DNA Kodlarımız

DNA Kodlarımız

Bu aralar hep aklıma takılan konuları paylaşıyorum sizinle.

İşte yine böyle aklıma takılan konulardan biri de doğa ile, yani biz canlılarla ilgili bir konu. Aslında cevabını bilmediğim bir soru.

Biliyorsunuz DNA yaşam döngümüzdeki nesillerden nesillere aktarılan genetik kod bilgimiz! Anamıza ve babamıza benziyorsak bunun sebebi hücrelerimizdeki DNA dizilimi, ebeveynlerimizden aldığımız genler.

Önceki yazılarımda DNA’mızın kimyasal yapısından biraz bahsetmiştim. 

Özetlersek DNA dört farklı azot bazı ile kodlanıyordu, bunlar Adenin ve Guanin, bir de Timin ve Sitozin bazları olarak adlandırılıyor. 

Kısaca baş harfler ile gösterecek olursak bunun A, G, T ve C olarak dörtlü bir kodlama sistemi olduğunu söyleyebilirim.  

(Sitozin İngilizce yazılımı ile Cytosine olarak yazıldığı için baş harfi C olarak alınmış!)

DNA sarmalının karkasını oluşturan beş karbonlu şeker molekülü ve fosfat grubu molekülleri bir kenara bırakalım ve yazımıza bu azot bazı moleküler kodlama ile devam edelim.

***

Dijital dünyada sizin de bildiğiniz gibi son yüzyılda insanlık ikili düzende bilgi depolamayı keşfetti.

Sıfırlar ve birler! 

Bilgisayarlar elektrikle çalıştığı için devrenin kapalı olup devreden elektriğin geçebiliyor olması ya da devrenin açık olup elektriğin iletilememesi üzerine kurulu bu dijital sistem ile aklımıza gelen her türlü bilgiyi artık bilgisayarlarla işleyebiliyoruz.

Bilginin depolanması ise bambaşka bir konu, bilgisayarlardaki bu elektriksel düzenek bilginin işlenmesi için geçerliyken, dijital olarak bilginin depolanabilmesi için daha farklı yöntemler geliştirilmiş.

Bir zamanlar üzerine çok ince bir tabaka şeklinde demir tozu yapıştırılmış disketler ya da teyp kasetleri ile manyetik olarak saklanabilen bilgi, manyetik depolamanın bozulabilme riski sebebiyle zaman içinde compact diskler (CD) ile saklanmaya başlamıştı. 

Basitçe üzerine yansıtılan ince ışık huzmesini farklı açılarda yansıtma prensibiyle çalışan bu yöntem uzun süre oldukça sorunsuz olarak kullanılsa da, yine de CD’lerin de çizilme ve tozlanma gibi fiziksel etkilere çok da dayanıklı olmaması sebebiyle günümüzde artık daha çok tamamen kimyasal olarak çalışan ve uzun süre üzerine yazılı bilginin silinme riski olmayan flaş diskler ile bilgi saklanır oldu.

Bu konuda çalışmalar devam ediyor, bakalım ileride bilgi depolama amaçlı ne gibi yöntemler geliştirilecek.

Gerçi artık internet üzerinden bulut uygulaması ile pratikte bilgi depolamak için mevcut yöntemlerin hiçbirini kullanmıyoruz, yine de bu bulut uygulamalarının yüklü olduğu sunucular halen daha mevcut bilgi depolama yöntemleriyle bilgi saklıyorlar.

Üstelik bu amaçla günümüzde oldukça çok enerji ve elektrik tüketiliyor!

***

Neyse, konumuz dijital bilgi depolama yöntemleri ile direkt ilintili olmadığı için daha fazla detaya girmeye ihtiyaç duymuyorum. Konunun oldukça geniş bir çerçevesi var.

Ancak yine de “on” ya da “off” konumundan oluşan bu ikili düzende mesela onlu düzendeki 1 den 9’a kadar olan sayıları yazmak istesek 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001 şeklinde yazmak zorunda oluyoruz.

Dikkat ettiyseniz 8 ve 9 sayısı için ikili düzende artık 4 basamaklı bir sayı yazmamız gerekiyor. 

