini başarıyla yerine getirebildikleri görüldü.

Tabii bunlar henüz 100 trilyon sinaps bağlantısıyla birbirleriyle haberleşen 100 milyar hücreden oluşan insan beyniyle aşık atabilmekten çok uzaklar.

Ancak IBM’in geliştirdiği ve “True North” adını verdiği bir nöromorfik çip, 5,4 milyar transistör ve 256 milyon sinapstan oluşuyor.

Şirket şimdi bu çiplerin çok sayıda kullanıldığı daha karmaşık ağlar kurmaya yönelik çalışmalar yürütüyor.

“True North” adlı bir nöromorfik çip, 5,4 milyar transistör ve 256 milyon sinapstan oluşuyor.

 

Diyabeti tedavi edebilecek hücreler

Yumurtanın döllenmesinin ardından ilk gelişen ve embriyonik kök hücreler diye adlandırılan hücrelerin özelliği, bunların zaman içinde farklılaşarak vücudun her organ ve dokusunu meydana getiren hücrelere dönüşmeleri. Bilim insanlarının bu hücreleri laboratuvarlarda çoğaltıp kullanabilme yollarını bulmaları, hatta normal vücut hücrelerini önce bunlara, ardından da başka hücrelere dönüştürme teknolojisini geliştirmeleri, şimdiye kadar çare bulunamayan hastalıkların tedavisine kapıyı araladı.

Bu hastalıklardan biri de pankreasta bulunan ve kandaki şeker düzeylerini normalde tutan insülin hormonunu salgılayan Beta hücrelerinin, vücudun kendi bağışıklık hücrelerince yok edilmeleri sonucu ortaya çıkan Tip 1 diyabet. Ölen hücrelerin yerine laboratuvarda üretilenleri koymak, hastalığı tedavi edebilir. Yıl içinde iki araştırmacı grubu, bu hedefi yakınlaştıran çalışmalara imza attı. Gruplardan biri hem embriyonik kök hücreleri hem de deri hücrelerinden elde edilip dönüştürülen kök hücreleri kullanarak bir hastaya nakil için yetecek sayıda (200 milyon) Beta hücresi elde etmeyi başardı. Ötekiyse iki kök hücreden bir Beta hücresi üretebilmenin yolunu keşfetti. Ancak bunların tedavide kullanılması için önce bunları vücudun doğal savunma sistemi olan bağışıklık hücrelerinden korumak gerekiyor ve bazı üniversitelerde bu amaca yönelik çalışmalar yürütülüyor. (Bunlardan biri olan Koç Üniversitesi’nde Mühendislik Fakültesi Biyomimetik Malzemeler, Hücre ve Doku Mühendisliği Laboratuvarı’nda Doç. Dr. Seda Kızılel ve ekibince yürütülen başarılı çalışmalar içn Bkz: Kurious, Bilgi Fabrikaları, Vücut Savunmasına Yeni Silahlar: Dosta, Düşmana Karşı)

Mağara sanatı Avrupa’nın tekelinden çıktı

Afrika’daki atalarımızın 78.000 yıl önce hematit taşları ve deve kuşu yumurtalarının kabukları üzerine çizdikleri geometrik desenlerin bilinmesine karşın, sembolik sanat denince ilk akla gelenler, 35.000-39.000 yıl önce başta Fransa’daki Chauvet mağarası olmak üzere Avrupa’da bazı mağaraların duvarlarını süsleyen av ve hayvan figürleri. Her ne kadar Endonezya’nın Sulawesi Adası’ndaki Maros mağaralarında duvara dayanan eller üzerine ağızla püskürtülen kırmızı boyayla oluşturulan çıkarmalar da sembolik sanatın çarpıcı örneklerinden sayılsa da, bunların 10.000 yıl öncesine ait olduğu düşünülmekteydi. Oysa bu çıkarmaların üzerindeki sarkıt benzeri çıkıntılardaki radyoaktif uranyumun bozunmasına dayalı bir teknikle yapılan yeni bir tarihlendirme, bunların 39.900 yıl önce yapıldığını gösterdi. Demek ki, sanattan anlayan yalnızca Avrupalılar değilmiş! 

Anıları yönetmek

Beyinde anıların oluşumu, milyarlarca nöronun rol aldığı karmaşık ve büyüleyici bir süreç. Ancak bunların sağlamlığı ve güvenilirliği de aynı derecede karmaşık mekanizmaların etkisine bağlı. Anıların unutulması, hiç olmayanların “hatırlanması”, kimilerinin biçim değiştirmesi üzerine deyişler, atasözleri üretilmiş.

