Laboratuarlarda Canlı Hücre Yapılabilir mi?

Laboratuarlarda Canlı Hücre Yapılabilir mi?

Biz, "Hayat nedir?" sorusuna cevap aramayacağız? Çünkü, hayatın mahiyeti üzerinde yüzyıllardır süregelen felsefi ve ilmi tartışmaları bir kaç sayfada ne sonuçlandırmak ve ne de özetlemek mümkündür. Biz tartışmamızı daha ziyade, biyolojik manada canlı ve cansız ayrımıyla, bunlar arasındaki farklılıklara ve bu farklılıkların devamını sağlayan faktörler üzerine bina edeceğiz.

Bütün canlılar, cansız moleküllerden ibarettir. Canlı varlıklarda bulunan bileşikleri teker teker incelediğimiz zaman, onların da diğer cansız kimyevi bileşiklerle aynı kanunlara tabi olduğu görülür. Fakat, canlılarla cansızları karşılaştırdığımız zaman, önemli farklılıkların olduğunu görürüz.

Canlıları cansızlardan ayıran en önemli farklılık, üremeleri ve kendine benzeyen bir neslin devam etmesini sağlamalarıdır. Üreme esnasında, o türün bütün özellikleri DNA adı verilen dev moleküllerde nesiller boyu muhafaza edilmektedir. Mesela, bazı bakteriler milyonlarca yıl hiç bir değişikliğe uğramadan günümüze kadar gelmişlerdir. Bir canlı varlığa ait bütün özellikler, DNA molekülleri üzerine yazılmıştır. İnsanoğlu yazılarını taşlar ve metaller üzerine yazarak zor muhafaza ederken, bir bakteri DNA'sı üzerine kader kalemiyle tanzim edilen şifreler, milyonlarca yıldır hiç değişmeden kalmıştır. En küçük bir canlı dahi, devamlı çoğalarak neslini aynen devam ettirirken, en büyük cansızların, mesela bir dağın bir başka dağı doğurduğu görülmemiştir.

Canlılar, kimyevi bileşim bakımından oldukça zengin ve karmaşık yapıdadırlar. Mesela, çok basit bir bakteri olan ve ağırlığı gramın beş yüz milyarda biri kadar gelen bir Escherichia coli (Eşerişia koli) hücresinde 5000 çeşit bileşik bulunmaktadır. Bunların 3000 çeşidini proteinler, 1000 kadarını nükleik asitler, geride kalan kısmını da yağlar ve küçük bileşikler teşkil eder. E. coli'de bulunan protein molekülleri aynı işi yapsalar bile, insanlar ve diğer canlı türlerindeki proteinlerle aynı değildir. Her tür kendisine has farklı kimyevi yapıda protein ve nükleik asit moleküllerine sahiptir. Bütün canlı türlerinde bir trilyon farklı protein ve on milyar civarında değişik nükleik asit olduğu tahmin edilmektedir. Bu protein ve nükleik asitler, molekül ağırlıkları hidrojen atomunun 5-10 bin ila birkaç milyon katına ulaşan büyük moleküllerdir.

Canlılarda bir başka olağanüstü özellik de, bu kadar çeşit ve sayıdaki moleküllerin çok kısa bir zamanda ve basit maddelerden yapılmalarıdır. Yine, E. coli örneğini verelim: Bu bakteri yalnız su (H2O), amonyum iyonu (NH4) ve glikoz (C6H12O6) ihtiva eden bir ortamda üreyebilmektedir. Her bir E. coli hücresi yirmi dakikadan az bir sürede bölünerek iki E. coli hücresi meydana gelir. Her iki hücre de birbirinin aynısıdır. Yani, yirmi dakika içinde hücre tarafından su, amonyum iyonu ve glikoz gibi üç basit bileşikten 500 çeşit melokül bir arada ve ihtiyaç duyulan oranda yapılmaktadır. Akıl almaz bir hızla cereyan eden bu molekül imalatı, canlılarda vuku bulan olayların cansızlar aleminde olanlarla karşılaştırılamayacak kadar karmaşık olduğunu gösterir.

Örnek olarak zaten çok basit bir yapıya sahip ve tek bir hücreden ibaret E. coli bakterisini almıştık. İnsan ve diğer canlılarda trilyonlarca hücre olduğunu, ayrıca doku ve organ farklılıklarını da düşünürsek, karmaşıklık akıl ve hayalimizin erişemeyeceği bir noktaya çıkar.

Şimdi, şöyle bir soru akla gelmektedir: Madem canlılardaki moleküllerin davranışları kimyevi ve fiziki prensiplerle açıklanabiliyor ve hatta hücre faaliyetlerine bazı müdahalelerde de bulunulabiliyor. Ayrıca, canlı hücre hakkında bir çok şey biliniyor, "acaba laboratuvarda kimyacılar tarafından bir canlı hücre veya virüs yapılabilir mi?"

Bu soruya cevabımız "hayır" olacaktır. Niçin böyle düşündüğümüzü açıklamadan önce, canlı hücre yapısında çok önemli rolleri olan DNA ve protein moleküllerinin yapı özellikleri üzerinde biraz izahat vermemiz yerinde olacaktır.

DNA (Deoksiribo Nükleik Asit) molekülleri, virüslerde ve en basit bakterilerden en yüksek yapıdaki organizmalara kadar bütün canlılarda çekirdek görevi yapar Yani, o varlığa ait bütün bilgileri taşırlar. Söz konusu bilgiler DNA üzerinde şifre halinde bulunur ve bunlar da proteinlere RNA (Ribo Nükleik Asit) molekülleri aracılığı ile tercüme edilir. DNA moleküllerindeki şifre, dört çeşit bileşiğin farklı tarzlarda (bu bileşik kısaca A, G, S, ve T harfleriyle gösterilen adenin, guanin, sitozin ve timindir) sıralanmalarıyla teşekkül eder. E. coli bakterisindeki protein çeşidine bir göz atarsak, canlılarda DNA moleküllerinin ne kadar uzun olabileceğini tahmin edebiliriz.

