Sıfırdan birleştirilen sentetik hücre ilk kez büyüyüp bölündü
(quantamagazine.org)- Yaşamın kökenini laboratuvarda yeniden üretmeye çalışan sentetik biyoloji araştırmaları, büyüme·DNA kopyalama·bölünme süreçlerini tek bir sistemde birleştiren aşamaya ulaştı
- Bu hücreyi canlı bir hücre olarak görmek zor; ribozom ve besinlerin dışarıdan sağlanması gerekiyor, ayrıca savunma ve atık işleme sistemleri de eksik
- Kate Adamala’nın ekibi DNA kopyalama sistemi, protein üretim enzimleri paketi, besleme amaçlı lipozomlar ve bölünmeyi tetikleyen zar proteinini birleştirerek spudcell oluşturdu; çalışma henüz hakem değerlendirmesinden geçmedi
- Genleri yapay olarak değiştirilen hücreler daha büyük büyüyebildi veya daha fazla yavru hücre oluşturabildi, ancak rastgele mutasyona dayalı doğal seçilim henüz uygulanmış değil
- Araştırma ekibi verileri ve yöntemleri yayımlamayı, araçları da kâr amacı gütmeyen Biotic aracılığıyla dağıtmayı planlıyor; uzun vadede yeni malzemeler, ilaçlar ve yaşamın kökeni araştırmalarında kullanılabilir
Cansız malzemelerden çıkan hücre döngüsü
- Biyologlar, cansız bileşenleri tek tek hücre benzeri zarların içine koyarak moleküler keseciklerin yaşama benzer davranışlar gösterip göstermediğini inceliyor
- Laboratuvarda üretilen sentetik hücre, temel hücre döngüsünün kilit adımlarını birlikte gerçekleştiriyor
- Büyüme
- DNA kopyalama
- Bölünme
- Jack Szostak, biyolojik bileşenlerle yapay hücre birleştirme girişimleri arasında bu kadar ilerlemiş bir örnek bilmediğini değerlendiriyor
- Ancak bu hücre, hiçbir tanıma göre canlı bir hücre değil
- Sürekli besin desteğine ihtiyaç duyuyor
- Protein üretim aygıtı olan ribozomları dışarıdan almak zorunda
- Savunma sistemi ve iyi bir atık giderme sistemi yok
- Sijbren Otto, ölü bileşenlerden canlı bir şey yapma hedefine büyük ölçüde yaklaşıldığını, ancak henüz tamamen ulaşılmadığını düşünüyor
spudcell tasarımı ve birleştirme yöntemi
- Kate Adamala’nın liderliğindeki University of Minnesota araştırma ekibi, yeni çalışmada tüm moleküler parçaları laboratuvarda üretilmiş bir sistemle sentetik hücreyi oluşturdu
- Çalışma henüz hakem değerlendirmesi öncesi aşamada
- Adamala, 2016’da laboratuvarını kurarken kendi genomunu kullanarak tam bir hücre bölünme döngüsünden geçen sentetik bir hücre hayal etmişti
- Tasarım ölçütleri, bilinen tüm hücrelerin paylaştığı temel işlevlerdi
- Büyür
- DNA’sını kopyalar
- Bölünür
- Evrimleşir
- DNA’yı RNA’ya yazımlar ve hücrenin çalışması için gereken işleri yerine getiren proteinleri üretir
- Gerekli malzemeleri lipit zarın içinde bir arada tutar
- Araştırma ekibinin sentetik hücre için bir genom oluşturması ve bu işlevleri yerine getirecek malzemeleri de birlikte sağlaması gerekiyordu
DNA kopyalama ve besleme lipozomları
- Hücre gövdesi rolünü, basit bir lipit zarla çevrili boş kesecikler olan lipozomlar üstleniyor
- Araştırma ekibi önce DNA’yı kopyalayan ve yavru hücrelere aktaran en temel sistemi kurdu
- Hannes Mutschler ve Christophe Danelon’un öncülük ettiği DNA kopyalama sistemini benimsedi
- DNA’yı okuyup protein üretebilmeyi sağlayan ticari 36 enzimlik paketle birlikte çalışacak şekilde ayarladı
- Gen değişimleri ve molekül derişimi ayarlarını tekrar ederek bilgi aktarım sistemiyle protein üretim sisteminin birlikte işlemesini optimize etti
