Ayna Yaşam

Moleküler düzeyde biyolojinin asimetrik bir yapıya sahip oluşu, yeryüzündeki yaşamın en gizemli özelliklerinden biridir.

Tıpkı insanın sağ ve sol eli gibi, bazı moleküller de birbirinin ayna görüntüsüdür. Aynı atomlardan oluşsalar ve aynı kimyasal formüle sahip olsalar da, üç boyutlu uzaydaki atom dizilişleri ayna simetrisi sergiler. Bu özellik, Eski Yunanca’da ‘el’ anlamına gelen kheir kelimesinden türetilmiş kiralite (veya kirallık, İngilizce: chirality) olarak adlandırılır. Dolayısıyla, üç boyutlu yapılarına bağlı olarak bu türden moleküller, sol-elli veya sağ-elli olarak sınıflandırılır. 

Şimdi daha da ilginç bir noktaya gelelim: Yaşam, moleküler düzeyde her iki ayna biçimini kullanmak yerine, tutarlı şekilde yalnızca birini seçer. Örneğin, DNA ve RNA molekülleri daima sağ-elli nükleotitlerden, proteinler ise yalnızca sol-elli amino asitlerden oluşur. Bu yüzden, yaşamın temelde asimetrik olduğunu söyleyebiliriz. Moleküllerin yalnızca tek bir kiral biçimde var olması durumuna, homokiralite denir. 

Yaşamın neden homokiral bir düzene evrildiği, bilimin cevap aradığı temel sorulardandır. Ünlü Fransız kimyacı ve mikrobiyolog Louis Pasteur'ün 1848'deki kiralite ve homokiraliteyi keşfedişinden bu yana geçen sürede moleküler biyolojide yaşanan tüm gelişmelere rağmen, bu temel sorunun cevabı hâlâ bulunabilmiş değil. 

Şimdi, bir adım ileriye gidip, yaşamın tüm moleküler yapı taşlarının tersine çevrildiği bir dünya hayal edelim; başka bir deyişle, tüm biyomoleküllerin doğada gözlenen kiralitenin karşıt biçiminde düzenlendiği bir dünya. Böyle bir senaryoda, tanıdığımız biyolojinin tam anlamıyla bir ayna yansıması ortaya çıkmaktadır. Bu kavram, ayna yaşam (mirror life) olarak adlandırılır.

(Not: ‘Ayna molekül’ tek başına ters yönde monte edilmiş bir yapı taşıyken, ‘ayna yaşam’ tüm parçaları ters çevrilmiş, kendini çoğaltma kapasitesine sahip bir biyolojik sistemdir.)

Ayna yaşamı geliştirme perspektifi, modern biyobilimi temel etik sorularla yüzleşmek zorunda bırakıyor: Böyle bir girişim hangi potansiyel tehditleri beraberinde getirir? Ayna yaşam araştırmaları insanlığa çığır açıcı teknolojiler sunabilir mi—yoksa kontrolümüzü aşacak güçleri harekete mi geçiririz? Tıpkı Goethe’nin ünlü Büyücünün Çırağı şiirinde gibi, kontrol edemeyeceğimiz güçleri kurcalayarak, öngörülemeyen bir felaketin kapısını mı aralarız?

 *   *   *

Günümüzde sentetik hücre araştırmaları ağırlıklı olarak, doğal kiraliteyi koruyacak şekilde, hücreleri veya bileşenlerini cansız malzemeler kullanarak sıfırdan inşa etmeye odaklanmaktadır. Henüz tamamen sentetik bir hücre oluşturulmamış olsa da, bu hedefin artık çok uzak olmadığı düşünülmektedir. Elbette, eğer doğal kiraliteye sahip moleküllerden bir hücre inşa edilebiliyorsa, ayna görüntüsü moleküller kullanılarak da prensipte benzer yöntemlerle bir ayna hücre üretmek mümkün olacaktır.

Doğal yaşam, 3,5 milyar yılı aşkın bir süredir Dünya'nın ekosistemleriyle uyum içinde evrilerek bugünkü biçimini almıştır. Buna karşılık, insan yapması ayna yaşamın doğal organizmalarla aynı biyolojik kurallara tabi olacağını söylemek güçtür; doğal ve ayna yaşamın birbiriyle nasıl bir etkileşime gireceği tam bir bilinmezdir. Bu etkileşim, biyokimyasal uyumsuzluklar nedeniyle zararsız sonuçlanabileceği gibi, ciddi ekolojik tahribatlara ve sağlık sorunlarına da yol açabilir.

Laboratuvardan doğaya sızan ayna organizmalar, doğal avcılar tarafından tanınmama ve yerli türlerle rekabet edebilme avantajıyla, mikroorganizmalardan bitki ve hayvanlara kadar uzanan geniş bir canlı yelpazesini yerinden etme veya tamamen yok etme riski taşır. Böyle bir senaryo, besin zincirlerinin kırılmasına ve biyolojik çeşitliliğin dramatik bir şekilde azalmasına neden olabilir.

Bağışıklık sistemimiz, doğal kiraliteye sahip patojenleri tanıyıp bunlara karşı savunma geliştirecek şekilde evrimleşmiştir. Oysa ters çevrilmiş moleküler yapıdaki bir ayna bakteri, bu tanıma mekanizmalarının tamamen dışında kalacağı için bağışıklık sistemimiz tarafından fark edilmeyebilir.

