* İnsan beyninin çalışma şeklini taklit eden bilgisayar modeli
* Yeryüzü’ndeki yaşamın tarihini belirlemeye yarayan sistematik yeni bir yöntem
* Ekosistemi korumak için geliştirilmiş yepyeni bir plan
* Kara maddeyi yakalamaya yarayan dedektör
* Tüm denizlerde yaşayan yaratıkların envanterini çıkartmaya yarayan sayım sistemi
* Genomlara müdahale edilerek sıfırdan yaşam yaratmaya yarayan yöntem
MAVİ BEYİN PROJESİ
Bilim adamları anlaşılması en güç bilimsel kavramlara çözüm getirmek için bilgisayar modellerinden yararlanır. Evrenin kökeni, atomların davranış şekilleri ve dünyada iklimin geleceği bu kavramların başında geliyor. Son günlerde üzerinde en fazla konuşulan deney insan beyninin işleyişi ile ilgili bir bilgisayar modeli üzerindeki çalışmalar. İsviçre, Lozan’daki Ecole Polytechnique Federale’deki Beyin Akıl Enstitüsü’nden sinirbilimci Henry Markham , son 15 yılını canlı fare beynindeki hücrelerin haritasını çıkartma ayırdı. Sonuçta nöron bazında beyin simülasyonunu yarattı. IBM’den aldığı destekle, 100 milyar nörona sahip sanal bir insan beyni yaratmayı umut eden Markham, 2015 yılına kadar bu beyni çalıştırmayı planlıyor. Projeye Blue Brain adı verilmesinin nedeni IBM’in takma adının Big Blue olması.
Bilim adamları şimdilik, belleğin çalışması veya beyin hastalıkları gibi beynin işleyiş tarzını henüz tam anlamıyla kavramış değil. Markham’ın modeli elektronik olarak gerçek bir beynin biyolojik davranışlarını yansıtacak. Model ayrıca, sıra dışı fizyolojileri araştırmak için esnek bir yapıya sahip olacak. Elde edilecek veriler daha sonra bilgisayar görüntüleri üzerinden yorumlanacak.
IBM, bu kadar çok sayıda veriyi işleyebilmek için yalnızca bu deneye özel bir süperbilgisayar geliştirdi. Saniyede 22 trilyon operasyonu işleyebilecek kapasitede olan bu bilgisayardan yararlanan Markham, “neokortikal kolon” modeli yaratmayı başardı. “Beynin mikrodevresini üretmeyi başardık” diye konuşan Markham, “Bundan sonra yapacağımız tek şey bu modelin ölçeğini büyütmek” diyor.
Blue Brain ekibi başarılı olursa, bilim adamları ilk kez insan beyninin anlamlı fiziksel bir modeline sahip olacaklar. Bu aşamada şu soruya yanıt aranacak: “Beynin tüm işlevlerine sahip sanal bir beyin kendi düşüncelerini yaratacak yeteneğe sahip olabilecek mi?”. Markham bu konuda henüz kesin bir şey söyleyemiyor. Ancak Blue Brain’in kendi kararlarını vermesini bekliyor. Bunun da “bilinç”in yaratılması anlamına geldiğine işaret eden Markham, “Tüm beyni inşa ettiğimiz zaman, eğer bilinç ortaya çıkarsa, bilinci sistematik olarak inceleme şansını elde edeceğiz” diyor.
YERYÜZÜ’NÜN YAŞINI HESAPLAMA PROJESİ
Yaklaşık 250 milyon yıl önce Yeryüzü’ndeki yaşamın %90’ı olağanüstü bir duruma bağlı olarak yok oldu. Bu büyük yok oluşa Permian-Triassic adı verilir. Aynı dönemlerde St.Helens Yanardağı’ndan milyonlarca kez daha büyük yanardağlar patladı. Bu patlamaların sonucunda devasa boyutta toz ve gaz bulutları gökyüzünü kaplarken, karada milyonlarca karelik bir alan lavların altında kaldı. Bu kütlesel yok oluşa yanardağ patlamaları mı neden olmuştu? Bu sorunun yanıtı hangi olayın daha önce meydana geldiğine ve ne kadar sürdüğüne bağlı olarak değişir. Bilim adamları şimdilik bunun yanıtını bilemiyor.