- Sentetik genom çok küçük; besin ve enerjiyi işleyen metabolizma genlerini ya da hücrenin ihtiyaç duyduğu çok sayıda karmaşık molekülü neredeyse hiç içermiyor
- Eksik malzemeler ayrı besleme lipozomlarına konuldu
- Şeker
- Lipit
- Enzim
- tRNA
- Ribozom
- Besleme lipozomları sentetik hücreyle karşılaştığında zarların kaynaşıp içlerindeki maddeleri salması için ekip, hücre zarı proteinlerini değiştirerek lipit kabarcıklarını kendine çekmelerini sağladı
- Birçok ayarlamanın ardından hücre büyümeye ve DNA’sını kopyalamaya başladı
Hücre iskeleti yerine seçilen bölünme kestirmesi
- Önceki çalışmalar sentetik hücreleri besleme, büyütme ve DNA kopyalatma yöntemlerini kısmen uygulamıştı; ancak hücre bölünmesi daha zor bir sorun olarak kalmıştı
- Tipik hücreler, yapısal destek sağlayan protein lifleri ağı olan hücre iskeletini yeniden düzenleyerek DNA’yı ikiye ayırır ve hücreyi böler
- Adamala hücre iskeleti kullanmadan farklı bir yaklaşım seçti
- Reinhard Lipowsky’nin makalesindeki, zara protein etiketi ekleyerek başka proteinleri toplama ve zarı fiziksel olarak bükerek hücre bölünmesini tetikleme mekanizmasından yararlandı
- Hücre zarı proteinlerini ayarlayıp protoselde test etti
- Birçok denemenin ardından bölünme çalıştı
- Job Boekhoven, bu çalışmayı söz konusu bölünme mekanizmasını iyi gösteren büyük bir başarı olarak görüyor
- John Glass, DNA kopyalama, besleme lipozomları ve bölünmeyi tetikleyen proteinleri birleştirip birlikte çalışacak şekilde optimize etmenin sentetik hücre alanı ve genel olarak biyoloji için bir dönüm noktası olabileceğini değerlendiriyor
- Michael Lynch bunu sentetik biyolojide bir tour de force olarak görse de, hücre henüz kendi kendine yeterli olmadığı için abartılmaması gerektiği konusunda uyarıyor
spudcell’in seçilim deneyi ve kalan evrim sorunu
- Araştırma ekibi içinde bu sentetik hücreye başlangıçta Adamala cells deniyordu; ancak Adamala başka bir ad isteyince şaka yollu patates önerdi ve öğrenciler ona spudcells demeye başladı
- Her hücre çok küçük, genomu da bakteri genomundan çok daha küçük
- Mikroskop altında özel bir biçimden çok basit bir yığın gibi görünüyor
- Ekip, hücrelerin büyüyüp bölünmesinin ardından evrime daha yakın bir aşamaya geçip geçemeyeceğini görmek için sentetik hücrelerin DNA’sını manipüle etti
- Bazı hücrelerin daha büyük büyümesini veya daha hızlı bölünmesini sağlayan genetik varyasyonlar oluşturdu
- Daha büyük büyüyen hücreler daha fazla yavru hücre oluşturdu ve popülasyon içinde artmaya başladı
- Bu özelliğin popülasyon içinde seçildiği ilk aşama ortaya çıktı
- Ancak bu, doğal seçilimin açık bir uygulaması değil
- Genetik varyasyon, rastgele DNA mutasyonlarından değil ekibin yapay müdahalesinden kaynaklandı
- DNA zincirlerini üreten enzim fazla doğru çalıştığı için anlamlı mutasyonları yeterince oluşturmuyor
- Ekip, genom bütünlüğünü ve hücre işlevini kaybettirmeyecek kadar hatalı çalışan bir enzim bulmak zorunda
- Boekhoven, açık bir evrim sürecinin kanıtlanmasının hâlâ eksik olduğunu ve bunun bir sonraki büyük adım olacağını düşünüyor
- Başka tür sentetik hücrelerde uyarlanımsal evrim görülmüştü; ancak o hücreler sıfırdan yapılmış değil, yalnızca asgari genleri bırakılmış bakterilerdi
Canlı hücreyle arasındaki mesafe
- Sentetik hücrenin birçok ham maddeyi dışarıdan almak zorunda olması gibi bir sınırı var
- Szostak, hücrenin doğal hücreler gibi kendi ribozomlarını üretememesinin büyüme ve sürekli çoğalma olasılığını sınırladığını düşünüyor
