Evrim araştırmalarına yeni boyut: Soyu tükenmiş canlıların robotları yapılıyor

Sudan karaya geçişin sırrını çözebilir.

Araştırmacılar, "paleodan esinlenen robot" çalışmalarında çamur zıpzıpı gibi karada yürüyebilen balıklardan ilham alıyor (Wikimedia Commons)
Araştırmacılar, "paleodan esinlenen robot" çalışmalarında çamur zıpzıpı gibi karada yürüyebilen balıklardan ilham alıyor (Wikimedia Commons)
TT

Evrim araştırmalarına yeni boyut: Soyu tükenmiş canlıların robotları yapılıyor

Araştırmacılar, "paleodan esinlenen robot" çalışmalarında çamur zıpzıpı gibi karada yürüyebilen balıklardan ilham alıyor (Wikimedia Commons)
Araştırmacılar, "paleodan esinlenen robot" çalışmalarında çamur zıpzıpı gibi karada yürüyebilen balıklardan ilham alıyor (Wikimedia Commons)

Bilim insanları milyonlarca yıl önce soyu tükenmiş canlıların robotlarını yapmak için kolları sıvadı. Çeşitli disiplinleri bir araya getiren çalışmaların, evrimsel sürecin kritik noktalarını daha iyi anlamayı sağlaması bekleniyor. 

Mühendisler uzun zamandır bugün yaşayan hayvanların robotlarını yapıyor veya onların bazı becerilerinden esinlenen teknolojik cihazlar geliştiriyor. 

Soyu tükenmiş canlıların bazı özelliklerini daha iyi anlamak için de robotlar üretildiği olmuştu. 

Fakat Cambridge Üniversitesi liderliğindeki bir ekip, soyu tükenmiş hayvanların bütün vücudunun robotunu üreterek nasıl hareket ettikleri gibi temel soruların yanıtlanabileceğini savunuyor.

Science Robotics adlı hakemli dergide dün (23 Ekim) yayımlanan makalenin yazarları, robotik, paleontoloji ve biyoloji alanlarını bir araya getirerek evrimin sudan karaya geçiş gibi dönüm noktalarına ışık tutmayı umuyor. 

Çalışmanın ortak yazarı Michael Ishida "Paleontologlar eski fosilleri inceleyerek kalça ve pelvis eklemlerin yapısı hakkında ipuçları ediniyor ancak sadece fosillerden öğrenebileceklerimizin bir sınırı var" diyerek ekliyor:

İşte bu noktada robotlar devreye giriyor; özellikle omurgalıların hareket etme biçimindeki büyük değişimleri incelerken araştırmadaki boşlukları doldurmamıza katkı sağlayabilirler.

Araştırmacılar halihazırda soyu tükenmiş balık fosillerinden ve bugün hem karada hem de suda yaşayan çamur zıpzıpı gibi hayvanlardan ilhamla bir robot tasarlıyor. 

Robot tamamlandığı zaman omurgalıların sudan karaya nasıl geçtiği sorusunu yanıtlamaya katkı sunması bekleniyor.

Bilim insanları bu tür robotların uçma becerisinin evrimi ve bazı hayvanların dört ayak üzerinden iki ayak üzerinde yürümeye nasıl geçtiği gibi sorulara da cevap vermesini umuyor. 

Ishida bilgisayar simülasyonlarının bu çalışmalarda önemli olduğuna değiniyor fakat robotların, tarih öncesi hayvanların hareketlerini fiziksel ortamlarda test etme imkanı tanıyacağını ekliyor. 

Araştırmacılar bu robotların henüz ortaya çıkmamış türler hakkında da fikir verebileceğini düşünüyor. Ishida "Karşımızda insanların yanında yaşayan hayvanlar veya iklim değişikliğiyle yaşayan hayvanlar gibi yeni evrimsel baskılar var" diyerek ekliyor:

Geçmişteki evrimsel baskıların bir dizi farklı türe nasıl yol açtığını anlarsak belki gelecekte ne olacağına dair bir fikir edinebiliriz.

Sözkonusu "paleodan esinlenen robot" çalışmaları henüz ilk aşamalarında fakat ekip gelecek yıl bazı çıktılar elde etmeyi umuyor.

Independent Türkçe, Guardian, Interesting Engineering, Science Robotics



Gen düzenlemede çığır açıcı adım: Binlerce "DNA butonu" geliştirildi

Araştırmacılar, vücudun geri kalanına zarar vermeden genleri kontrol etmeyi başardı (Pixabay)
Araştırmacılar, vücudun geri kalanına zarar vermeden genleri kontrol etmeyi başardı (Pixabay)
TT

Gen düzenlemede çığır açıcı adım: Binlerce "DNA butonu" geliştirildi

Araştırmacılar, vücudun geri kalanına zarar vermeden genleri kontrol etmeyi başardı (Pixabay)
Araştırmacılar, vücudun geri kalanına zarar vermeden genleri kontrol etmeyi başardı (Pixabay)

Dünya çapında önde gelen kuruluşlardan bilim insanları, farklı hücre tiplerindeki gen ifadesini nokta atışıyla kontrol etme yöntemi geliştirdi. Yapay zekanın imzasını taşıyan gelişme, genetik hastalıkların tedavisinde çığır açıcı bir adıma işaret ediyor. 

Canlıların vücudundaki tüm hücrelerde aynı genetik kod, yani DNA var. Fakat hangi genlerin aktive olduğu hücrenin işlevine göre değişiyor. 

Cis-düzenleyici elementler (CRE) denen "DNA butonları", bu süreci kontrol ederek doğru genlerin doğru zamanda harekete geçmesini sağlıyor.

Bilim insanları son yıllarda atılan adımlar sayesinde canlı hücrelerdeki genleri değiştirebiliyor. Ancak genleri organizmanın tamamından ziyade, spesifik hücre tiplerinde "açıp kapatmak" epey zorlu bir iş.

Bunun en temel nedeniyse farklı görevlere sahip CRE'lerin nasıl davranacağının kestirilememesiydi. Örneğin insan genomunda binlerce farklı CRE var ancak bunların "dilini" çözemeyen bilim insanları sürece istedikleri gibi müdahale edemiyordu. 

Jackson Laboratuvarı, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'yle (MIT) Harvard Üniversitesi'ne bağlı Broad Enstitüsü ve Yale Üniversitesi'nden araştırmacılar, bu sorunun üstesinden gelmek adına yapay zekaya başvurdu.

Önde gelen hakemli dergi Nature'da dün (23 Ekim) yayımlanan çalışmayı yürüten ekip, derin öğrenme yöntemiyle CRE aktivitesini tahmin edebilen bir yapay zeka modeli geliştirdi. 

Bilim insanları kan, karaciğer ve beyin hücrelerindeki CRE aktivitesini ölçümlerini kullandı. Bu sayede model, insan genomundan yüzbinlerce DNA dizisiyle eğitildi.  

Eğitimin ardından yapay zeka, neredeyse sonsuz sayıda farklı kombinasyonlara girebilen dizilimlerdeki CRE aktivitelerini isabetli bir şekilde tahmin etti.

Araştırmacılar daha sonra başka bir platform kullanarak seçilen hücre tiplerindeki gen ifadesini kontrol edebilen binlerce yeni CRE tasarladı.

Bu sentetik CRE'leri canlı hayvanlar üzerinde test eden ekip bir proteini, gelişim aşamasındaki zebra balıklarının sadece karaciğerinde aktive etmeyi başardı. 

Başka hücre ve dokuları etkilemeden sadece bir bölgedeki genleri kontrol etmeyi mümkün kılan bu gelişme, çeşitli genetik hastalıklara karşı yeni tedaviler geliştirilmesini sağlayabilir.

Jackson Laboratuvarı'ndan çalışmanın ortak başyazarı Ryan Tewhey "Bu teknoloji, önceden tanımlanmış işlevlere sahip yeni düzenleyici unsurların yazılmasına giden yolu açıyor" diyerek ekliyor:

Bu tür araçlar temel araştırmalarda değerli olacak. Fakat bunlar aynı zamanda çok spesifik hücre tiplerinde gen ifadesini kontrol etmek için tedavi amacıyla da kullanılabilir ve önemli biyomedikal etkiler de yaratabilir.

Independent Türkçe, Interesting Engineering, Genetic Engineering & Biotechnology News, Nature