Berkeley Jeokronoloji Merkezi’nden Paul Renne , Yeryüzü’nün yaşı ile ilgili tüm büyük sorularda benzer sorunlar yaşadıklarını söylüyor: “Nedensellik ile ilgili tartışmalar çoğunlukla zamana bağlıdır”. İşte bu nedenle dünyanın dört bir yanında bilim adamları “Earthtime” adı verilen projeye katıldı. Bu 10 yıllık projenin amacı zamanın derinliklerini ölçmek için bilim adamlarının tekniklerini geliştirerek geçmişteki olayların dizilimini saptamak. Projeyi M.I.T.’deki jeolojik zaman uzmanı Sam Bowring ve Amerikan Doğa Tarihi Müzesi’nden paleontolog Douglas Erwin başlattı. Bowring, Yeryüzü’nün tarihini ölçmeye yarayan araç ve yöntemlerin sınırlarını zorlayacaklarını söylüyor.
Son 10 yıldır bu araçlar şaşırtıcı derecede hassaslaştı ve kesin sonuç vermeye başladı. Örneğin izotopların görece miktarını ölçen radyoizotop ölçüm tekniği 1970’lerden bu yana büyük gelişme kaydetti. 1070’lerde bilim adamları bu teknik yardımıyla 100 milyon yaşındaki kayaların yaşını birkaç milyon yıl hata payı ile tespit edebiliyorlardı. Bugün Bowring ve diğerleri bu payı 100.000 yıla indirmiş durumdalar.
Ancak bilim adamları, hassas ölçüm yapmalarının önündeki bazı engelleri kaldırmaya öncelik tanımak zorundalar, çünkü aynı ölçüm tekniklerini kullanan farklı laboratuvarlar, az da olsa farklı malzeme ve yöntemlerden yararlanıyorlar. Bu da farklı sonuçlara yol açıyor. Ölçülecek zaman dilimi çok eskilere uzanıyorsa, bunun pek bir önemi olmaz. Ancak artık bilim daha hassas bir evreye girdiği için deneysel hatalara bağlı olarak ortaya çıkan küçük tutarsızlıklar çok farklı sonuçlar doğurabiliyor.
Ancak sorunlar bununla sınırlı değil. Milyonlarca yıl önce yaşamış canlıların yaşını hesaplamakta kullanılan radyoizotop yönteminde bir grup bilim adamı uranyum kullanırken, bir diğer grup potasyum kullanıyor. Ayrıca yaş ölçümünde tamamen farklı yöntemlerden de yararlanılıyor. Bazı bilim adamları fosil kayıtlarını okurken, başkaları düzenli astronomik döngülerini incelerler. Ancak bugüne dek kimse bu farklı yöntemlerden elde edilen sonuçların uyumlu olup olmadığını kontrol etmeyi akıl etmedi. Bu, herkesin kendi saatine bakıp, farklı bir saat okumasına benziyor. Earthtime Projesi işte burada devreye giriyor ve bilim adamlarının kullandığı tüm “saatleri” senkronize ediyor. Bunun için Bowring ve ekibi, ölçüm yapan laboratuarlara standartlar (yaşları bilinen kaya örnekleri) adını verdikleri referans malzemeleri ve (bileşimleri bilinen az miktarda izotoplar) ve ölçüm araçları gönderdiler. Bugüne dek laboratuarlar farklı standartlar ve ölçüm araçları kullanıyorlardı . Bowring bu şekilde herkesin yarışa aynı noktadan başlamasını sağlayarak laboratuarlar arasındaki farkların giderileceğini düşünüyor.