- Kendi ribozomlarını, proteinlerini ve RNA’sını üretebilirse, mevcut bakteriler gibi biyolojik hücrelere çok daha fazla yaklaşır
- Adamala, kopyalama sistemini iyileştirmek için hücre iskeleti eklemenin yolunu da bulmak gerektiğini düşünüyor
- Mevcut hücre, bölünmeye yardımcı molekülleri toplamaya çok fazla enerji ve zaman harcıyor
- Günümüz canlı hücreleriyle karşılaştırıldığında bu sentetik hücre çok ilkel
- Adamala modern hücreleri Boeing 787 Dreamliner’a benzetiyor
- Bu hücreyi ise 100 fit uçan Wright flyer’a benzetiyor
Biotic’in açılması ve uzun vadeli kullanım
- Adamala ve sentetik biyologlar, yeni sonuçlarla birlikte kâr amacı gütmeyen Biotic kuruluşunun kurulduğunu duyurdu
- Biotic, sentetik biyoloji araçlarını dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılara sağlamak için kullanılacak
- Araştırma ekibi, diğer sentetik biyologların hücreleri yapıp geliştirebilmesi için verileri ve yöntemleri yayımlıyor
- Uzun vadede bu çalışma, onlarca yıl sonra şu uygulamalarda kullanılabilir
- Fosil yakıt kullanmadan plastik üretmek
- Gübre üretmek
- İlaç üretmek
- spudcell, Dünya’da yaşamın başlangıcında kullanılmış olması muhtemel çok daha basit moleküllerden farklı olsa da, cansız malzemelerden sentetik bir hücre sistemi oluşturmak, yaşamın kökenini ve yaşamı sürdürme koşullarını laboratuvarda araştırmaya bir adım daha yaklaştırıyor
1 yorum
Hacker News yorumları
Science News tarafı, meslektaş araştırmacılardan ek alıntılarla daha dengeli bir bakış sunuyor
Bazılarının, Adamala'nın araştırmaya dikkat çekme biçiminden de rahatsız olduğu söyleniyor. Adamala, bir hakemin SpudCells'in gerçek biyoloji olmadığını söylemesi nedeniyle Cell tarafından reddedildiğini belirtti; ayrıca meslektaşlarının okuyup değerlendirebileceği bioRxiv'e koymadan önce, 190 sayfalık taslağı ambargo koşuluyla gazetecilere gönderdi. Yakında yeni bir dergiye sunacağı söyleniyor. Heidelberg University'den sentetik biyolog Kerstin Göpfrich bunu “oldukça sıra dışı bir yöntem” diye nitelendirdi
https://www.science.org/content/article/lab-created-spudcell...
https://www.nytimes.com/interactive/2026/07/01/science/spudc...
Yayın gecikir ve bir sonraki değerlendirme için 6 ay daha beklemek gerekirken, başka bir laboratuvardan bir “meslektaş” neredeyse aynı deneylerde biraz daha iyi sonuçlar alıp bunu preprint sunucusuna koyar ve hemen ardından en üst seviye bir dergide yayımlar. Artık güncel başarı o olur, asıl araştırmacı da özgün çalışmayı yeniden üretmiş biri gibi görünür. Özetle siyaset her şeyi mahveder
Bu alanın bir süredir takılıp kaldığı nokta tam olarak buydu. Adamala'dan önceki araştırmacılar, sentetik hücreleri besleyip büyütmenin ve DNA'yı kopyalamanın yollarını bulmuştu; ancak hücre bölünmesi başka bir meseleydi
Normal hücreler, yapısal destek sağlayan protein liflerinden oluşan ağ olan hücre iskeletini yeniden düzenleyerek DNA'yı ikiye ayırır ve bölünür. Sentetik biyologlar kendi hücrelerinin bu karmaşık süreçten geçmesini sağlamanın yolunu bulamamıştı. Bu yüzden Adamala hücre iskeletinden vazgeçmeye karar verdi; literatürü tararken Reinhard Lipowsky'nin, hücre zarına protein işaretleri ekleyip başka proteinleri çekerek zarı fiziksel olarak büken ve hücreyi bölen bir mekanizma bulduğunu keşfetti. Adamala bu yaklaşımı izleyerek protohücrenin hücre zarı proteinlerini ayarladı ve birçok denemeden sonra başarılı oldu. Yeni olan kısım bu