Eğer bunu bir kod sistemine yerleştirmek isteseydik, bize bu sayıları kodlayabilmek için dört gözlü bir düzenek gerekecekti.

***

DNA ise ikili düzen yerine dörtlü düzende çalışıyor!

Yani kodlama bizim günlük hayattan alışkın olduğumuz 10’lu sayısal tabanla değil, dijital dünyadan bildiğimiz 2’li sayısal tabanla da değil, dört ayrı kimyasal bazdan oluşan, yani bir anlamda dört rakamdan oluşan 4’lü sayısal tabanla yapılıyor. 

Bir yandan da bu sistemin dijital dünyanın çalışma prensibi olan ikili tabana göre bilgi depolanabilmesi açısından iki kat avantajı oluyor.

Yani yine yukarıdaki gibi bunu kod sistemine yerleştirmek isteseydik, bize dört göz yerine iki gözlü bir düzenek yeterli oluyor.

***

Evet, aklıma takılan soruya gelelim, taban sayısı arttıkça bilgi depolanması açısından avantaj elde ediliyorsa, doğa niye daha yüksek bir taban ile çözmemiş acaba DNA sistemimizi?

Bu sorunun cevabını gerçekten bilmiyorum. 

Sanırım bu sorunun cevabını dünyada henüz hiç kimse bilmiyor.

Cevap muhtemelen organik kimyanın sınırlamalarında gizlidir. Belki de başka bir sebebi vardır, umarım bir gün birileri çözer bu soruyu.

***

Sizlere canlılığın başlangıcı konusunda sevgili Furkan Öztürk’ün yaptığı çalışmalarından bahsetmiştim bir yazımda. 

İşte aklıma takılan bu soruda da belki bir gün birileri akademik birtakım çalışmalar yapar ve sis perdesi belki bir gün kalkar.

***

Bu arada doğada DNA’sında bilinen dört azot bağı dışında, mesela beşinci bir azot bağı daha olan bir canlı var mıdır, ben bu sorunun da cevabını bilmiyorum. Belki nesilden nesile bilgi aktarımı için farklı kimyasal bağlar kullanan canlılarda olabilir.

Bu konular biyologların konuları, belki biraz da genetik mühendislerinin konuları.

O yüzden bu soruyu da uzmanlarına bırakıyorum ve ben konumuza devam ediyorum.

Şimdilik bildiğimiz tüm canlıların DNA’larının bilinen 4 azot bağı ile kodlandığı ve genetik yapılarının oldukça büyük kısmının aslında birbiri ile aynı olduğu. 

Tüm canlılardan bahsediyorum, buna biz insanlar da dahiliz. 

Genetik kodlarımız herhangi bir canlıdan öyle acayip yüksek bir oranda farklılık göstermiyor. 

Mesela maymunlarla aramızdaki DNA farklılığı %2-%4 sınırlarındaymış.

Farelerle genetik açıdan çok daha yakınız deniyor, DNA farklılığımız %1 boyutlarındaymış. 

Ama bakın kimi diğer canlılarla bunlara nazaran oldukça fazla oranda farklılığımız varmış.

Mesela ineklerle fark %20 düzeyinde, kedilerle %10, tavuklarla %40 düzeyinde deniyor.

Oranlar konusunda farklı kaynaklarda farklı bilgiler var. 

Zaten konumuz bu oranlar da değil. 

O yüzden bu konuya da çok takılmıyorum.

Önemli olan tüm canlılarda bir DNA kodlaması olduğu ve bu kodlamanın 4’lü sayısal tabana uygun olarak A, G, T ve C harfleri ile sembolize edilen bir kodlama sistemi olduğu.

***

Yine konuya sayısal açıdan devam edecek olursak, 1’den 9’a kadar olan sayıları 4’lü sayısal tabanda 01, 02, 03, 10, 11, 12, 13, 20, 21 olarak kodlayabiliyoruz ve 4’ten başlayarak 9’a kadar olan sayılar artık iki basamaklı sayılar olduğu için, mesela 9 sayısı için 4’lü sayısal tabanda 2’li sayısal tabana göre yarısı kadar bir bilgi depolama düzeneği gerektirdiğini görüyoruz.