Şimdilerdeyse bilimciler, belleğin fiziksel oluşumu ve yönetimiyle ilgili fiziksel mekanizmaları kavrayıp bunları manipüle etmeyi başardılar. Geçtiğimiz yıl bazı çalışmalarda güçlü lazer ışınları kullanılarak beyin hücrelerinin harekete geçirilmesiyle farelerin bazı anıları unutmalarının sağlanabileceği ya da bazı sahte anıların belleklerine yerleştirilebileceği gösterildi. 2014 içindeyse araştırmacılar, farelerin anılarının duygusal içeriğinin iyiden kötüye ya da kötüden iyiye çevrilebildiğini gösterdiler. Örneğin beynine lazer ışığı uygulanan bir erkek fare, daha önce uğratıldığı bir şokla özdeşleştirdiği bir odayı, kendini çekici bir dişinin beklediği bir oda sanmaya başlamış. Araştırmacılar, bu ilerlemelere karşın, örneğin travma sonrası stres bozukluğu gibi bazı sinirsel ve psikolojik bozukluklarının anı yönetimi teknikleriyle tedavisinin henüz uzak bir hedef olduğunu belirtiyorlar.

Araştırmacılar, farelerin anılarının duygusal içeriğinin iyiden kötüye ya da kötüden iyiye çevrilebildiğini gösterdiler.

Yaşam için daha geniş bir alfabe

İnsanın, hücrelerimizdeki kalıtım şifresi üzerindeki bilgisi geliştikçe, bu şifreyi oluşturan birimleri yönetebilmek yolundaki çabaları ürün vermeye başlamıştı. Çeşitli gruplar, DNA’nın çifte sarmal yapısını oluşturan dört temel baz ya da nükleotid (yalnızca guanin [G]ile bağlanabilen sitozin [C] ve yalnızca timin [T] ile bağlanabilen adenin [A]) dışında doğal olmayan bazlar sentezlemişler, bunları test tüpleri içinde DNA sarmalına bağlamışlar, hatta bunların DNA polimeraz enzimiyle kopyalanmasını sağlamışlardı. Ancak yıl içinde California’da bir ekip, ilk kez olarak yapay X ve Y bazlarından oluşan bir çifti birbirine bağlayarak canlı bir organizmanın (Escherichia Coli bakterisi) kalıtım şifresine eklemeyi başardı. Bu ilave baz çifti henüz hücre çekirdeğinde herhangi bir şey kodlamıyor. Ancak, yöntem, potansiyel olarak DNA’da kodlanan 20 temel aminoasitin dışında doğal olmayanlarında yapay bazlarca kodlanmasını sağlayarak bilimcilere yeni malzemeler ve ilaç üretiminde kullanılabilecek “ısmarlama proteinler ” geliştime olanağı sunuyor.

Mini uydular cep yakmıyor

Geçtiğimiz yıllarda üniversite öğrencileri için bir hobi ya da eğitim aracı olarak geliştirilen ve “KüpUydu” (CubeSat) diye adlandırılan mini uydular, 2014’te uzay sanayinin gözdeleri haline geldiler. Sıradan malzemelerle kolaylıkla yapılabilen ve her bir yüzeyi 10 cm olan birer kutu biçimindeki bu uydulardan yıl içinde 75 tanesi, giderek karmaşıklaşan görevlerle uzaya gönderildi. Popülerleşmelerinin temel nedenlerinin başında ucuz maliyetleri geliyor. Fiyatları yüz milyonlarca dolara kadar çıkabilen büyük uydulara kıyasla bunların ortalama fiyatı birkaç yüz bin doları aşmıyor. Bir başka avantaj da büyük uyduları taşıyan roketlere bunlardan da çok sayıda yerleştirilebilmesi ya da Uluslararası Uzay İstasyonu’ndan boşluğa bırakılabilmesi. Ayrıca, fırlatılış sırasındaki kazalar ya da görev sırasında meydana gelen aksaklıklar, düşük maliyetleri sayesinde fazla can yakmadığından, kısa sürede yenileri gönderilebiliyor. Küçük teleskoplarıyla aldıkları görüntülerin çözünürlüğü birkaç metrenin altına inemese de sık aralıklarla görüntü alabilmeleri özel sektörün ilgisini topluyor. Örneğin, bu uydulardan çok sayıda kullanan Planet Labs adlı şirket, ormanların azalması, şehirleşme, nehir yataklarının değişmesi gibi olguların gözlenmesinde kullanılabilecek veriler toplayıp pazarlıyor. Bu uyduların gelecek modellerininse, birbirleriyle haberleşme içinde olup ekip çalışması yapabilecek, dolayısıyla daha geniş yelpazede ve daha duyarlı veriler derleyebilecek şekilde geliştirilmesine çalışılıyor. 

KAYNAKLAR

  • 1. “2014: Breakthrough of the Year”, Science, 19 Aralık 2014