Uzman değilim, kusura bakmayın. Amino asitleri ve proteinleri nereden aldıklarını merak ediyorum. Bir hücrenin çalışabilmesi için bunların aynı kiraliteye sahip olması gerektiğini biliyordum; yapay olarak “sıfırdan üretilen” amino asitlerin ise her iki kiralite açısından 50:50 olduğunu sanıyordum
NYTimes'ın basitleştirilmiş anlatımında genlerin “virüslerden ve yaygın mikroorganizma Escherichia coli'den ödünç alındığı” yazıyordu. “Sıfırdan” hedefine ne kadar yaklaşıldığını merak ediyorum. Yoksa gerçekte birkaç parçayı birleştirmeye daha mı yakın, bunu bilmek isterim
Bilim insanları ya da onlara yakın biri bir wiki oluşturmuş gibi görünüyor: https://en.wikipedia.org/wiki/SpudCell
Araştırmacıların bu şekilde doğrudan tanıtım yaptığını gördüğümü sanmıyorum. İlginç bir yaklaşım; ileride standart hâline gelip gelmeyeceğini merak ediyorum
Bu çalışmayı yürüten kuruluş burada: https://biotic.org/
Biotic'in kimyasal ve işlevsel olarak tanımlanmış sentetik hücreler geliştiren, kamu yararına çalışan kâr amacı gütmeyen bir araştırma kurumu olduğu söyleniyor. Misyonunun biyoteknolojideki temel ilerlemeleri sorumlu biçimde mümkün kılmak ve yönetmek olduğu; hedefinin de dünya standartlarında biyoteknolojinin anlamlı bir noktada herkesin ve gezegenin yararına olmasını sağlamak olduğu belirtiliyor. Bu özel araştırma University of Minnesota'da yapılmış gibi görünüyor
Adamala “Biyoloji başka neler yapabilir?” demiş; eh, belki tüm yaşamı hızla yok edebilecek sentetik canlılar da yapabilir diye düşünüyorum
Asıl taslağı merak ediyorsanız burada: https://www.biotic.org/research/spudcell/spudcell-manuscript...
Birkaç yıl önce sağ elli protein deneylerini durduran Dr. Kate Adamala'nın bu araştırmaya liderlik etmiş olması ilginç. O zaman ne kadar yaklaşılmış olduğu düşünülürse, bunun başarılmış olması şaşırtıcı değil
Bilmiyor olabilirsiniz; bağışıklık sistemi sol elli patojenleri algılar ve muhtemelen daha agresif tepki verebilir. Vücudun enfeksiyonla savaşan iki mekanizması olan ateş ve ozonoliz belirgin biçimde kiral değildir. Hatta endüstriyel kullanım için ayna yaşamı daha hızlı ilerletmemiz gerektiği bile söylenebilir. Biyolojik kontrol daha kolaydır; yiyecek bir şey olmadığından laboratuvardan kaçma olasılığı da çok daha düşer
2226 yılından bir haber yazısına tesadüfen rastladığımı hayal ediyorum. Google, OpenAI ve Anthropic'ten hangisinin yapay zeka yarışını kazandığını görmek için okumaya başlıyorum
Ama öğrendiğim şey Biotic oluyor. Artık Güneş Sistemi ve çevresindeki en güçlü siyasi yapı hâline gelmiş; 2084'te Alphabet, OpenAI ve Anthropic'i tek bir günde satın almış. İnsanlar artık tercih edilmiyor ve türün kalıntı niteliğindeki varlığını güvence altına alacak en uygun asgari düzeyde üremeyle sınırlandırılıyor. Üretim faaliyetlerinde Biotic biyomakineleri tercih ediyor. Trafiğin en yoğun olduğu anda bir dronun yavru doğurduğunu hayal edin. Daha fazla enerji harcar ama fabrika da işçi de gerekmez. Kendi hâline bırakılırsa makineler, eskisi gibi atık olarak çürümek yerine kontrolsüzce çoğalır
Bazıları gruplar oluşturarak, anlaşılmaz kolektif zekaların yönettiği devasa hareketli yapılar inşa ediyor. Yazı, bu olayın aslında yaklaşık 3,5 milyar yıl önce gerçekleştiğini belirtiyor ve mevcut kolektif zekaya abonelik öneriyor