EKİLİ ORMAN PROJESİ
Güneydoğu Asya’nın Borneo adasında, ormancılar, çevreci biyologlar ve adanın yerli halkı toprağın kullanımı ile ilgili yeni bir modeli test etmek için bir araya geldi. Bu proje başarıya ulaşırsa herkese pastadan bir dilim düşecek ve bu proje dünyadaki tüm tropikal bölgelerde uygulanacak. “Planted Forests Project” adı verilen bu projenin amacı, bir yandan biyolojik çeşitliliği korurken, diğer taraftan yerel halkın topraktan ekonomik yarar sağlamasının yolunu açmak.
Malezya’da Sarawak eyalet yönetimi, projenin bütün bu amaçlara -ekonomik gelişme, vahşi doğanın korunması ve yerel halkın toprağa sahip olması- ulaşması için desteklemeye karar verdi. 1.900 kilometre karelik bir alan, ekili orman arazisi olarak ayrıldı. Toprağın yaklaşık yarısına akasya ağacı ekildi. Bu ağaç çok hızlı büyür ve kerestesi kağıtçılıkta kullanılır. Bölgenin %30’u ise koruma altına alındı. Yerli halk da geride kalan bölgede yaşamaya devam ediyor.
Malezya hükümeti hesabına çalışan biyolog Robert Stuebing , bu bölgede bazı toprakların kereste plantasyonuna ayrıldığını, kendi doğal haline bırakılan toprakların yerel bitki ve hayvan yaşamı için park vazifesi göreceğini belirtiyor. Orman Bakanlığı’na bağlı görevliler ve kerestecilerle birlikte çalışan Stuebing, orman koruma alanları arasında koridorlar açmış; böylece hayvanların bölgeler arasında dolaşabilmesini sağlamış.
Stuebing önceliği orman bölgesindeki canlıların envanterinin çıkartılmasına veriyor . Bilim adamları ormandaki yerel hayvan ve bitki envanterini oluşturmak için kolları sıvamış durumda. Orman Bakanlığı yetkilileri tüm türleri tek tek işliyor. Daha önce gözden kaçan hayvan türleri tek tek işlenmiş. Araştırmacılar bugüne dek bölgede dünyanın hiçbir yerinde görülmeyen 18 sümüklüböcek türü keşfetmiş.
Bu deney, insanların hayatını ormanlardan kazandığı bölgelerde, vahşi yaşamı koruma projesiyle, insanın yaşamını sürdürme faaliyetlerinin birlikte sürdürülebileceğini göstermesi açısından tüm dünyaya örnek oluşturuyor. Stuebing, “Planted Forest Projesi sürdürülebilir gibi görünüyor ve biyolojik olarak da tüm canlılara yarar sağlayacak” diyor.
Stuebing’in haklı olması durumunda dünyanın dört bir yanındaki bölgesel kalkınma uzmanları, vahşi doğa ve insan arasındaki dengeyi korumak adına bu stratejiyi başka yerlerde de uygulamayı düşünüyor.
KARAMADDEYİ YAKALAMA DENEYİ
Son 75 yıldır bilim adamları nafile yere kara madde parçacıklarını aradı durdu. Kara madde derin uzayı kapladığı ve galaksileri birbirine yapıştırdığı varsayılan görünmez bir maddedir. Gelecek yıl İtalya’nın merkezindeki bir mağaranın derinliklerine gömülü olan, içi sıvı dolu bir fıçı bu esrarı aydınlatacak. Uluslararası fizikçilerin oluşturduğu bir ekibin hazırladığı XENON100 adı verilen basit bir deney, çok iddialı bir amaca hizmet ediyor. Hedef, bir parça kara maddenin -WIMP olarak biliniyor (weakly interacting massive particles) -sıvı ksenon atom çekirdeğine çarpıp, ışık ve elektrik şarjını tetiklediği anı kaydetmektir. Xenon ekibi lideri ve Columbia Üniversitesi’nden fizikçi Elena Aprile , “Bu olayları görme şansımız çok kuvvetli” diye konuşuyor.
