12 Haziran 2019 Çarşamba

SA7744/Sonsuz Ark-YD157: Yaşamsal Özelliklere Sahip DNA ile Çalışan Biyolojik Makinalar

"Cornell University’den mühendisler kendi nano-ölçekli yapıtaşlarından otonom olarak oluşabilen bir biyomateryal üretti ve önce polimerize edilen bu moleküllerden mezoölçekli şekiller oluşturuldu."


Science Robotics‘te yayımlanan yeni bir araştırmada Cornell’den bilim insanları, DNA’nın kendine has dünyasına girip özelliklerinden yararlanarak biyomateryallerden oluşan ve yaşamsal özellikler ile donanmış basit cihazlar üretmeyi başardığını duyurdu.

DNA temelli bir hiyerarşik sentez ile bir araya gelme, birleşme özelliğine sahip (DASH) materyalleri kullanan bilim insanları metabolizma, kendisi ile birleşip büyüyebilme ve organizasyon yeteneklerine sahip bir DNA molekülü inşa etti.

Yaşamın bu temel üç şartını sağlayan yapay DNA’ların dizaynı ile birlikte araştırmacılardan biyoloji ve çevre mühendisliği profesörü olan Dr. Dan Luo’nun açıklamasına göre, mevcut keşifleri ile daha önce yapılanların hepsinden farklı olarak yaşamsal forma en yakın kendi yaşamsal metabolizmaları ile gücünü elde edilen biyolojik cihazlar başarı ile üretildi.

Herhangi bir yaşamsal organizma kendini sürdürebilmek ve hayatta kalabilmek için değişimi sağlayabilecek bir sistem ile donanmış olmalıdır. Bu bizler için yani yaşamsal tüm formlar için DNA içine kodlanmış genetiğimiz ile mümkün olabiliyor. Yeni hücrelerin üretilmesi eskilerin zamanla yok olması ve özütülmesi de DNA ile kodlanmış bir süreç diyebiliriz.

Biyosentez ve biyodegredasyon aslında biyolojik canlıların kendini sürdürebilmesi için kendi form ve fonksiyonunu koruması için elzem süreçlerdir. Biyolojik malzemelerin üretimi ve tüketimi yani bir anlamda katalizasyonunu içeren bu süreçler ile aynı zamanda DNA molekülleri de hiyerarşik bir yolla bir araya gelerek dinamik bir oluşma-bozunma aktivitelerini gerçekleştirir.

Cornell University’den mühendisler kendi nano-ölçekli yapıtaşlarından otonom olarak oluşabilen bir biyomateryal üretti ve önce polimerize edilen bu moleküllerden mezoölçekli şekiller oluşturuldu.

55 nükleotitlik baz sekanstan, yüzbinlerce kez çoğaltılan DNA molekülleri kendi kendilerine, birkaç milimetre boyunda tekrar eden zincirler oluşturabildi. Reaksiyonun gerçekleştiği çözelti bir mikroakışkan (microfluidic) cihazlara enjekte edilerek likit bir enerji akışı sağlaması ile biyosentez için gereken enerji de elde edilmiş oldu.

Sıvının akışı materyalin üzerinden aktıktan sonra DNA kendi dizilerini sentezleyip, ön ucu sürekli büyürken arka ucu veya kuyruğu dengeyi korumak için sürekli parçalanıyor. Bu durum hücre içerisinde yapıyı koruyan mikrofilamentlerin oluşumundaki sürece oldukça benziyor. Yine bu şekilde zincirler akışa karşı ileri yönde hareketlerini sağlayan kendi lokomosyon davranışlarını geliştirmiş oluyor.

Bu lokomotif hareket kabiliyeti, araştırmacıların bir yapay evrimsel süreç ile daha başarılı makinaların en önce gelmesini sağlayarak ve geride kalanların elenmesi ile, ortamdaki rastgelelik şartlarına bakarak biyomateryallerden oluşacak en iyi cihazın yani en iyi DNA’nın seçilmesini de sağlayabiliyor.

Henüz çok ilkel formda olan dizaynların geliştirilmesi ve dinamik biyomateryal cihazların endüstriyel olarak üretimine geçilebilmesi hedefleniyor. Şimdilik mini boyutta yaşamsal biyolojik robotların üretilmesi, çok basit bir dizaynla da olsa ilerde çok daha sofistike olanlarının üretilebileceğine net bir işaret olarak görülüyor. 




Baran Bozdağ, 24 Nisan 2019, Boğaziçi Üniversitesi, Editör, Yazar, Çeviri




Seçkin Deniz, 12.06.2019, Sonsuz Ark, Yayın Dünyası'ndan, Özel Dosyalar, Çeviri
Seçkin Deniz Yazıları


Alıntı Kaynak:

BilimFili.com "Yaşamsal Özelliklere Sahip DNA ile Çalışan Biyolojik Makinalar"
https://bilimfili.com/yasamsal-ozelliklere-sahip-dna-ile-calisan-biyolojik-makinalar/


Kaynak ve İleri Okuma:
1- Shogo Hamada, Kenneth Gene Yancey, Yehudah Pardo, Mingzhe Gan, Max Vanatta, Duo An, Yue Hu, Thomas L. Derrien, Roanna Ruiz, Peifeng Liu, Jenny Sabin, Dan Luo. Dynamic DNA material with emergent locomotion behavior powered by artificial metabolism. Science Robotics, 2019; 4 (29): eaaw3512 https://robotics.sciencemag.org/content/4/29/eaaw3512
2- Cornell University, Chronicle Website, Matt Hayes, 10 Nisan 2019, Engineers create ‘lifelike’ material with artificial metabolism http://news.cornell.edu/stories/2019/04/engineers-create-lifelike-material-artificial-metabolism


Sonsuz Ark'tan
  1. Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur. 
  2. Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
  3. Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.

Hiç yorum yok :

Seçkin Deniz Twitter Akışı