Tüm yaşam, yaşayan her bir şey, DNA'daki bilgiye göre oluşturuldu. Peki bu ne demek? Nasıl ki İngiliz alfabesi kelimelere dönüştürüldüğünde size bugün söyleyeceğim şeyleri söyleme imkânı tanıyan alfabetik harflerden meydana geliyorsa DNA da genetik harflerden meydana geliyor ve genlere dönüştürüldüğünde hücrelerin protein üretmesini, yani bir hücrenin işlevlerini yerine getirmesini sağlayan karmaşık yapıları meydana getiren amino asitler üretmesini ve hikâyelerini anlatmasını sağlıyor. İngiliz alfabesinde 26 harf varken genetik alfabede sadece dört tane var. Oldukça ünlüler. Belki de onları biliyorsunuz. Onlara genellikle G, C, A ve T deniyor. Ama tüm bu yaşam çeşitliliğinin dört genetik harfin sonucu olması inanılmaz. İngiliz alfabesinde dört harf olsa nasıl olurdu bir hayal edin. Ne tür hikâyeler anlatabilirdik? Peki genetik alfabede daha fazla harf olsaydı? Daha fazla harfli yaşam daha farklı hikâyelere kapı açar mıydı, hatta belki daha ilginç olanlara? 1999 yılında La Jolla, Kaliforniya'daki laboratuvarım altı harfli bir genetik alfabe DNA'sıyla canli organizmalar yaratma amacıyla bu soru üzerinde çalışmaya başladı; dört doğal harfe ek olarak iki insan yapımı ek harf. Böyle bir organizma kökten değiştirilmiş ilk yaşam şekli olurdu. Yarı sentetik bir yaşam şekli olurdu, yaşamın daha önce yaptığından daha fazla bilgi saklayabilen bir şekli. Yeni proteinler üretebilirdi, genellikle protein yapımında kullanılan 20 normal amino asidin daha fazlasından inşa edilen proteinler. Bu yaşam nasıl hikâyelere kapı açardı? Sentetik kimya ve moleküler biyolojinin gücüyle ve yaklaşık 20 yıllık çalışmayla altı harfli DNA'ya sahip bakteriyi yarattık. Nasıl yaptığımızı anlatayım. Lisedeki biyoloji dersinden tüm hatırlamanız gereken iki doğal harfin eşleşerek iki temel çift oluşturduğu. G, C ile eşleşiyor, A ise T ile eşleşiyor, yeni harflerimizi yaratmak için yüzlerce yeni aday harf sentezledik ve birbirleriyle seçerek eşleşme yeteneklerini inceledik. 15 yıllık çalışmanın ardından da birbiriyle çok iyi eşleşen iki tane bulduk, yani en azından deney tüpü içinde. İsimleri oldukça karmaşık ama şimdilik onlara X ve Y diyelim. Yapmamız gereken bir sonraki şey ise X ve Y'yi hücrelerin içine sokmaktı ve sonunda alglerde benzer bir şey yapan bir protein bulduk, bakterimizde işe yaradı. Yapmamız gereken son şey de X ve Y için şunu gösterebilmekti: Hücrelerin büyüyüp bölünebildiği, DNA'larında X ve Y'ye tutunabildiği. O zamana dek yaptığım her şey umduğumdan çok daha zaman aldı. Aslında gerçekten sabırsız biriyim ama bu, en önemli adım, hayal ettiğimden daha hızlı işe yaradı, anında diyebilirim. 2014 yılında bir hafta sonu, laboratuvarımda bir lisans üstü öğrencisi altı harfli DNA'yla bakteri yetiştirdi. Şimdi sizi onlarla tanıştırmama izin verin. Bu onların gerçek bir fotoğrafı. Bunlar ilk yarı sentetik organizmalar. Altı harfli DNA'sı olan bakteriler, oldukça ilginç değil mi? Belki de bazılarınız hâlâ nedenini merak ediyordur. O hâlde bizi motive eden şeylerin bazılarından biraz bahsedeyim, hem teorik hem de pratik olanlar. Teoride insanlar hep hayatın ne olduğuna kafa yordular, canlı olan şeyleri faklı kılan şeye, insanların bu konuda fikirleri oldu. Pek çoğu hayatı kusursuz olarak açıkladı, bu da bir yaratıcı olduğuna kanıt gösterildi. Yaşayan şeyler farklıdır çünkü bir tanrı onlara yaşam üfledi. Başkaları daha bilimsel bir açıklama aradılar ama şunu söyleyebilirim ki hâlâ yaşam moleküllerinin özel olduğunu düşünüyorlar. Evrim onları milyarlarca yıldır optimize etmiyor mu zaten? Bakış açınız ne olursa olsun, şu gerçekten imkânsız görünüyor; kimyagerlerin yeni parçalar ortaya çıkarması, bunların, yaşamın doğal molekülleriyle birlikte işleyebilmesi ve tüm bunları yaparken her şeyin yolunda gitmesi. Peki ne kadar kusursuz yaratıldık veya evrildik? Hayatın molekülleri ne kadar özel? Bu sotuları sormak bile imkânsız çünkü yaşamı hiçbir şeyle kıyaslayamadık. Şimdi ilk kez çalışmamız gösteriyor ki belki de yaşamın molekülleri o kadar özel değil. Belki de bildiğimiz hayat olabilecek tek yol değil. Belki de biz tek çözüm değiliz hatta en iyi çözüm bile değiliz, sadece bir çözümüz. Bu sorular yaşamla ilgili temel sorunlara değiniyor ama belki de anlaşılması biraz zor. Peki ya pratikteki amaçlarımız? Yaşamın genişlemiş bir kelime dağarcığıyla sunabileceği yeni hikâyeleri keşfetmek istedik. Unutmayın, burada hikâyeler hücrenin ürettiği proteinler ve sahip oldukları işlevler. Bizim yarı sentetik organizmalarımız yeni işlevlere sahip ne tür proteinler yapabilir ve hatta kullanabilir? Aklımızda birkaç şey var. Birincisi hücrelere protein yaptırmak, bizim kullanmamız için. Bugün proteinler gittikçe artan geniş çapta değişik uygulama alanları için kullanılıyor, askerleri yaralanmadan koruyan materyallerden tehlikeli maddeleri tespit eden cihazlara kadar, yine de bana göre en heyecan verici uygulama protein ilaçları. Yeni olmalarına karşın protein ilaçları tıpta devrim yarattı bile ve mesela insülin de bir protein. Ne olduğunu biliyorsunuzdur, bir ilaç olarak üretiliyor ve diyabeti tedavi etme şeklimizi tamamen değiştirdi. Ancak burada sorun, proteinlerin yapımının gerçekten zor olması ve onları elde etmenin tek pratik yolu hücrelerin sizin için yapmasını sağlamak. O yüzden doğal hücrelerle doğal amino asitlere sahip proteinler yaptırabilirsiniz ve bu proteinlerin özellikleri, geliştirilebilecekleri kullanım alanları proteinin inşa edildiği o amino asitlerin doğasıyla sınırlı kalacak. İşte burada, bir protein yapmak için birbirine bağlanmış 20 normal amino asit, sanırım çok da farklı görünmediklerini fark ediyorsunuz. O kadar farklı işlev sunmuyorlar. öyle çok sayıda farklı işlevleri yok. Sentetik kimyagerlerinin ilaç olarak yaptığı küçük moleküllerle kıyaslayalım. Proteinlerden daha basit yapıdalar ama rutin olarak çok daha geniş çapta çeşitlilikten yapılıyorlar. Moleküler detaylara aldırmayın ama farklı olduklarını da göreceksiniz. Aslında onları harika ilaçlar kılan şey değişik hastalıkları tedavi eden farklılıkları. Daha büyük bir çeşitlilikten protein yapabildiğimizde geliştirebileceğimiz protein ilaçlarını düşünmek teşvik edici. Yarı sentetik organizmamızın yeni ve değişik amino asit içeren protein yapmasını sağlayabilir miyiz? Belki de istenen özellik veya işleve sahip proteine bizi yönlendirecek amino asitler? Örneğin insanlara enjekte ettiğiniz zaman çoğu protein dengeli olmaz. Hızla ayrıştırılırlar veya atılırlar, bu da ilaç olmalarına engel olur. Peki ya yeni amino asitler yapabilsek, kendilerine bir şeyler bağlı olsa, bu sayede çevrelerinden korunsalar, ayrıştırılmaktan veya atılmaktan korunsalar ve böylelikle daha iyi ilaçlar olsalar? Moleküllere tutunabilmeleri için minik parmakları olan proteinler yapabilir miyiz? Pek çok küçük molekül ilaç olmayı başaramadı çünkü insan bedeninin karmaşık çevresinde hedeflerini bulmakta yeterli olamadılar. Bu molekülleri alıp yeni amino asitlerin parçası hâline getirebilir miyiz? Böylece bir proteinle birleştirildiklerinde protein onları hedeflerine yönlendirebilir mi? Synthorx adında bir biyotek şirketi kurdum. Synthorx, sentetik organizmanın kısaltılmışı. sonund bir X var çünkü biyotek şirketleri bunu hep yapar. (Kahkahalar) Synthorx, laboratuvarımla yakından çalışıyor ve insan hücrelerinin yüzeyinde belli bir reseptörü tanıyan bir protein konusunda ilgililer. Ancak sorun şu ki bu ayrıca aynı hücrelerin yüzeyinde başka bir reseptör de tanıyor ve bu onu toksit yapıyor. Bu proteinin bir varyasyonunu üreterek ikinci reseptörle etkileşime geçen kısmı alıkoyabilir miyiz, onu büyük bir şemsiye altına almak gibi? Böylece protein sadece istenen ilk reseptörle etkileşime geçer? Bunu yapmak ya çok zor ya da normal amoni asitlerle yapılması imkânsız, ancak özellikle bu amaç için tasarlanmış amino asitlerle değil. Yarı sentetik hücrelerimizi küçük fabrikalar gibi çalıştırarak daha iyi protein ilaçları ürettirmek tek ilginç potansiyel uygulama yöntemi değil. Çünkü unutmayın, hücrelerin işini yapmasına izin veren şey proteinler. Yeni işlevlere sahip yeni proteinler yapan hücrelerimiz olsaydı doğal hücrelerin yapamadığını yapmalarını sağlayabilir miydik? Örneğin yarı sentetik organizmalar geliştirerek bunları bir insana enjekte edebilir, kanser hücrelerini hedef alabilir ve bulunduklarında toksit bir proteinle öldürebilir miyiz? Farklı yağları yiyen bir bakteri yaratabilir ve bir petrol akıntısını temizleyebilir miyiz? Bunlar sadece daha geniş bir kelime dağarcığı olan yaşamın anlatabileceği hikâyelerden birkaçı. Harika değil mi? İnsanlara yarı sentetik organizmalar enjekte etmek? Okyanusa milyonlara litre bakteri salmak veya en sevdiğiniz plaja? Ama durun bir dakika, bu aslında korkunç bir şey. Bu dinozor gerçekten korkutucu. Ama şu da var: yarı sentetik organizmalarımızın hayatta kalmaları için X ve Y'nin kimyasal öncülerinden beslenmeleri gerekiyor. X ve Y, doğada var olan her şeyden tamamen farklı. Hücrelerde bunlardan yok, bunları yapma yetisi de. Biz onları hazırlarken, laboratuvarımda kontrollü çevrede onları büyütürken onları doğa dışı besinlerle besleyebilirim. Sonra onları bir insana veya sahile gönderdiğimizde o özel yiyeceğe erişimleri olmayacaktır, bir süre büyüyebilir ve hayatta kalabilirler, istenen işlevi yerine getirecek kadar, sonra da besinsiz kalmaya başlarlar. Aç kalmaya başlarlar. Açlıktan ölür ve yok olurlar. Yaşamın yeni hikâyelere kapı açmasını sağlıyor ve bu hikâyelerin yer ve zamanını da belirleyebiliyoruz. Bu konuşmanın başında size 2014 yılında daha fazla bilgi saklayan yarı sentetik organizmaların yaratıldığını söylemiştim. X ve Y, DNA'larında. Ama az önce konuştuğumuz tüm bu amalar X ve Y'nin protein yapmasına dayanıyor. Biz de bunun üzerinde çalıştık. İki yıl içinde, X ve Y'li DNA'ları hücrelerin alabildiğini gösterdik, ve bunu DNA'nın çalışan kopyaları RNA'ya kopyalayabiliyorlardı. Ve geçen senenin sonunda, X ve Y'yi protein yapmada kullanabildiklerini gösterdik. İşte buradalar, gösterinin yıldızları, tamamen işlevsel ilk yarı sentetik organizmalar. (Alkışlar) Hücreler yeşil çünkü yeşil parlayan bir protein yapıyorlar. Oldukça ünlü bir protein, aslında denizanasından, pek çok insan doğal biçiminde kullanıyor çünkü yaptığınız zaman görmek çok kolay. Ancak bu proteinlerin her birinde, doğal yaşamın protein yapamadığı yeni bir amino asit var. Yaşayan her hücre her bir proteinini yapmak için dört harfli genetik bir alfabe kullandı. Bu hücreler yaşıyor, büyüyor ve protein yapyor, altı harfli bir alfabeyle. Bunlar yeni yaşam biçimleri. Bu yarı sentetik yaşam biçimi. Peki ya gelecek? Laboratuvarım başka hücrelerin genetik alfabesini genişletmeye çalışıyor, insan hücreleri de dâhil. Ve daha karmaşık organizmalar üzerinde çalışmaya hazırlanıyoruz. Yarı sentetik kurtları düşünün. Söylemek istediğim son şey, size söylemek istediğim en önemli şey, yarı sentetik yaşam artık burada. Teşekkürler. (Alkışlar) Chris Anderson: Floyd, bu inanılmaz bir şey. Şunu sormak istiyorum, yaşamın sunabileceği imkânları düşününce çalışmanın göstergeleri ne yönde, mesela evrende, başka bir yerde? Görünen o ki yaşamın veya varsayımlarımızın çoğu DNA gerçeği üzerine kurulu ancak kendi kendini yineleyen moleküllerin olma ihtimali altı harfli DNA'dan bile daha büyük değil mi? Floyd Romesberg: Kesinlikle, doğru, ve bence çalışmamız gösterdi ki bahsettiğim gibi her zaman bir önyargımız vardı, kusursuz olduğumuza dair, en iyi olduğumuza dair, Tanrı bizi böyle yarattığı, evrim bizi böyle kıldığı için. Doğal olanların yanında çalışabilen moleküller yaptık ve bence bu şunu gösteriyor ki kimya ve fiziğin temel yasalarına uyan her molekülü alıp onları optimize edebilir ve yaşamın doğal moleküllerinin yaptıklarını yapabilirsiniz. Burada sihir yok. Ve bence tüm bunlar yaşamın farklı şekillerde evrilebileceğini gösteriyor. Belki başka DNA türleriyle bize benzer, belki de hiç DNA'sı olmayan şeyler. CA: Senin aklında bu olasılık acaba ne kadar büyük? Bunu bilebilir miyiz? Çoğu şey DNA molekülüne mi benzeyecek yoksa kendini yineleyen kökten değişik bir şeye mi, yaşayan organizma yaratabilecek bir şey? FR: Benim kişisel görüşüm, yeni yaşam bulduğumuzda onu tanımayabiliriz bile. CA: Yani bu Goldilocks gezegenleri arama takıntısı, su ve diğer şeyler için tam doğru konum yani, oldukça dar bir varsayım o hâlde. FR: Konuşabileceğiniz birini arıyorsanız muhtemelen değil ama herhangi bir yaşam arayışındaysanız bence bu doğru, doğru ışık altında yaşam arıyorsunuz. CA: Akıllarımıza durgunluk verdiğin için çok teşekkürler, Floyd. (Alkışlar)