Bir E. coli bakterisine ait DNA baz sıralanmasını ifade edebilmek için 2000 sayfaya ihtiyaç vardır. İnsanınki için ise yaklaşık bir milyon sayfaya gerek vardır. Bugün laboratuarda bu sayfanın onda biri kadar uzunluğunda bir DNA zincirini yapabilmek dahi mümkün değildir. Kaldı ki, DNA molekülü tek başına, ne bir virüstür, ne de bir canlı hücre. Çünkü, organizmalarda protein adı verilen ve her çeşit kalıba girebilen harikulade bileşiklerin de mevcudiyeti gerekmektedir. Bütün bitki, hayvan ve bakterilerde bulunan proteinleri bir arada mütalaa ettiğimizde, şu hayati fonksiyonların proteinler tarafından yerine getirildiğine şahit oluyoruz:

1- Hücre içindeki bütün kimyevi reaksiyonlar 'enzim' adı verilen ve tamamen protein olan katalizörler vasıtasıyla gerçekleştirilmektedir. Bunların sayesinde canlının ihtiyacı olan her şey, aynen gaz pedalıyla arabanın hızının ayarlanması gibi, en uygun hız ve miktarda yapılmaktadır.

2- Tırnak, deri, boynuz ve kıllar gibi canlıda koruyuculuk görevi yapan dokular protein yapısındadır.

3- Bağışıklık adı verdiğimiz ve canlıyı dışarıdan gelen mikroplar ve virüsler gibi zararlı amillerden koruyan bileşikler yine bir protein olan 'antikorlar'dır. Bunlar, o canlının kendisine ait olmayan şeyleri tanıyarak, bertaraf ederler.

4- Mesela, oksijen taşıyan hemoglobin gibi, bir çok taşıma görevleri de bazı proteinlerce yerine getirilmektedir.

5- Hücre içi ve dışı arasındaki giriş-çıkış trafiği de hücre zarlarında yer alan proteinler tarafından sağlanmaktadır. Yani, hücreye lazım olan içeri alınmakta, artık ve fazlalıklar dışarıya tam bir ahenkle çıkarılmaktadır.

6- Sinirlerdeki uyartıların teşekkülü ve iletimi de yine bazı özel proteinlerce sağlanmaktadır.

7- Canlı vücudunun bir orkestra ahengiyle idare edilmesinde çok önemli rollere haiz olan hormonlardan bazıları da protein yapısındadır.

Yapılan araştırmalar, bu sıralanan fonksiyonlara daha başkalarının da ilave edilebileceğini göstermektedir Şimdi bu harikulade bileşiğin, yine aynı komplekslikteki yapısından bahsedelim:

Yeryüzündeki bütün canlıların proteinleri, 20 çeşit amino asidin farklı sıra ve oranlarda birleşmesi sonucu meydana gelmiştir. Canlı türlerindeki proteinler, aynı fonksiyonu görseler bile, ayrı yapılara sahiptirler. Bundan dolayı, bütün canlı türlerini göz önüne aldığımızda yüz milyar çeşitten fazla proteinin bulunacağı anlaşılmaktadır. Nasıl ki, 29 harfle ciltler dolusu kitaplar yazılarak bir çok manalar ifade edilmektedir; aynı şekilde, milyarlarca hayati fonksiyon, 20 çeşit bileşiğin teşkil ettikleri dev moleküllere gördürülmektedir. "Dev moleküller" diyoruz, çünkü bazı hormonlar müstesna, en küçük proteinlerde bile asgari 100 amino asit vardır. Tabii ki bu kadar çok sayıda amino asidin birleşmesiyle teşekkül eden protein
zincirleri hücre içindeki zincir yapılarını muhafaza edemezler ve birbirlerinin üzerine kıvrılarak, üç boyutlu bir şekle katlanırlar.

İşte, canlıdaki vazifesini, bir protein, üç boyutlu haliyle yerine getirebilir. Proteinlerin sahip olabileceği milyarlarca farklı üç boyutlu yapılarından yalnız birkaç tanesi fonksiyon görebilmektedir. Mesela, 100 amino asitlik bir proteinin 10 üzeri 47 (birin yanında 47 sıfırın bulunduğu bir sayı) farklı şekilde üç boyutlu yapısı olabilir. Bunlardan iş görecek olanı önceden kestirebilmek imkansızdır. Dolayısıyla, belirli bir fonksiyonu yerine getirebilecek bir proteinde amino asit sıralanışının nasıl olması gerektiğini söylemek mümkün değildir.

Bir hücre hayatında vazgeçilmez yeri olan DNA ve protein moleküllerinin, yukarıda kısaca arz ettiğimiz bazı özelliklerini göz önüne aldığımız zaman, canlı hücre yapımıyla ilgili suale, HAYIR şeklindeki cevabımızın gerekçelerini de görmüş oluyoruz. Bir virüsün veya hücrenin ihtiva ettiği molekülleri yapmaktan aciz kalınıyorsa, bunları laboratuarda sentezlemek elbette mümkün olmayacaktır.

Günün birinde, teknolojinin daha da gelişerek insanoğlunun bu sentezleri gerçekleştirdiğini farz edelim. Bu, canlının tesadüfen ortaya çıktığına delil olamaz. Çünkü senelerin ve milyonların bilim adamının bilgi birikimiyle ortaya çıkabilen bir netice, ancak sonsuz bir ilmin göstergesi olabilir.