Patojen ayna organizmaların konakçı sistemlerle nasıl bir etkileşim kuracağına dair belirsizlik oldukça yüksektir. Böyle bir durumda immün yanıt tetiklenmeyeceğinden, vücudun etkili bir şekilde mücadele edemeyeceği enfeksiyonlar ortaya çıkabilir. Bu da ciddi hatta ölümcül sonuçlar doğurabilecek bir zafiyet anlamına gelir.

*   *   *

Ayna yaşamın henüz keşfedilmemiş topraklarına adım atarken, sorumlu araştırma anlayışı her zamankinden daha büyük önem taşımaktadır. Bilim dünyası bu konuyu sayısı giderek artan çalışmalarla ele almaya başlamıştır; gelecekteki bilimsel, akademik ve sosyal tartışmaların bu diyaloğu daha da zenginleştireceği öngörülmektedir.

2024 ile 2025 yıllarında, farklı disiplinlerden araştırmacı, fon sağlayıcı ve uzmanlar, yaptıkları toplantı ve derledikleri raporlarda, ayna bakterilerin önümüzdeki 15-30 yıl içinde üretilebileceğini; bu alana yönelik kaynak ayrılması ve yoğun çaba gösterilmesi durumunda ise, sürecin çok daha erken tamamlanabileceğini öngörüyorlar. Aynı kişiler, ayna yaşamın ciddi risk teşkil etmeyeceği ikna edici şekilde gösterilinceye dek, ayna yaşamın oluşturulmaması gerektiğini duyurdular.

Ne var ki tartışmalar, sona ermek bir yana, hararetini korumaktadır. Bilim camiası, araştırmaların hangi noktada sınırlandırılması gerektiği konusunda ortak bir görüşe varabilmiş değildir. Öyle ya, bir taraftan etik sınırları belirleyen düzenlemelere ihtiyaç duyulurken, diğer taraftan bilimsel araştırmaların gereksiz kısıtlamalarla sekteye uğramaması da aynı ölçüde önemlidir. Her ne kadar uluslararası düzeyde bağlayıcı anlaşmaların gerekliliği pek çok aktör tarafından dile getirilmiş olsa da, bu tür düzenlemelerin kötü niyetli kişi veya gruplar tarafından görmezden gelinme ihtimali varlığını korumaktadır.

*   *   *

Kiralitenin insan yaşamı açısından hayati önemini vurgulamak için Talidomid faciasını hatırlamak yeterlidir. Bu ilacın yol açtığı yıkıcı sonuçlar, küresel ölçekte bir trajediye dönüşerek yalnızca tıp dünyasını ve farmakolojiyi değil, aynı zamanda toplumun derin katmanlarını da sarsmış, bilimsel ve etik farkındalıkta kalıcı izler bırakmıştır.

Talidomid, ilk olarak 1953 yılında İsviçreli ilaç şirketi Ciba tarafından bir sakinleştirici olarak sentezlenmişti. Ancak Ciba’nın 1954’te bu bileşikten vazgeçmesinin ardından, ilacın hakları bir Batı Alman şirketi tarafından devralındı. Başlangıçta yalnızca sedatif özellikleri nedeniyle geliştirilen Talidomid, kısa süre içinde hamile kadınlarda sabah bulantılarını hafifletmek amacıyla da pek çok ülkede pazara sunuldu.

Daha sonra—ancak çok geç—anlaşılacağı üzere, Talidomid molekülü (kimyasal formülü: C₁₃H₁₀N₂O₄), birbirinin ayna görüntüsü (kiral) olan iki farklı üç boyutlu forma sahipti. Her iki form da sakinleştirici özellik gösterse de, sol-elli kiral versiyonu, embriyolarda anjiyogenezi (yeni kan damarı oluşumunu) baskılayarak yapısal anomalilere yol açan güçlü bir ‘teratojen’di. İşte bu nedenle, ilacın kullanımına bağlı olarak bebekler ciddi fiziksel sakatlıklarla doğuyordu. Bazı vakalarda bebekler tamamen uzuvsuz doğarken, bazılarında ise eller veya ayaklar doğrudan gövdeye bağlıydı. Diğer anomaliler arasında yanlış şekillenmiş kulaklar, gözler, kalp, cinsel organlar ve diğer iç organlar yer alıyordu. Bu yıkıcı sonuçlar, Talidomid'in 1961-1962 yılları arasında dünya çapında piyasadan toplatılmasına yol açtı.

Hamilelik sırasında Talidomid kullanımından etkilenen embriyo sayısının 10.000’in üzerinde, hatta 20.000’e kadar olduğu tahmin edilmektedir. Bu embriyoların yaklaşık %40’ı doğum sırasında veya hemen sonrasında yaşamını yitirdi. Hayatta kalanlar ise genellikle uzuvlar, gözler, idrar yolları ve kalp gibi bölgelerde ciddi gelişim bozukluğu yaşadı/yaşamaktadır.

Talidomid trajedisi, tek bir molekülden kaynaklandı. Cansız bir molekülün dahi bu denli büyük bir felakete yol açabildiği ortadayken; çok daha karmaşık, canlı ve çoğalabilen ayna görüntüsü organizmaların potansiyel etkileri, bilim dünyasının en üst düzeyde dikkatle incelemesi gereken bir konudur. Bu nedenle, önleyici politikaların derhal ve etkin bir şekilde hayata geçirilmesi hayati önem taşımaktadır.