Son kuramlara ve gözlemlere göre evrende, normal dünyayı oluşturan atomik maddenin 6 katı kadar kara madde vardır. Sayılmayacak kadar çok sayıda (milyarlarca) kara madde parçacığı saniyede bir Yeryüzü’den geçip gitmekle birlikte (hatta insanların içinden bile geçip gidibiliyor) görülmezler; çünkü bunların elektrik şarjı yoktur ve atomik madde ile nadiren etkileşime girer. O zaman geriye tek bir yol kalıyor; o da bunları yakalamak için tuzak kurmak.
Dünyada şu anda bilim adamlarından oluşan 10 ekip başıboş gezen WIMP’lerin sıradan maddenin atomuna çarptığı anı görüntülemek için deney yapıyor. Ancak en son XENON projesi bunların içinde en hassası. Deneylerin hepsi toprağın altında yapılıyor. Burada amaç dedektörleri geri plan radyasyonundan korumak. İtalyan’ların Gran Sasso Ulusal Laboratuvarı bir dağın 1.380 metre altındaki mağaranın içinde bulunuyor.
XENON 100, daha önceki XENON 10 deneyinin ölçek olarak daha geniş tutulmuş versiyonu. Bu deney, WIMP’leri yakalamak için sıvı ksenon -oda sıcaklığında süreduran bir gaz- kullanıyor. Dedektör ise koruyucu bir kasanın içine gizlenmiş, paslanmaz çelikten bir silindir. İçinde -140 derece Fanrenheit’a kadar soğutulmuş 150 kg ksenon bulunuyor. Ksenonun en önemli özelliği WIMP’in atomlarından birinin çekirdeğine çarptığı zaman kısa bir ışık çakması yaratması. Silindirin dibinde bir takım sansör, bu sinyali kaydederken, üst taraftaki sensörler WIMP’ten çıkan elektronların kısa kaçış serüvenini tespit edecek. Bilim adamları iki sinyali okuyarak ve bu ikisi arasındaki süre farkını ölçerek çarpma noktasını silindirin içindeki bir noktayı üç boyutlu olarak sabitleyebilecekler.
Karamadde yalnızca WIMP’lerden oluşmuyor. Kuramcılar başka kara madde parçacıklarının da olduğunu söylüyor. Ancak bunların varlığı kanıtlanırsa parçacık fiziği konusundaki eksik halka tamamlanmış olacak.
DENİZLERDE NÜFUS SAYIMI
Okyanuslarda neler yaşıyor? 2000 yılında bu aldatıcı ancak basit soru 650 milyon dolarlık bir projenin ortaya çıkmasına neden oldu. Bu proje denizlerdeki bitkiler, hayvanlar, bakteriler, ve mantarların kataloğunun çıkartılmasını öngörüyor. “Okyanuslardaki yaşamın çeşitliliği konusunda en ufak bir fikrimiz yok” diye konuşan Rutgers Üniversitesi’nden biyoloğ Fred Grassle, “Bunlar mercan kayaları, derin deniz dipleri veya insanların yazlıklarının bulunduğu kıyı şeridinde bulunabilir” diyor. Yok olma tehlikesi altında bulunan türleri ve doğal çevreyi tespit etmesine yardımcı olan nüfus sayımı okyanus kaynaklarının daha iyi korunmasına da destek sağlayacak. Yeni keşfedilen yaratıklar ayrıca ilaç sanayi veya sanayi uygulamaları için altın madeni oluşturabilecek.
Dünyanın denizlerindeki tüm canlıların sayımı zaman ve emek yoğun bir çalışma olduğu için 80 ülkeden gelen bilim adamları denizleri kontrol altında tutulabilir 17 alt bölgeye ayırdılar.