Bu yüzden yer açısından 4’lü düzenin ikili düzene göre iki kat avantajlı olduğunu söylüyorum.

***

Peki pratikte DNA kodlaması ile DNA zincirine bilgisayarlarda olduğu gibi mesela bir resim yükleyebilir miyiz?

Evet, bu mümkün. Hatta bu konuda yapılan bazı çalışmalar da varmış.

Yani ikili düzen yerine dörtlü düzenle çalışan bilgisayarlar üretmek için bir takım çalışmalar yapılıyormuş.

Hatta dijital resim depolama konusunda çalışmalar yapan JPEG firması altındaki DNA grubu denilen bir grup kurulmuş ve bu grup 2003 yılında çok bilinen Tik-Tak-Toe oyununu bile böyle bir sistemle çalışan bilgisayarlar üzerinde kodlamayı başarmış.

Ancak nedense bu konudaki çalışmalar oldukça yavaş ilerliyor!

Ben bilgisayarların çok daha hızlı dörtlü düzene geçmiş olmasını düşünüyordum.

***

Şimdilik üzerinde bazı çalışmalar yapılıyor olsa da, normal dijital düzende çalışan bilgisayarlara göre bu dörtlü düzeneğin kendince bir takım zorlukları olduğu söyleniyor. 

Zorluklar özellikle de mevcut ikili düzendeki bilginin bu dörtlü tabanda çalışan bilgisayarların izleyebilecekleri hale dönüştürülmesinde yaşanıyormuş.

Bu amaçla geliştirilmiş dönüşüm sistemleri zaman kaybına sebep oluyormuş.

Bu yüzden dörtlü tabanda çalışan bilgisayarların bir geleceği var mıdır bilmiyorum.

Ancak doğanın ikili düzen yerine dörtlü düzeni seçmiş olmasının bir sebebi olmalı mutlaka.

Hadi bu da dörtlü düzende olsun denilecek bir konu değil sanırım bu konu.

Kim bilir, belki bir gün birileri bu sorunların da cevabını bulur.

***

Evet, DNA konusuna biraz daha devam edecek olursak, üzerinde yaklaşık olarak 1 Mb bilgi bulunan ve iki metre uzunluğunda olduğu söylenen DNA molekülümüzün üzerindeki tüm bilgiler yaşamımız boyunca ihtiyaç duyduğumuz bilgiler değilmiş. Yani DNA kodlamasında artık işe yaramayan ve kullanılmayan oldukça fazla dondurulmuş bilgi olduğu söyleniyor.

Yani DNA üzerinden hücre içinde kod okuması yapılan bölgeler aslında DNA üzerinde yazılı tüm bilgiyle karşılaştıracak olursak oldukça düşük miktardaymış.

Ama bu konunun detaylarına belki bir başka yazıda değiniriz diyorum. 

***

DNA’mızın tüm çözümü yapıldı biliyorsunuz, ancak halen daha hangi kod diziliminin, yani hangi genlerin nerede, ne zaman ve ne işe yaradığı daha tam olarak da belirlenemedi. Bu yüzden DNA üzerindeki bu dondurulmuş bilgiler diyebileceğimiz kodların gerçekte ne işe yaradıkları henüz çözülebilmiş değil. Çalışmalar devam ediyor.

***

Bir de tüm bu çalışmalar tamamlandığında belki DNA üzerindeki bilgiler resim gibi bir görsele bile dönüştürülebilir.

Hepimiz, DNA’larımız arasında ne kadar fark varsa artık, kendimize özel bir görsel bilgiye sahip olabiliriz belki bir gün. 

Belki bu konu üzerine sanat yapan sanatçılar bile türeyebilir ileride.

Acaba ileride DNA falı bakan falcılar da olur mu dersiniz?

Neyse, yazı zaten yeterince uzadı, bu konulara girerek sulandırmaya da gerek yok sanırım.

Bilimle kalın diyerek bitireyim. Bilime güvenin, yanılmazsınız!

Moskova’dan herkese sevgi ve saygılarımla