BilimGenelMakaleler

Mayalamaktan, Klonlamaya: Biyoteknoloji

Biyoteknoloji Nedir?

İlk kez Karl Ereky tarafından “Biyolojik sistemler yardımıyla hammaddelerin yeni ürünlere dönüştürüldüğü işlemler” olarak tanımlanan biyoteknoloji, günümüzde DNA teknolojisi yardımıyla bitki, hayvan ve mikroorganizmaları geliştirmek, ihtiyaçlarımızı karşılayacak kadar doğal olarak var olmayan, yeni ve az bulunan maddeleri elde etmek için kullanılan teknolojilerin bütünü olarak tanımlanır. Biyoloji, moleküler biyoloji, hücre biyolojisi, genetik, fizyoloji, mikrobiyoloji, fizik, kimya, biyokimya gibi farklı disiplinleri bir araya getiren biyoteknoloji multidisipliner bir bilimdir.

Biyoteknoloji, günümüzde her ne kadar dile getirilmeyen ve bilinmeyen bir terim olsa da aslında hayatımızın her yerinde karşımıza çıkan, yediğimiz yoğurttan kullandığımız ilaçlara, yapay organlardan klonlara birçok alanda yer kaplayan biyolojik sistem, bilim ve mühendisliğin ortak ürünüdür.

 Biyoteknoloji’nin Gelişimi

Biyoteknolojinin hayatımıza kısa süre önce girdiğini düşünebilirsiniz fakat baktığımızda MÖ 1700’lü yıllarda örnekleri karşımıza çıkmıştır.

Geleneksel dönem olarak adlandırdığımız dönemde ekmek, peynir, yoğurt, alkol, sirke, şarap gibi fermantasyon ürünlerinin bir kısmının bilinçli, bir kısmının şans eseri olarak ortaya çıkmasıyla biyoteknoloji uygulamaları başlamıştır. Mesela peynir yapımından bahsedelim; sütü pıhtılaştırabilen en önemli materyal ‘rennet’ adı verilen, sığır midesinden elde edilen proteindir. Eski çağları düşündüğümüzde ise insanların elde ettiği sütlerini sığır midesinde saklayıp korumaya çalışırken, tesadüf eseri sütün peyniri pıhtılaştırdığını ve peynirin ortaya çıktığını bir hipotez olarak ele alabiliriz.

Biyolojik sistemlerin endüstride yer almaya başlaması ile ara dönem başlamıştır. Bu dönem yaklaşık 1940-1973 yılları arasını kaplar. Bu dönemde de yine genomlar üzerinde büyük değişiklikler yapılmadan enzim, protein, antibiyotik gibi ürünlerin üretimine başlanmıştır. Genomlarda köklü değişiklerin olmamasından ötürü bu dönem de aslında fermantasyon teknolojisinin devamı niteliğindedir.

DNA’nın yapısı ve fonksiyonlarının açığa çıkıp üzerinde değişiklikler yapılabilmesi ile modern dönem dediğimiz, günümüz biyoteknoloji dönemi başlamıştır. Eğer DNA hakkında birkaç şey söylersek neden onun sayesinde dönem atladığımızı anlayabiliriz. DNA biz canlıların genetik materyalidir, saç renginden göz rengine, boyumuzdan ırkımıza kadar tüm bilgileri içinde barındıran nükleik asit diyebiliriz. Bilim insanlarını daha da heyecanlandıran şey ise ilk olarak bakteride buldukları bu yapının bitkide hayvanda ve hatta insanda da aynı yapıda olmasıdır. Kısaca şunu söyleyebiliriz ki aslında DNA evrensel bir koddur.

Tüm bu gelişmeler ardından şu fikir ortaya çıktı; eğer genetik kod canlılarda aynı ise, fonksiyonlarını bildiğimiz genleri bir canlıdan başka bir canlıya transfer ederek, genetik düzeltmeler ya da onarımlar yapabiliriz. Tam da bu düşünceyle modern dönem çok daha fazla önem kazandı.

Bu dönemin ilk uygulaması insülin hormonunun bakteriler ile üretilmesi ve ardından piyasaya sürülmesidir. Günümüzde ki 380 milyonu bulan şeker hastasının kullandığı insülin hormonunun %99’u bakterilerle üretilmektedir. Ardından hepimizin bildiği ilk antibiyotik olan Penisilin keşfedilmiştir.  Bunun gibi birçok örnekten bahsedebiliriz fakat daha ileriye gidip, şimdi ki uygulamalarına değinmek istiyorum.

1980’li yıllarda DNA’nın kopyalanarak üretilmesi sağlandı, buna biz PCR tekniği diyoruz. Aslında PCR’dan ayrı bir şekilde daha ayrıntılı bahsetmek, bu büyük keşfin daha iyi anlaşılması adına çok daha iyi olacaktır fakat bu yazımda kısaca değineceğim.