Deniz bilimciler planktonları avlamak için ince ağlardan yararlanıyor; büyük deniz yaratıklarının göç yollarını araştırmak için hayvanları etiketliyor; mikropların DNA’larının dizilimlerini çıkartıyor; deniz dibi yaratıklarını incelemek için deniz tabanlarını tarıyorlar.
Bu sayımın ölçeği ve kapsamı daha önceki biyolojik araştırmaların çok ötesinde. Bu on yıllık projenin 7 yılının tamamladığına dikkat çeken Grassle çalışmanın program çerçevesine uygun olarak sürdürüldüğünü belirtiyor.
YAPAY YAŞAM
19990’lı yılların ortalarında Craig Venter, kendisinin ve ekibinin, merkezi yönetime bağlı bilim adamlarının oluşturduğu ekipten çok daha uzun süre önce insan genomunu çözdüğünü açıklayarak büyük ün kazandı. Ancak Venter bu ekip ile ilişkisini kesmedi.
Ancak Venter, insan genomu kadar önemli başka bir konu ile de ilgileniyor. Venter’in kurduğu Synthetic Genomics isimli biyoteknoloji şirketi, sıfırdan genom yaratmaya uğraşıyor. Venter, anılarını topladığı “Life Decoded” isimli kitabında, “Yapay bir yaşam yaratarak yaşamın yazılımını anlamaya çabalıyoruz” diyor.
Venter bu planı ilk kez 2002 yılında dünya kamuoyuna duyurdu. Bu tarihten bugüne dek projesinden vazgeçmiş değil. Bu planın ilk aşaması şöyle: Bir mikrobun laboratuvar ortamında yaşayabilmesi için ihtiyacı olan en az sayıdaki geni tespit edilecek. Bilim adamları ikinci aşamada bu minimum miktardaki genomu işlenmemiş hammaddeden sentezleyerek taşıyıcı bir hücrenin içine yerleştirecek. Genom, burada kendi proteinlerini üreterek zaman içinde hücreyi yeni bir yaratığa dönüştürecek.
Venter, minimal genomu üretmek için Mycoplasma genitalium adı verilen mikrop üzerinde odaklanıyor. Bu mikrop idrar yollarında enfeksiyona yol açar. Venter ve ekibi bu parazit mikrobun 482 adet geni (insanlarda gen miktarı yaklaşık 18.000) olduğunu tespit ettiler.. Daha sonra bu genleri tek tek analiz ederek mikrobun hayatta kalması için kaç tanesinin gerekli olduğunu araştırdılar. Geçen yıl M.genitalium’un 100 geni olmadan da hayatta kalabildiğini gözlemlediler. Venter “Şimdi kaç geni tek tek yok edebileceğimizi biliyoruz. Ama aynı anda kaç geni ortadan kaldırabileceğimizi henüz bilmiyoruz” diyor. Eğer geride kalan 382 gen yaşamın sürdürülebilmesi için yeterliyse , Venter ve ekibi bunlardan bir genom oluşturarak bir hücrenin içine yerleştirecek.
Venter, bugüne dek kimsenin bakteriyel genomu başarıyla nakledemediğinin farkında. Ve bu nakil işleminin başarıyla sonuçlanmama olasılığı çok yüksek. Venter bu konuda görüşlerini şöyle dile getiriyor: “Hücreler genellikle içlerine enjekte edilmiş başka bir hücrenin DNA’sını
sevmezler. Ancak geçen haziran ayında ekibim Mycoplasma mycoides’in içinden çıkarttıkları genomu Mycoplasma capricolum mikrobunun içine yerleştirdiler. Bu ikisi akraba olmakla birlikte, farklı bir türdür. Yapılan testlerde alıcı bakteri kendi genomunu kaybederken, donör genomu baskın olmaya başladı. Bu deney, bu alanda bir devrimdir.”
İlk sentetik türü birkaç ay içinde elde etmeyi uman Venter, bu çalışmayı yeni bir çeşit genetik mühendislik olarak yorumluyor