DNA, RNA ve protein gibi yaşamın en temel yapı taşlarını sıfırdan tasarlayabilen bu sistemler, bilim dünyasında çığır açıcı fırsatlar sunarken, aynı zamanda ciddi biyogüvenlik risklerini de beraberinde getiriyor.

Eskiden yalnızca yüksek düzeyde uzmanlık gerektiren sentetik molekül tasarımı, artık açık kaynaklı yapay zeka yazılımları sayesinde nispeten deneyimsiz kişiler tarafından bile yapılabiliyor.

Bu durum yaratıcılığı ve yeni tedavilerin geliştirilmesini hızlandırabilir. Ancak aynı teknoloji, yeni toksinler ya da tehlikeli biyolojik maddeler üretmek için de kötüye kullanılabilir.

NOBEL ÖDÜLLÜ BİLİM İNSANLARINDAN UYARI

2024’te yayımlanan dikkat çekici bir makalede, biyogüvenliğin önemine vurgu yapan iki isim yer aldı: Washington Üniversitesi’nden, protein yapılarını tahmin eden RoseTTAFold yapay zekasıyla Nobel Ödülü kazanan David Baker ve genetik mühendisliği alanının öncülerinden Harvard Üniversitesi profesörü George Church.

İki bilim insanı, yapay zeka ile tasarlanan her yeni proteinin genetik dizisine bir tür “barkod” yerleştirilmesini önerdi. Bu sayede moleküllerin kaynağının geriye dönük olarak izlenebilmesi ve denetlenmesi amaçlanıyor.

Ancak araştırmalar bunun tek başına yeterli olmadığını gösteriyor.

Microsoft tarafından yapılan bir çalışma, yapay zeka tarafından üretilen genetik dizilerin, DNA sentezleyen şirketlerin kullandığı güvenlik tarama yazılımlarını sıklıkla aşabildiğini ortaya koyuyor.

Yani yapay zekanın ürettiği “yabancı” DNA dizileri, mevcut sistemleri şaşırtabiliyor; daha önce “güvenli” olarak etiketlenmiş genetik parçalar içerdiğinde, nihai ürün tehlikeli olsa bile radardan kaçabiliyor.

ÇİFTE KULLANIM İKİLEMİ

Yapay zeka artık yalnızca proteinleri değil; DNA, RNA, hatta hücre ve doku düzeyinde biyolojik yapıları da tasarlamayı öğreniyor. RFdiffusion2 ve PocketGen gibi gelişmiş modeller, atomik hassasiyetle belirli biyolojik etkiler yaratacak proteinler tasarlayabiliyor.

Özellikle RNA alanında üretken yapay zeka büyük umut vadediyor. DNA’nın aksine RNA tedavileri
genetik kodu kalıcı olarak değiştirmiyor, bu da onları daha güvenli ve esnek bir seçenek hâline getiriyor. Ancak RNA’nın karmaşık üç boyutlu yapısı, geleneksel yazılımlarla tasarımı zorlaştırıyor. Araştırmacılara göre üretken yapay zeka bu karmaşıklığı çözmek için biçilmiş kaftan.

Ne var ki aynı araçlar, kötü niyetli kişilerin elinde tehlikeli biyolojik maddeler üretmek için de kullanılabilir. SingularityHub’a göre, yapılan bazı deneylerde, toksik ve hastalık yapıcı proteinlerden oluşan veri setleriyle test edilen birçok yapay zeka modeli, hem zehirli özelliklerini koruyan hem de güvenlik yazılımlarını aşabilen yeni proteinler üretti.

GÜVENLİK SINIRLARINI YÜZDE 70 AŞABİLİYOR

Bir başka çalışmada, SafeProtein adlı bir yöntemle ileri düzey protein tasarım modellerinin güvenlik sınırlarını yüzde 70 oranında aşabildiği gösteriliyor. GeneBreaker adlı bir çerçeve geliştiren bir grup araştırmacı, özenle hazırlanmış komutlarla yapay zekadan HIV benzeri virüs dizilerine yakın DNA ve RNA çıktıları alınabildiğini ortaya koyuyor.

Hatta ilaç keşfi için geliştirilen yapay zeka araçlarının bile karanlık yöne çevrilebildiği biliniyor. Bir vakada, antiviral molekül bulmak üzere eğitilmiş bir model, birkaç saat içinde bilinen bir sinir toksinini “potansiyel ilaç adayı” olarak önermişti.

Uzmanlara göre bu, güvenlik önlemleri olmadığında, iyi niyetle geliştirilen yapay zeka modellerinin bile çok hızlı şekilde toksin tasarlamak için kötüye kullanılabileceğini gösteriyor.

TEK BİR ÇÖZÜM YOK

Uzmanlara göre çözüm, tek bir güvenlik önleminde yatmıyor. Biyoloji için üretken yapay zekanın güvenli hâle getirilmesinin “çok katmanlı bir savunma sistemi” gerektirdiği vurgulanıyor.

Bu kapsamda Birleşik Krallık, DNA ve RNA sentezi yapan firmalara müşteri doğrulaması ve riskli diziler için daha sıkı tarama çağrısı yapan yeni rehberler yayımladı. ABD de benzer düzenlemeleri hayata geçirerek biyogüvenliği Yapay Zeka Eylem Planı’na dahil etti.

Biyoloji alanında yapay zeka geliştiren büyük teknoloji şirketleri de denetime açık olduklarını belirtiyor. Bazıları, insanlara yönelik tehlikeli olabilecek viral dizileri eğitim verilerinden tamamen çıkarmayı taahhüt ederken, bazıları da yeni tasarımlar için sıkı tarama sistemleri kurduğunu açıklıyor.

Ancak bazı uzmanlara göre bu önlemler parçalı ve yetersiz kalabilir.

Yapay zeka protein ve DNA tasarlayabiliyor yazısı ilk önce Bella Türkiye üzerinde ortaya çıktı.

Sabahları 15°C ya da 18°C gibi sıcaklıkları görmek, bu sıcaklığın nasıl hissettireceğini tahmin etmekte zorlanmamıza neden olabilir. Aslında, aynı sıcaklığın mevsime göre neden farklı algılandığına dair meteorolojik ve biyolojik açıklamalar mevcut.

Meteoroloji uzmanları, günlük hava tahminlerinde genellikle zemin seviyesinden 1,8 metre yükseklikteki hava istasyonlarından ölçümler alır. Ancak bu yükseklikte zemin sıcaklığı hesaba katılmaz. Populer Science Türkçe‘nin aktardığına göre, ABD’nin New Hampshire eyaletinde meteoroloji uzmanı olan Cyrena Arnold, bu durumu şöyle açıklıyor: “Yaz aylarında zemin sıcaklığı genellikle yüksektir. Serinlemeye ve soğuk mevsimlere geçerken, zemin sıcaklığı çevredeki havadan daha yavaş değişir. Eğer zemin sıcaklığının mevsimlerle nasıl değiştiğini gösteren bir grafiğe bakarsanız, daha düşük dalgalanma gösterdiğini ve her zaman mevsimlerin gerisinde kaldığını görebilirsiniz.”

Bu durum, dünyanın bazı bölgelerindeki okyanus sıcaklıklarının Temmuz ayında Eylül ayından daha serin hissettirmesi gibi bir örnekle benzerlik gösterir. Sıvı su ve katı zemin, bir gaz olan hava ile kıyaslandığında daha uzun sürede ısınır. Arnold, “Yani hava, zemin sıcaklıklarından etkilendiği için daha sıcak hissettirir” diyor. “Zemin hala sıcak olduğu için, bu sıcaklık etrafa yayılarak hissedilmeye devam eder.”

Zemin malzemesinin de hissedilen sıcaklık üzerindeki etkisi büyüktür. Beton ve asfalt, çim ya da ağaçlı alanlardan fiziksel olarak daha sıcak olabilir. Bu nedenle, bir sonbahar günü şehirde dolaşırken, elma toplamak gibi doğal bir ortamda geçirdiğiniz zamanlara göre daha sıcak hissetmeniz olasıdır.

Arnold, bu durumu şu şekilde açıklıyor: “Ağaçlar, çimenler ya da doğal zeminler, Güneş’ten gelen ışınımı emerek ısıya dönüştürmede oldukça etkilidir. Çimenler ve ağaçlar, asfaltın sadece ısınmasıyla kıyaslandığında bu enerjiyi çok daha verimli bir şekilde ısıya dönüştürür.”

Eski bir deyiş olan “Sıcak değil, nem çok” ifadesi de burada geçerli. Nem, genellikle yaz mevsimindeki hava durumu tahminlerinde daha belirgin bir faktörken, serin aylarda da önemli bir etken olmaya devam eder. Kuru sıcaklık gibi, fiziksel olarak daha rahatsız edici olabilen nemli soğuk da mevcuttur.

Arnold, “Vücudumuz terlediğinde doğal bir klimaya sahiptir,” diyor ve ekliyor: “Ter bezlerimiz cildimizin yüzeyine buharlaşarak bizi serinleten sıvı salgılar. Böylece fiziksel olarak ısıyı vücudumuzdan çekeriz. Hava çok kuruysa, bu buharlaşma hızlı ve kolay gerçekleşir. Ancak hava nemliyse, terleseniz bile buharlaşma gerçekleşmeyebilir.”

Maddenin üç hali: katı, sıvı ve gaz arasında meydana gelen enerji aktarımı nedeniyle, nemli soğuk genellikle kuru soğuktan daha rahatsız edici gelir. Gazlar sıcaklığı hızlı bir şekilde değiştirirken, sıvılar daha yavaş ve katılar ise en yavaş değişim gösterir. Kuru bir soğukta, vücudumuz hala ısı kaybederken, etrafındaki hava kuru olduğu için daha hızlı ısınır. Bu durum, soğuk havada kıllarımızın kabarmasıyla da ilişkilidir.

Arnold, “Kıllarınız diken diken olur çünkü kolunuzdaki bu küçük kıllar, vücudunuzu daha sıcak tutacak hava katmanını hapseder,” diyor. “Eğer bu hava nemliyse, onu ısıtmak daha fazla enerji gerektirecek ve dolayısıyla sizden daha fazla enerji çekecektir. Bu da üşümenize neden olur.”

Kılcal damarlarımızın bulunduğu yerin de hissiyatımızda bir rolü vardır. Kılcal damarlar, vücudun her yerine oksijen, besin ve kan taşıyan ince damarlar olup, atardamarları toplardamarlara bağlayarak dolaşım sistemini tamamlar. Arnold’a göre, beyinlerimiz sıcak mı soğuk mu olduğumuzu söyleyen bir termostat gibi işlev görürken, kılcal damarlar da ısıtıcı veya klima işlevi görür.

Yaz mevsiminde veya sıcak iklimlerde kılcal damarlarımız cilt yüzeyine daha yakındır, bu sayede daha fazla ısıyı dışarı verebiliriz. Kış mevsiminde ise bu damarlar daha derinlerde yer alır ve etraftaki yalıtım sayesinde daha az ısı kaybı yaşanır.

Bu hislerin kişisel farklılıkları da göz ardı edilemez. Bazı insanlar Ekim ayında 15 dereceyi soğuk bulabilirken, bu onların kılcal damarlarının cilt yüzeyine hala yakın olmasından kaynaklanır. Vücudumuz genellikle düşük sıcaklıklara alıştığında, Şubat ayında 5 derecelik bir gün daha çok tişört giymek için uygun bir hava gibi hissedilebilir.

Sonuç olarak, iki farklı mevsimdeki aynı sıcaklığın neden farklı hissettirdiğine dair meteorolojik ve biyolojik olarak birçok ilginç olay gerçekleşmektedir. Sonbahar ve ilkbaharın inişli çıkışlı sıcaklıklarına hazırlıklı olmak için kat kat giyinmek ve biraz sabırlı olmak gerekiyor.

Aynı sıcaklıklar neden mevsime göre farklı hissettiriyor? yazısı ilk önce Bella Türkiye üzerinde ortaya çıktı.

Bilim insanları, zebra balıklarına ait sinir hücrelerinin ayrıntılı bir atlasını ilk kez oluşturmayı başardı. Bu özel balık türlerinin kopan bir omuriliği nasıl tamamen iyileştirebildiğini gösteren bu atlas, insanlardaki omurilik zedelenmelerinin tedavisine yönelik yeni iyileştirme stratejileri geliştirmek için önemli ipuçları sunabilir. Araştırma sonuçları, ağustos ayında Nature Communications dergisinde yayınlanan bir çalışmada detaylandırıldı.

Kök Hücrelerin Rolü ve Yenilenme Süreci

Populer Science Türkçe’de yer alan çalışmanın detaylarına göre, zebra balıkları, kopmuş bir omuriliği tamamen iyileştirebilen elit omurgalılar arasında yer almakta. Bu özel grup, semenderler, aksolotlar ve yılanbalığı benzeri bofa balıkları gibi kuyruklu yüzergezerleri de içermektedir. İnsanlarda omurilik zedelenmesi, hayatı köklü bir şekilde değiştirebilir ve kalıcı his veya hareket kaybına yol açabilir. Bunun nedenlerinden biri, hasar gören nöronların genellikle yok olmasıdır.

Bir zebra balığının omuriliği hasar gördüğünde, hasarlı nöronlar hücresel işlevlerini değiştirerek etkileyici bir yanıt verir. Bu nöronlar, iyileşme sürecini yönetirken yeni ve merkezi bir rol üstlenir. Bilim insanları, zebra balığı nöronlarının omurilik hasarını atlattığını biliyorlar, ancak bu yeni araştırma bunun nasıl gerçekleştiğini ortaya koyuyor. Kopan nöronların hayatta kalması ve uyum sağlaması, omuriliğin tamamen yeniden oluşması için zorunludur.

• Yeni Nöron Oluşumu: Kök hücrelerin genellikle yenilenmede merkezi rolü olduğu düşünülse de, burada hasar önleyen farklı bir nöron grubu ön plandadır.
• Gelişimsel Biyolog Mayssa Mokalled’ın Açıklamaları: “İnsanlarda ulaşmaya çalıştığımız nöral onarımın çoğunun zebra balıklarında doğal olarak gerçekleştiğini keşfettik.”
• Koruyucu Mekanizmalar: Araştırma ekibi, bu mekanizmaların öncelikle nöronların hasardan kurtulmasına yardımcı olduğunu öne sürüyor.

İyileşme Kapasitesinin Sırrı

Çalışmanın bulgularına göre, hasar gören nöronların esnekliği ve hasar sonrası yeniden programlanabilme yetenekleri, omuriliğin tamamen yeniden oluşmasına zemin hazırlayan olay zincirini başlatmaktadır. Hasardan kurtulan nöronlar devre dışı kalırsa, yenileyici kök hücreler var olsalar bile balıklar normal yüzme yeteneklerini tekrar kazanamazlar.

Toksik Etkiler ve Yeniden Yapılanma

İnsanlar ve diğer memelilerde, omuriliği meydana getiren uzun hatlar kesildiğinde veya ezildiğinde, nöronları öldüren bir toksisite süreci başlamaktadır. Bu olay, omurilik ortamını, onarım mekanizmalarına karşı toksik ve düşman bir hale getirmektedir. Bu nöronsal toksisite, insanlardaki omurilik zedelenmelerine yönelik kök hücre tedavisi girişimlerinin neden beklenen başarıyı gösteremediğini açıklamaktadır.

Yeni çalışmada, insanlardaki omurilik zedelenmelerinin iyileştirilmesinde uygulanacak yeni yöntemlerin, kök hücrelerle yenilenmeye odaklanmak yerine, hasar gören nöronların ölümden kurtarılması ile başlaması gerektiği vurgulanmaktadır.

• Kök Hücre ve Nöron İlişkisi: “Diğer hücrelere bağlantısı olmayan nöronlar hayatta kalamaz” diyor Mokalled.
• Zebra Balıkları Üzerindeki Gözlemler: Zebra balıklarında, kopan nöronların hasar stresinin üstesinden gelmek için esneklik göstererek yeni bağlantılar kurabildiği düşünülüyor.

Gelecek Perspektifleri

Memeli nöronlarının bazı iyileşme kapasitesine sahip olduğu ancak etkin olmadığını gösteren bulgular mevcut. Araştırma ekibi, yeni terapilere giden yolun bu bulguların ortaya konulmasında yatabileceğini öne sürüyor. “Zebra balıklarındaki koruyucu süreci yöneten genleri belirlemenin, insanlardaki nöronları omurilik zedelenmelerinden sonra hücre ölümü dalgalarından korumanın yollarını bulmamıza yardımcı olacağını ümit ediyoruz.” diyor Mokalled.

Çalışma nöronlara odaklansa da, omurilik yenilenmesi oldukça karmaşık bir süreçtir. Gelecek çalışmalarda, bu yeni hücre atlasına dalınarak diğer hücre tiplerinin omurilik yenilenmesindeki rolleri anlaşılmaya çalışılacak. Araştırma ekibi, omuriliğin yeniden oluşması sırasında bağışıklık hücreleri ve glia adı verilen nöronsal olmayan hücre tiplerinin işlevlerine özel bir ilgi göstermektedir. Zebra balıklarındaki bulguların, fare ve insanlardaki sinir dokularında gerçekleşen olaylarla karşılaştırıldığı çalışmalar da devam etmektedir.

Omuriliğini şaşırtıcı şekilde yenileyebilen canlı yazısı ilk önce Bella Türkiye üzerinde ortaya çıktı.