PCR

PCR (polimeraz zincir reaksiyonu), herhangi bir organizmada ki DNA’nın istenen bölgesinin çoğaltılması işlemidir. İlk başlarda bu yöntemle belirli genin ufak bir parçasını elde ederken, günümüz şartlarında birkaç saat içinde milyonlarca geni kopyalayabiliyoruz. PCR reaksiyonuna bakacak olduğumuzda ilk olarak denatürasyon dediğimiz yüksek sıcaklıkta iki DNA zincirinin birbirinden ayrılması gerçekleşir. Ardından hibridizasyon yani primerlerin DNA’ya bağlanması ve polimerizasyon dediğimiz zincirin uzaması ile belirli sayıda tekrarlanması gerçekleşir. Nerelerde PCR kullanırız dersek; hastalık tanılarında, nokta mutasyon belirlenmesinde, adli tıpta, kanser oluşumu ve nedenlerinde gibi birçok farklı yerde kullanırız.

Biraz da hepimizin duyduğunu düşündüğüm Dolly’den bahsedelim. 3 annesi olan ilk hayvan Dolly, 5 Temmuz 1996’da dünyaya geldi. Dolly’nin 3 annesinin de farklı görevleri vardı. Annelerin birinden yumurta hücresi, diğerinden hücre çekirdeği elde edildi ve 3.anne ise Dolly’i doğuma kadar rahminde taşıdı. Somatik Hücre Nükleer Transfer tekniği denen bu yöntemle klonlanan ilk canlı olan Dolly, 11-12 yaşına kadar yaşaması beklenirken 6 yaşında artrit (eklem iltihaplanması) oluşumu ve ardından akciğer hastalığınında başlamasıyla 14 Şubat 2003’te ötenazi yapıldı.

Biyoteknolojinin Yararları ve Zararları

Biyoteknoloji düşünüldüğünde yararları ağır basan bir bilimdir. Bugünü düşünecek olursak salgın ve bulaşıcı hastalıkların erken teşhisinde biyoteknoloji öne çıkmıştır. Şu an da Covid-19 teşhisi için bu virüse özel PCR kitleri üretilip kullanılmaktadır. Yine günümüzde var olan down sendromu, hemofili, orak hücreli anemi gibi genetik hastalıkların tedavisi için biyoteknoloji kullanımı şarttır. Tasarlanmış genler yardımıyla yeni meyve ve sebze üretimi gerçekleştirilip, tarıma katkı sağlanabilir. Mesela ABD’de yetiştirilen mısır, pamuk ve soya fasulyesinin %90’ından fazlası biyomühendislik uygulamalarının ürünüdür. Verebileceğim yiyecek piyasasından bir diğer örnek ise, 2019 yılında AquaBounty şirketinin, Indiana’da tasarlanmış somon yumurtaları üretip ithal etmek için FDA’dan onay almasıdır.

Biyoteknoloji hayatımıza birçok yenilik ve yarar sağlasa da bazı zararlarında meydana gelmesine neden olmaktadır. Özellikle de kötü ellere geçmiş bilgiler, en kötü senaryo olabilecek biyolojik silah yapımına neden olabilir. Başka zararlarından bahsedecek olursak, yapılacak bazı çalışmalar sonucunda bir türün yok olmasına ve ardından besin zincirinin bozulmasına neden olabiliriz, ve bu da ekosistemin bozulmasına kadar gidebilir. Biyoteknoloji kullanımıyla toksik atıkların artması ile çevre kirliliği meydana gelmesi de yine bu alanın zararlarındandır. Durum böyle olunca çoğu ülke gerek insan üzerinde yapılacak gerekse zararı büyük olabilecek deneyleri yasaklamıştır.

Kaynaklar

  • Kayıhan C. Biyoteknoloji: On Bin Yıllık Serüven, PİVOLKA, Nisan 2018, Cilt: 8, Sayı: 27
  • https://tr.wikipedia.org/wiki/Biyoteknoloji
  • https://acikders.ankara.edu.tr/pluginfile.php/112107/mod_resource/content/0/Biyoteknolojiye%20Giri%C5%9F.pdf
  • https://www.vona-int.com/tr/biyoteknoloji-nedir
  • https://cmabiotechnology.com/biyoteknoloji-nedir/

Ayşe Bilgili

Celal Bayar Üniversitesinde Biyomühendislik öğrencisiyim. Okumayı ve araştırmayı seviyorum. Öğrendiklerimden bir parça başkalarını da bilgilendirebilmek harika olacak diye düşünüyorum. İnanıyorum ki bilgi de mutluluk gibi paylaştıkça çoğalır.

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir