İlk Hayvanlar, Dünya Okyanuslarını Oksijenlendirerek Karmaşık Yaşamın Evrimini Hızlandırmış Olabilir! için yorumlar kapalıEvrim
Exeter Üniversitesi’nde yapılan yeni araştırma, Dünya’daki karmaşık yaşamın evrimiyle ilgili yaygın bir inanışı sorgulanıyor. Geleneksel olarak atmosferde ve okyanuslarda çözünmüş belli bir miktarda oksijenin kompleks yaşam formlarının evrimi için zorunlu olduğu düşünülüyordu. Ancak bu araştırma, ilk oksijen seviyeleri düşükken bile hayatta kalıp, geçen okyanusları oksijenlendirerek karmaşık evrimini hızlandırabilir.
Bu çalışma, özellikle deniz süngerlerine odaklanıyor. Deniz süngerleri, bilinen en eski hayvan türlerinden biri olarak kabul edilir ve düşük oksijen seviyelerine dayanıklı oldukları bilinmektedir. Araştırmada, Danimarka’daki deniz süngerleri kullanılarak yapılan amplifikasyonlar, bu süngerlerin düşük oksijen koşullarında bile saklanabildiği ve metabolik işlemler sırasında çevrelerdeki suyu filtreleyip oksijen üretebildikleri ortaya konuldu. Bu durum, ilk hayvanların sadece oksijen tüketiminin evrimleşmeyle tanımlanmasıp, aynı zamanda oksijen üretimine katkıda bulunularak daha karmaşık yaşam formlarının evrimi için gerekli koşullar yaratılabileceği belirlenmiştir.
Bu başlangıçlar, ilk hayvanların yaşamları boyunca oksijenin çoğalmasını artırıyor, daha karmaşık organizmaların evrimini hızlandırdığını hayal ediyor. Oksijenin varlığı ve karmaşık yaşamın evrimi arasındaki ilişkinin daha önce düşünüldüğünden çok daha karmaşık olabileceğini ortaya koyan bu çalışma, Dünya’nın erken biyolojik aşamalarında her gün yaşam formlarının gelişip evrimleştiğini söylemek mümkün olabilir.
Kaynak: Sıradışı bilim sitesinden alınan haber yapay zeka ile desteklenmiştir.
Probiyotiklerin Gerçekten İşe Yarayıp Yaramadığı Bilinmiyor için yorumlar kapalısağlık
İçimizde yaşayan milyarlarca bakteri, yaşamımızda önemli bir rol oynuyor. Mikrobiyom şeklinde bilinen bu mikrop arkadaşlar yediklerimizi sindirmemize, hastalıklarla mücadeleye ve hatta ruh halimizin düzenlenmesine yardımcı oluyor. Fakat çok da uzak olmayan bir zaman önce, bu mikroorganizmaların bizim için neler yaptıklarını pek anlamış değildik. Hatta şimdi bile sağlığımız üzerindeki etkilerini yeni yeni öğrenmeye başlıyoruz. Yeni keşfedilen bu bilgiler, halkın mikrofloraya olan ilgisinin artmasına sebep oldu. Doğal olarak probiyotik pazarı da artış gösterdi ve canlı ya da cansız faydalı bakteri suşları içeren çok sayıda besin desteği piyasaya çıktı. Günümüzde bir marketin gıda takviyesi reyonuna gittiğinizde, rafların sindirimi düzenlediğini, bağışıklık sistemini güçlendirdiğini, ruh halini desteklediğini ve kendinizi iyi hissetmenize yardımcı olduğunu iddia eden bir sürü farklı probiyotik seçenekle dolu olduğunu görürsünüz.
Fakat bazı uzmanlar, besin takviyelerinde pazarlamanın bilimden hızlı ilerlediğini söylüyor. Bulgular, probiyotiklerin sindirim sistemiyle ilgili belli başlı birkaç durumda yardımcı olabileceğini ve hatta normalde sağlıklı olan bireylerde sağlığı destekleyebileceğini akla getirse de, bilim sunduğu cevaplardan çok soru işaretleri doğurmuş durumda.
Probiyotikler nasıl bu kadar popüler oldu?
İnsanlar, moda olmadan çok uzun süre önce; aslında 6.000 yıl kadar önce fermente süt ürünleri şeklinde probiyotik alıyordu. Yaklaşık on ikinci yüzyıl civarındaki Cengiz Han döneminde güç ve sağlık kaynağı olarak görülen fermente süte büyük önem veriliyordu. Hatta o kadar ki, Moğol kadınlar savaş sırasında bunlar ile askerleri kelimenin tam anlamıyla yıkıyorlardı.
Bu fermente sütle duş almak yerine onu içseler daha iyi olabilirdi tabi fakat Moğol savaşçıların bildiği bir şey vardı. Probiyotiklerin, huzursuz bağırsak sendromu ve ülseratif kolitin de içinde bulunduğu bazı belli başlı sindirim rahatsızlıklarına karşı rahatlık sağladığı gösterilmişti. Hatta bazı nadir vakalarda bu takviyele hayat kurtarıcı olabilir. Bilim insanları 53 çalışmadan elde edilen sonuçları bir havuza aktardıklarında, erken doğan ve probiyotik verilen verilen bebeklerde nekrotize enterokolit gelişme ihtimalinin yüzde 46 kadar düştüğü görülmüş. Nekrotize enterokolit, bağırsak dokusunun iltihaplanmasına sebep olan ve çoğunlukla erken doğan bebekleri etkileyen ölümcül bir hastalık.
Probiyotikler herhangi bir şey yapıyor mu?
Fakat durum şu ki, probiyotikler üzerinde yürütülen araştırmalar çok düzensiz. Bu araştırmalarda farklı probiyotik suşları, dozları veya tedavi rejimleri kullanılmış olabiliyor. Dolayısıyla sonuçları karşılaştırmak ve pek çok araştırmadan elde edilen verileri bir araya getirip bir bütün şeklinde analiz etmek zorlaşıyor. Oysa bu yöntem, sadece tek bir çalışmaya göre çok daha yüksek bir seviyede bulgu sağlıyor. Southern California Üniversitesinde çalışan ecza bilimleri profesörü Roger Clemens, tüm bunlara ek olarak hastaların probiyotik tedavilere verdiği yanıtların her çalışmada çok büyük farklılık gösterebildiğini söylüyor. Chicago Üniversitesinde çalışan hekim bilim insanı Eugene Chang, bunun dışında probiyotikler üzerine yürütülen birçok çalışmanın yetersiz şekilde tasarlandığını söylüyor. Bu çalışmalarda, katılımcıların probiyotiklere ek olarak başka ilaçlar alıp almadığı ortaya çıkarılamıyor veya bunlara dönük kontrol yürütülemiyor. Katılımcılar sık sık sağlık, yaşam şekli ve diğer unsurlar yönünden büyük miktarda değişkenlik gösteren küçük gruplardan oluşuyor. Ayrıca herkesin farklı bir mikrobiyomu da oluyor. “Bu durum, verileri yorumlamayı çok zorlaştırıyor” diyor Chang.
Bulgular, normalde sağlıklı olan bireylerde çok daha inişli çıkıyor. Probiyotiklerin ruh hali ve kabızlıktan bağışıklık fonksiyonuna kadar her şey üzerindeki etkilerine dönük yürütülen araştırmalar, tutarsız ve düşük kaliteli sonuçlar getiriyor. “Probiyotiklere dönük bulgular, koşullara çok bağlı ve oldukça zayıf” diyor Chang ve verilerdeki bu tutarsızlığın, probiyotiklerin nasıl çalışacağıyla ilgili bile daha öğrenmemiz gereken çok şey olduğunu yansıttığını söylüyor.
Pek çok kişinin probiyotiklerle ilgili en temel varsayımlarından birini ele alalım: Probiyotiklerin bir şekilde bağırsaklarımıza yerleştiği ve mikrobiyotamızı “dengelediği” varsayılıyor. Görünüşe göre bilim insanlarının böyle bir şeyin doğru olup olmadığıyla ilgili hiçbir fikri yok. Washington Üniversitesinde çalışan mide bağırsak hastalıkları uzmanı William DePaolo, “Bu konu alanda büyük bir tartışma konusu” diyor. Gastroenterelogy bülteninde yayımlanan dobra bir yazıda ise bu ortak kanının “neredeyse kesin olarak hatalı” olduğu ileri sürülüyor. Yetişkin olduğumuz zaman itibariyle, mikrobiyomumuz büyük ölçüde biçimlenmiş oluyor. Chang, halihazırda bağırsaklarımızda bulunan mikropların pek çoğunun bebeklik dönemimizden beri ikamet ettiğini ve pek yeni gelenlerden olmadıklarını söylüyor. Yapılan çalışmalardan birinde, 19 sağlıklı gönüllüye dört haftalık bir dönemde probiyotik veya şeker hapı verilmiş. Müdahaleden üç hafta öncesinde çalışmaya önderlik eden bilim insanları deneklerin 15’inde endoskopi yaparken, sonrasında bu kişilerin bağırsak epitelyumundan biyopsi almış. Cell bülteninde yayımlanan sonuçlarda, mikrobiyomun katılımcıların sadece altısında değiştiği bulunmuş; dördünde ise hiçbir değişim gözlenmemiş.
Clemens’e göre bu durum, probiyotiklerin sağlığımızda anlamlı bir değişim meydana getirmesi için bağırsaklarımızda kalması gerektiği anlamına gelmiyor. Belirli probiyotikler, bağırsak ortamını sadece oradan geçerek de değiştirebilir. Örneğin yoğurt ve pek çok probiyotik kokteylde bulunan Lactobacillus bakterisi, bağırsaklarımızda hareket ettikçe laktik asit üretebiliyor ve patojenler için konuksever olmayan fakat iyi bakterilere karşı zararsız olan daha asidik bir ortam meydana getiriyor. Benzer şekilde probiyotiklerin de geçiş yaptıkları sırada ruh halini destekleyen serotonin veya bağışıklığı destekleyen kısa zincirli yağ asitlerinden bir doz verebileceğini söyleyen DePaolo, “Geçiyor olsalar bile etki bırakabildiklerini düşünmek istiyorum” diye de ekliyor. Fakat bu kısa süreli probiyotiklerin vücutta bir etkisi olsa dahi, söz konusu etkilerin yalnızca takviyeyi aldığınız sürece devam edeceğini belirtmekte fayda var.
Fakat Chang, bu konuda bilgi sahibi olmadığımızı söylüyor. Tüm bu işleyişler esasında akla yatkın olsa da, kanıtlanmış değiller. Örneğin probiyotiklerin hem başka hayvanlarda hem de laboratuvarda yetiştirildikleri zaman kısa zincirli yağ asidi benzeri bileşenler ürettiklerini biliyoruz. Fakat bunları insanlarda ürettiklerini ya da bu bileşenlerin sağlığın iyileşmesine yol açıp açmadığını bilmiyoruz. “Bu konuda daha sıkı bilimsel çalışmalar yapmadığımız sürece, bu sorulara güzel cevaplar veremeyeceğiz” diyor Chang.
Probiyotik almalı mısınız?
Hepsi değil ama belli tipte probiyotik suşları faydalı olabilir. Cell bülteninde yayımlanan çalışmada söylendiği üzere, belki de insanların probiyotiklerden fayda görüp görmeyeceği mikrobiyomlarının bileşimine bağlıdır. Bilim insanları, probiyotikleri sindirdiğimiz zaman canlı olup olmaması gerektiğini bile bilmiyor. Hatta ölü mikroplar faydalı özelliklere sahip moleküller bile salgılıyor olabilir. Bu sorulara cevap bulmak için daha fazla araştırma yapılması gerekiyor.
Bu durum, bizi marketlere ve gıda takviyesi reyonunu dolduran çok sayıda probiyotik seçeneğe geri götürüyor. Nasıl karar vermeli? Bilim ortalama, sağlıklı tüketiciye rehberlik edebilir mi? Chang’e göre maalesef hayır. Hangi mikropların faydalı olup hangilerinin olmadığına karar verecek bulgular olmadığı gibi, bu takviyeler çok az yasal düzenlemeye tabi tutuluyor. Belli bir hastalık veya durumu tedavi eden ilaç şeklinde görülmediklerinden, probiyotikler ABD Gıda ve İlaç Dairesince onaylanmıyor.
Clemens, genel olarak konuşulduğunda probiyotiklerin güvenli olduğunu söylüyor. Yine de kuşkuları var çünkü endüstri çok az yasal düzenlemeye tabi tutulduğundan, henüz güvenlik açısından incelenmemiş bakteri suşları içeren ürünlerden endişe duyuyor. Ayrıca çok nadir de olsa probiyotikler, bağışıklık yetersizliği olan kişilerde ciddi enfeksiyonlara yol açmış. Fakat Clemens, söz konusu kokteyl bilimsel incelemeden geçtiği sürece, normalde sağlıklı bir insanda probiyotikleri denemenin pek zararı olmayacağına inanıyor (tabii cüzdanınız haricinde). Clemens, bilimsel açıdan güvenilir bir öneri listesi için tüketicilerin, kokteylde bulunan bakteri suşlarının FDA Genellikle Güvenli Olarak Düşünülenler (GRAS) veritabanında yer alıp almadığını kontrol etmesi gerektiğini söylüyor. Daha kullanıcı dostu bir rehber için ise bilim insanlarının tüketiciler için geliştirdiği bir kaynak olan probiotics.com sitesini öneriyor.
Buna karşın Clemens, tüketicilerin güvenilir bir karar verdikten sonra bile market raflarındaki iddiaların tamamen bilimsel olmayabileceğinin farkında olması gerektiğini söylüyor: “Bana göre halkı yanıltıyorlar.”
Peki bunun sebebi ne? Aç kalmanın fareler üzerindeki etkilerinin incelendiği yeni bir çalışma, bu konuda bir cevap sunabilir gibi görünüyor. Araştırmacılar, kalori alımının sadece 24 saat kısıtlanmasıyla, bağırsaklarda bulunan kök hücrelerin yenilenmesini destekleyebilen metabolik bir dönüşümün başladığını buldular.
Bağırsaklara ait olan bu kök hücreler, biz yaşlandığımız zaman etkili bir şekilde yenilenemiyorlar. Bu hücreler, sağlıklı bir dokuyu sürdürmek ve hastalıklarla mücadele etmekte bize yardımcı oldukları için önem taşıyorlar. Bu yüzden söz konusu bulgular epey değer taşıyor.
MIT’de biyolog olan Ömer Yılmaz şöyle söylüyor: “Aç kalmanın bağırsak üzerinde pek çok etkisi var. Bunların arasında, enfeksiyonlar veya kanserler gibi bağırsağı vuran her türlü hastalıkta muhtemel kullanım alanları ve yenilenmeyi desteklemek de bulunuyor.”
“Bu çalışma, aç kalmanın; karbonhidratları kullanmaktan yağ yakmaya kadar, bağırsaktaki kök hücrelerde metabolik bir anahtarı ateşlediğine dair bulgular sağlıyor.”
Çalışmada gerçekleşen bu dönüşüm, hücrelerin enerji kaynağı olarak karbonhidratlar yerine yağı tüketmesinden ibaret değildi. Dönüşümle birlikte hücrelerin işlevleri de arttı.
Araştırmacıların “bağırsağın yük beygirleri” olarak tanımladığı bağırsak kök hücreleri, genelde bağırsak astarını beş günde yeniliyor fakat metabolik dönüşümün faaliyete geçmesiyle, bu yenilenme hızlanabiliyor.
Yılmaz’ın takımı, laboratuvarda, 24 saat aç kalmış farelerin bağırsak kök hücrelerini aldı ve bunları bir kültür ortamında yetiştirerek, organa benzer bir tür ‘mini bağırsak’ olan ve organoid adı verilen hücre yığınları haline getirdi.
Bunu yaptıkları zaman, aç kalan farelerden alınan kök hücrelerdeki yenilenme kapasitesinin, aç kalmamış sıradan farelere göre iki kat yüksek olduğunu görmüşler.
Takım üyesi ve biyomedikal araştırmacısı Maria Mihaylova şöyle söylüyor: “Aç kalmanın, bağırsak bezeleri üzerinde organoid oluşturacak kadar büyük bir etkisi vardı. Organoid oluşumu, kök hücresinin yönlendirdiği bir süreç.”
“Bu şeyi hem genç farelerde hem de yaşlı farelerde gördük ve bu süreci yönlendiren moleküler mekanizmaları anlamak istedik.”
Takım cevabı bulmak için; aç kalan farelerin kök hücrelerinde yer alan mesajcı RNA’yı sıraladı ve aç kalmanın, peroksizom çoğaltıcı etkinleşik alıcı (veya PPAR) adı verilen kayıt etmenlerini faaliyete geçirdiğini, bunun da yağ asitlerinin metabolize edilmesiyle ilişkili genleri açtığını buldu.
Bu vakada gerçekleşen söz konusu etkinleşme, hücrelerin glukoz yerine yağ asitlerini yıkmasına sebep oldu ve aynı zamanda kendilerini yenileme becerilerini destekledi.
Araştırmacılar PPAR’ın etkinleşmesini engellediklerinde, yenilenme desteği sona erdi. Fakat takımın keşfettiği tüm şey bu değil.
Farelere, PPAR’ların etkilerini faaliyete geçiren ve GW501516 adı verilen bir molekül uygulandığında, farelerin aç kalmasıyla ortaya çıkan faydalı etkilerin bazıları yeniden oluştu.
Araştırmacılardan biri olan Chia-Wei Cheng şöyle söylüyor: “Bu da çok şaşırtıcıydı. Sadece bir metabolik güzergâhı faaliyete geçirmek, belirli yaş fenotiplerini tersine çevirmek için yeterli olmuştu.”
Bu metabolik anahtarın kapsamını ve işlevini tamamen anlamadan önce, araştırmacıların hâlâ araştırmaları gereken bir çok şey var. Üstelik bunun, insanlarda da farelerde olduğu kadar kolay şekilde idare edilip edilemeyeceği bilinmiyor.
Fakat bu çalışma, gelecekte bir şekilde hap veya başka bir ilaç tedavisi yardımıyla bu metabolik anahtarı faaliyete geçirme olasılığı sunuyor ve bizi bu olasılığa bir adım daha yaklaştırıyor. Belki de (sadece belki), hastaların aç kalması gerekmeden onların bağırsak sağlığını iyileştirebilir ve bu sayede daha uzun süre yaşamalarına yardımcı olabiliriz.
Bu sonuçlar henüz kesin olmayabilir, ancak hiç olmadığı kadar tutarlı görünmeye başlıyorlar.
Çalışmada yer almayan ve Utah Üniversitesinde biyokimyacı olan Jared Rutter şöyle söylüyor: “Yazarlar, güzel bir deney sahnesinde, bu metabolik değişimlere aç kalma olmaksızın sebep oluyorlar ve sistemi yıkarak benzer etkiler görüyorlar”
“Bu çalışma, beslenme ve metabolizmanın; hücrelerin davranışı üzerinde derin etkilere sahip olduğunu ve bu durumun hastalıklara yatkınlık sağladığını gösteren, hızlı bir şekilde büyüyen bir araştırma alanıyla uyum gösteriyor.”
Meyve sineğinin beyni, insanlardaki düşünme sürecine ışık tutuyor için yorumlar kapalıbilim
Yürüyebiliyorlar, havada süzülebiliyorlar ve hatta erkekleri dişileri çekebilmek için aşk şarkıları bile söyleyebiliyor. Bütün bunları bir toplu iğne başından küçük beyinleriyle yapıyorlar.
Bir sineğin beynini araştıran bilim insanları ilk kez, 130 bin beyin hücresinin her birinin ve 50 milyon bağlantının şeklini ve konumunu tespit etti.
Yetişkin bir hayvan beyninin şu ana dek yapılmış en ayrıntılı analizi.
Araştırmaya katılmayan önde gelen bir beyin uzmanı araştırmayı, insan beynini anlamakta “büyük bir ilerleme” diye tanımladı.
Cambridge’teki Tıbbi araştırma Konseyi’nin Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’ndan Dr. Gregory Jefferies, şu anda beyinlerimizdeki hücre ağının birbirimizle ve etrafımızdaki dünyayla etkileşime girmemizi sağladığı konusunda, şu anda hiçbir fikrimiz olmadığını söylüyor.
“Bağlantılar nedir? Yüzünüzü tanımam için bilgiyi işleyen, sesimi duymanızı ve bu kelimeleri elektrik sinyallerine dönüştürmenizi sağlayan sistemde sinyaller nasıl akıyor? “
“Sinek beyninin haritalanması gerçek anlamda kayda değer bir çalışma ve kendi beyinlerimizin nasıl çalıştığını cidden kavramamızda bize yardımcı olacak.”
Araştırmada incelenen meyve sineğine kıyasla bir milyon kat daha fazla beyin hücresine, yani nörolara sahibiz.
Peki, bir sineğin beyni arasındaki bağlantıların haritası, bilim insanlarının nasıl düşündüğümüzü anlamasına nasıl yardımcı olabilir?
Nature dergisinde yayımlanan, bilim insanlarının ürettiği diyagramlar, güzel olduğu kadar karmaşık bağlantıları sergiliyor.
Bu kadar küçük bir organın, bu kadar güçlü hesaplama görevleri yapabildiğini açıklamanın anahtarı şekli ve yapısında.
Tüm bu görevleri yerine getirecek bir haşhaş tanesi büyüklüğünde bir bilgisayar geliştirmek, çağdaş bilimin kabiliyetlerinin çok ötesinde.
Projenin liderlerinden Princeton Üniversitesi’nden Dr. Mala Murthy, bilimsel olarak “konnektom” diye bilinen yeni bağlantı diyagramlarının “nörobilimciler için dönüştürücü” olacağını söylüyor.
“Araştırmacıların, sağlıklı bir beynin nasıl çalıştığını daha iyi anlamasına yardımcı olacak. Gelecekte, beynimizde işler yolunda gitmediğinde neler olduğunu kıyaslamanın mümkün olmasını umuyoruz.”
Çalışmada yer almayan Londra’daki Francis Crick Enstitüsü’nde beyin araştırması grup lideri Dr. Lucia Prieto Godolo da bu görüşe destek veriyor.
“Araştırmacılar 300 konnektomu bulunan basit bir solucanı ve üç bin bağlantısı olan bur kurtçuğun bağlantılarını tamamlamıştı. Ancak 130 bin bağlantının bulunması, fareler gibi daha büyük beyinlerde ve belki de 10-20 yıl içinde kendi beyinlerimizdeki connectomları bulmak adına müthiş bir teknik ilerleme.”
Bu bağlantılar, sineğin uçuşunu kontrol eden devreyi gösteriyor.Bunlar, görüşün işlenmesi için gereken bağlantılar. Görmek daha çok hesaplama gerektirdiğinden hareketten çok daha fazlası gerekiyor.
Araştırmacılar, her bir fonksiyon için ayrı devreleri tespit etti ve nasıl bağlantılı olduklarını gösterdi.
Örneğin hareketle ilgili bağlantılar, beynin tabanında, görmeyi işlemek için gerekenlerse yanlara doğru. Görmek için çok daha fazla sayıda nöronun rol oynaması gerekiyor, çünkü görüş için çok daha fazla hesaplama gücü gerekiyor.
Bilim insanları, görüş ve hareketin ayrı devrelerde olduğunu biliyordu, ancak birbirleriyle nasıl bağlandıkları bulunamamıştı.
Sinekleri avlamak neden zor?
Diğer araştırmacılar, daha şimdiden devre diyagramlarını kullanmaya başladı. Örneğin, sinekleri dürülmüş gazete ya da dergilerle avlamanın neden zor olduğunu araştırdılar.
Görüş devreleri, dürdüğünüz gazetenin hangi yönden geldiğini tespit ediyor ve sineğin bacaklarına sinyal yolluyor.
Ancak, sonlarını getirebilecek nesneden uzaktaki bacaklara daha kuvvetli bir zıplama sinyali gidiyor. Yani, düşünmek zorunda kalmadan zıplayabiliyorlar. Kelimenin tam anlamıyla, düşünce hızından daha seri bir şekilde.
Bu bulgu da, biz hantal insanların neden nadiren sinek avlayabildiğimizi açıklayabilir.
Sinek beyni dilimleyicisi: Beyin mikroskopik bir bıçakla 7 bin çok ince parçaya ayrıldı.
Bağlatı diyagamı, mikroskobik bir peynir rendesine benzeyen bir cihazla bir sineğin beyninin dilimlenmesiyle yapıldı. 7 bin dilimin her biri fotoğraflandı ve dijital yöntemlerle bir araya getirildi. Princeton Üniversitesi’ndeki ekip, tüm nöronların şekillerinin ve bağlantılarının çıkartılması için yapay zeka kullandı.
Ancak yapay zeka mükemmel sonuçlar vermedi ve uzmanlar üç milyonun üzerindeki hatayı elle düzeltti.
Bu teknik anlamda zorun başarılmasıydı, ancak iş daha bitmemişti.
Yine Tıbbi Araştırma Konseyi’nin Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’nan Dr. Philipp Schlegel’e göre her bir bağlantının ne yaptığını tanımlamadan harita tek başına anlamsızdı.
“Bu veriler Google Haritaları gibi ama beyin için olanı. Nöronlar arasındaki ham bağlantı diyagramı, hangi yapıların hangi sokaklar ve binalara denk geldiğini bilmek gibi.
“Nöronları tanımlamaksa, haritaya, sokakların ve şehirlerin adlarını, iş yerlerinin açılış saatlerini, telefon numaralarını, değerlendirmeleri eklemek gibi. Gerçekten kullanışlı olabilmesi için her ikisi de gerekiyor.”
İnsan beynindeki bağlantıların görüntülenmesi. Ancak en iyi cihazlar bile beynimizdeki bağlantıların çok azını tespit edebiliyor.
Dr. Schlegel bu yeni harita sayesinde nörobilimde önümüzdeki birkaç yıl içinde “bir buluşlar çığı” olacak.
İnsan beyni, sineklerinkinden çok daha büyük ve bağlantıları hakkında tüm bilgileri alabilecek teknolojiye henüz sahip değiliz.
Ancak araştırmacılar, belki 30 yıl içinde bir insan konnektomuna sahip olmanın mümkün olabileceğine inanıyor. Sinek beyninin, beynimizin nasıl işlediği konusunda yeni ve daha derin bir anlayışın ilk adımı olduğunu söylüyorlar.
Araştırma, Flywire Konsorsiyumu adlı, bilim insanlarının büyük bir uluslararası işbirliğiyle yapıldı.
Bilim İnsanları İlk Defa Yetişkin Bir Hayvanın Beynindeki Tüm Nöronların Haritasını Çıkardı için yorumlar kapalıbilim
Meyve sineğinin beynindeki 140 bin kadar nöronun tamamının 3B canlandırması. Canlandırma: Phillip Schlegel/Cambridge Üniversitesi/MRC LMB. Veri Kaynağı: FlyWire.ai
Haritada bir meyve sineğinin beynindeki yaklaşık 140.000 nöron arasındaki 50 milyon kadar bağlantının tamamı yer alıyor.
Beyinler, nöronlar arasındaki şaşırtıcı derecede karmaşık bağlantı sistemleridir. Bu bağlantıları haritalandırmak ise beyinlerin nasıl çalıştığını anlamada önemli bir adım. Bilim insanları böyle bir haritanın oluşturulmasında şimdiye kadarki en tutkulu girişimi geçenlerde tamamladı: Yetişkin bir meyve sineğinin beynindeki her nöron ve her bağlantıyı eksiksiz şekilde belgelediler.
Böyle bir haritanın yürüyebilen ve görebilen bir hayvanda ilk defa oluşturulmasını temsil eden araştırma, yetişkin bir hayvanın ilk eksiksiz beyin haritası olma özelliğini taşıyor. Drosophila melanogaster‘in beynindeki 139.255 nöronun her birini ve bunlar arasındaki 50 milyon bağlantıyı temsil eden eser, şimdiye kadar yapılanlar arasında açık ara en büyük ve en detaylı olanı. Benzer bir harita aynı türün larvası için oluşturulsa da o beyin çok daha küçüktü ve sadece 3.000 civarı nöron barındırıyordu. Bir yetişkinin beyninin çok daha fazla bilgi ve davranışı idare etmesi gerekiyor.
Dün Nature bülteninde yayımlanan ikimakalede tarif edilen harita, dünya çapındaki 76 enstitüde çalışan 287 bilim insanının oluşturduğu bir araştırma takımı arasında yürütülen işbirliğinin bir sonucu. Haritada 100 TB’ı aşkın veri kullanılmış.
Makalenin yazarlarından Phillip Schlegel, Sven Dorkenwald, Sebastian Seung, Gregory Jeffris, Davi Bock ve Mala Murthy, dönüm noktası niteliğindeki bu gelişmeyle ilgili Popular Science‘a konuştu.
Belli ki boyut yönünden muazzam bir farklılık var ve sineğin beyni, bizde bulunmayan mantar gövdesi gibi yapıları da barındırıyor; peki nöronların bağlanma ve “kablo düzeneğinin” oluşma noktasında, bir meyve sineğinin beyni bizimkine ne kadar benziyor?
Phillip Schlegel: Nörondan nörona bağlantılar seviyesinde, beyinlerimiz ve böceklerinkiler son derece birbirine benziyor. Bu yüzden Drosophila, beyinlerin nasıl çalıştığını inceleme bakımından müthiş bir model sistemi. Yani elbette bazı farklılıklar var ve benzerlikten ziyade farklılık örnekleri benim daha çok ilgimi çekiyor.
Sebastian Seung: O mantar gövdesi harika bir örnek. Bu kokusal yapının bizim beyinlerimizde olmadığı doğru. Fakat armut biçimli korteksin, bağlantısallığı bakımından bu böceklerdeki mantar yapısına benzer olduğu düşünülüyor. (Bu benzerlik, kokusal sistemin geri kalanına kadar genişletilebilir.) Sinek ve insan genomları benzer olduklarından, sinek ve insan beyinlerinin moleküler seviyede benzerlikler taşıması gerektiğini uzun süredir biliyorduk. Devre seviyesinde de benzerlikler olduğunu daha geç fark ettik. Bunlar bağlantısallık kalıplarının incelenmesiyle ortaya çıktı.
[Bir soru da şu ki] Sinek ve insanların evrimsel atasının bu denli antik olduğu düşünüldüğünde, neden devre benzerlikleri var? Belki de bu benzerlikler yakınsak evrimle oluşmuştur. Moleküler seviyede böcek ve insan koku sistemleri çok farklı görünüyor; koku reseptörlerinin genleri farklı. Fakat devreler, aynı hesaplama problemini çözmeleri gerektiği için nihayetinde benzer hale gelmiş olabilir.
Video: Meyve sineği beynindeki 140 bin kadar nöronun tamamının 3B tasviri. Canlandırma: Phillip Schlegel/Cambridge Üniversitesi/MRC LMB. Veri Kaynağı: FlyWire.ai
Davi Bock: Hem meyve sineklerinin beyninde hem de bizim beynimizde, geniş nöron ağları bir şekilde birleşerek bilgiyi işliyor, davranışları yönlendiriyor ve anıları saklayıp çağırıyor. Her iki beyinde de nöronlar aksiyon potansiyellerini ateşliyor, ortak nörotransmiterleri kullanıyor vs. Her iki beyin de devasa tekrarlı bağlantısallık sergiliyor; ve her iki beyin de daha detaylı şekilde anlamayı çok istediğimiz ilginç ağ yapısı işaretleri sergiliyor. Dolayısıyla farklılıklar olsa dahi geniş nöron ağlarının bilgiyi işleme, depolama ve çağırma bakımından nasıl organize edileceği sorusu, türler boyunca neredeyse kaçınılmaz biçimde ortak temeller taşıyacak. Bu meselenin çözülmesi zor bir problem. Yetişkin sinek ise bilgi işleme ve davranış kabiliyetleri bağlamında “insandan çok daha basit” ile “hâlâ çok ilginç” arasında duran mutlu bir ortam gibi görünüyor. “Tipik” nöron diye bir şey olduğunu düşünürsek, bir sineğin beynindeki tipik bir nöron ile bir insanın beynindeki tipik nöron arasında nasıl bir fark vardır? Bunlar aynı boyutta mıdır? Benzer sayıda mı dendrit ve sinaptik terminal içerirler? Benzer sayıda mı bağlantı oluştururlar? PS: Sineğin görece ufak beyninde bulduğumuz (8.000’i aşkın) hücre tipi miktarından da anlaşılacağı üzere “tipik” bir nöronu tanımlamak kolay değil. Örneğin sineğin görsel sisteminde, nöronlar ortalama 0,6 mm “uzunluğunda (ör. nöronun tüm dallarının birleşik uzunluğu) ve 270 kadar girdi ile 500 kadar çıktı içeriyor. Greg bundan altta bahsediyor ama memeli nöronlarının sinek nöronlarından 10 kat kadar büyük olmasının muhtemelen pek gerçek dışı olmadığını söylüyor. Memeli beyinlerinde bireysel sinapslar genelde birebirdir; yani tam iki nöron arasında bir bağlantı oluştururlar. Bunun aksine böcek sinapsları genelde bir nörondan çok sayıda nörona bağlantı oluşturur (çok öğeli). Bunun sebebi spekülasyona açık olsa da sebebi, böcek beyinlerinin çok küçük bir beyne mümkün olduğu kadar fazla bağlantı (ve bu sebeple hesaplama gücü) sığdırmaya çalışması olabilir.
SS: bir insan nöronu genelde çok daha büyüktür. Bir insan nöronu, beynin bir tarafından diğer tarafına veya beyinden omuriliğe kadar uzanabilir. Bir zürafa veya balina nöronu çok daha büyük olabilir.
Sineğin görsel sistemindeki 75 bin nöronun 3B tasviri. Canlandırma: Phillip Schlegel/Cambridge Üniversitesi/MRC LMB. Veri Kaynağı: FlyWire.ai
Bir sineğin nörokimyası bir insanın nörokimyasına göre nasıl? Bir sineğin beynindeki bütün nörotransmiterleri bir insan beyninde görebiliyor muyuz yoksa sadece bazılarını mı görüyoruz? Bunlar her iki beyinde de aynı rolleri mi oynuyor? Ayrıca sineğin beyninde insan beyninde gözlenmeyen nörotransmiterler var mı?
PS: Sinekler bizimle aynı nörotransmiterleri (Dopamin, GABA, Asetilkolin vs.) kullanıyor.
SS: Başlıca nörotransmiterler aynı ama çalışma şekillerinde farklılıklar var. Örneğin glutamat bizim beyinlerimizde çoğunlukla uyarıcı ama sinek beyninde genellikle kısıtlayıcı. Fakat bazı benzerlikler de var. Örneğin dopamin, hem sinek hem de insan beyinlerinde “öğrenmeyi ödüllendirme” bakımından önemli gibi görünüyor.
Temelde bir insan beynine benzer şekilde çalışan ama daha ufak olup, haritası daha kolay çıkarılan bir beyne mi bakıyoruz nihayetinde? Yoksa önemli farklılıklar var mı?
SS: Bu bir bardak yarı mı dolu tam mı dolu sorusu. Hem benzerlikler hem de farklılıklar var. Sineklerdeki koku, görme ve gezinme devrelerinin memelilerdeki aynı fonksiyonlara yönelik devrelerle mimari benzerlikler taşıdığını artık biliyoruz. Demek istediğim şey, farklı binalarda benzer mimari motiflerin bulunabileceği gibi bu devrelerde de benzer bağlantısallık motiflerinin bulunuyor olması.
Sinek konektomu, sinirbilimcilerin herhangi bir beynin nasıl işlev gösterdiğini ilk defa çok derin bir şekilde anlamasına yardımcı oluyor. Zamanın bu noktasında, gerçek manada anlayabildiğimiz herhangi bir beyin tüm beyinleri anlamamıza yardımcı oluyor.
Neden meyve sineklerinin bu türü üzerinde çok araştırma yapılıyor? Onu bu kadar ilgi çekici hale getiren ne?
SS:Drosophila melanogaster, biyolojide yüzyılı aşkın bir süredir örnek bir canlı şeklinde kullanılıyor. Dolayısıyla sinirbilimciler de doğal olarak onu benimsemiş. Yani diğer böcek türlerinin konektomları ufukta: Karıncaların, sivrisineklerin, arıların vs. Bu konektomları birbiriyle kıyaslamak ve böcek davranışlarının zengin çeşitliliği ile aralarında ilişki kurmak, heyecanlı ve eğlenceli bir araştırma sahası olacak.
Mala Murthy: Sinekler, beyinleri bizimle aynı problemlerin çoğunu çözdüğünden ve ayrıca yürüme ve uçma, öğrenme ve hafıza davranışları, gezinme, beslenme ve hatta sosyal etkileşimler gerçekleştirmek gibi karmaşık davranışları yerine getirebildiğinden, sinirbilim için önemli bir örnek sistemi. Benim laboratuvarım beynin sosyal iletişime nasıl aracılık ettiğini inceliyor. Sineklerin ise sürekli olarak sosyal bir partnerden görme ve ses gibi geribildirim işaretlerini kullanarak, her bir an hangi eylemi gerçekleştireceklerine karar verdiklerini keşfettik; hatta farklı bağlamlarda farklı tercihler bile yapabiliyorlar. Bu tip kompleks bir davranış için beynin büyük bir bölümünün kullanılması ve bu davranışı çözmek için de beyindeki bütün bağlantıların eksiksiz bir haritasının çıkarılması gerekiyor.
Makalelerde bir “kar tanesi” fikri ve herhangi bireysel bir beynin, bir türü nasıl temsil edebileceği sorusu tartışılıyor. Buradaki soru; bir beynin yapısının (elektronik bir benzetme kullanılacak olursa, “devresi”) bir tür boyunca ne kadar benzer olduğu, o yapı içerisindeki fiili bağlantıların (“kablo şebekesi”) ne kadar farklı olabileceği. Örneğin nöron x ve nöron y, iki beyinde fiziksel olarak bağlantılı olabilir ama beyinlerin birinde bu bağlantı pasifken diğerinde aktif olabilir mi?
PS: Bu ilginç bir soru. Konektom biliminde, iki nöron arasındaki bağlantının pek çok tekil sinapstan oluştuğu zaman “kuvvetli” olduğunu söyleme eğilimi gösteriyoruz. FlyWire veri seti ile önceden oluşturulmuş kısmi bir beyin haritası arasında yaptığımız karşılaştırmaya göre güçlü bağlantılar, her iki beyinde de neredeyse her zaman mevcut. Sen (ve aslında diğer pek çok sinirbilimci) şimdi haklı olarak bir bağlantının bu “yapısal” kuvvetinin mutlaka “işlevsel” kuvvete çevrilip çevrilmediğini soruyor.
Kısa cevap: Büyük ihtimalle evet. Biraz daha uzun cevap ise kesin olarak bilmediğimiz. Fakat bildiğim kadarıyla önceki fizyolojik ve davranışsal çalışmalarda bildirilmiş işlevsel bağlantıların, yapısal açıdan konektomda da kuvvetli olduğu ortaya çıktı. Yani bu soru, sinirbilim camiasının önümüzdeki yıllarda ele almak zorunda olduğu büyük bir soru.
Akabinde akıllara “kablo bağlantısında” da birtakım evrenselliğin olup olmadığı sorusu geliyor; yani her zaman bağlı olan veya “bütünleşik” bazı nöronların olup olmadığı sorusu.
MM: Aslında beyin organizasyonunda benzerlik var ve bunların nasıl işlev gösterdiğini anlamak heyecanlı olacak.
Meyve sineğinde yaklaşık 10^5 nöron var ve bir fare beyninde bu sayı 10^8. Nöronlar arasındaki bu bağlantı sayısı, nöron sayısına kıyasla ne ölçekte? Bir farenin beynindeki nöronlar arasındaki bağlantı, bir sineğin beyninden 1000 kat veya çok daha mı fazla?
Greg Jeffris: Aslında, nöron başına sinaps sayısı muhtemelen 10 kattan fazla değişmiyor. Bunun bir sebebi de sinek sinapslarının memeli sinapslarından daha küçük olması ve çok bağlantılı tabiatlarının olması olabilir. Ayrıca sinek konektomundaki güçlü eş nöronlar arasında daha fazla tekil sinaps da olabilir (iki nöron arasındaki şampiyon bağlantılar, tekil sinapsların binlercesiyle ifade ediliyor).
Son olarak, elimizde sinek beyninin böylesine detaylı bir haritasının olmasının gelecekteki araştırmalar için tam olarak nelere olanak sağlayacağından biraz bahsedebilir misiniz?
PS: Evet, kesinlikle. Bu beyin haritası, gelecekteki deneysel konektomların karşılaştırılabileceği bir temel sunuyor. Örneğin bir sinek, normalde hayvana çekici gelen bir kokuyu sevmemek üzere eğitilebilir ve sonrasında o sineğin beyin haritası çıkarılıp FlyWire ile karşılaştırılarak, devresel seviyede neyin değiştiği görülebilir. EEG sineklerde işe yaramazken (çok ufaklar), bir konektomun üstüne kalsiyum görüntüleme veya elektrofizyolojik kayıtlar gibi diğer yaklaşımlarla bindirme yapmak, pek çok araştırma grubunda etkin biçimde işe yarayan bir şey.
Yazar: Tom Hawking/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
Süper bilgisayarlar insan kökeninin sırrını çözüyor için yorumlar kapalıEvrim
Saniyede 9,6 katrilyon işlem yapabilen bir süper bilgisayar, güney-orta Sibirya’daki Mal’ta yöresinde 24.000 yıl önce ölmüş bir genç erkeğin kemiklerine bakarak, genetiğin en tartışmalı sorularından birini çözdü.
Mevcut genetik modellerine göre, modern Avrupalılar üç farklı grubun DNA’sını taşıyor. Bunlardan ilki Avrupa’ya 40.000 yıl önce ayak basan mavi gözlü, esmer tenli avcı-toplayıcılar. İkincisi, 7.000 yıl kadar önce Yakın Doğu’dan göç eden açık tenli, kahverengi gözlü çiftçiler. “Hayalet popülasyon” olarak bilinen üçüncü ve gizemli bir grup ise daha yakın zamanda Avrupa’ya gelerek genlerini onlarla paylaşmış. Fakat bu grubun kim olduğunu hiç kimse bilmiyor.
Harvard Üniversitesi’nden David Reich ve ekibi, Austin’deki Texas Üniversitesi’nin 9,6 petaflopluk “Stampede” süper bilgisayarına bu ölü gencin genom verisini girerek, üyesi olduğu “tarihi Kuzey Avrasyalılar”ın bu kayıp topluluk olduğunu kanıtladı. Schraiber, Reich ve Harvard’dan meslektaşı Iosif Lazaridif, “hayalet popülasyon”un Amerika yerlilerinkine çok benzeyen DNA dizilerine sahip olduğu bir geçici model kullandıklarında, her şeyin matematiksel bakımdan yerli yerine oturduğunu fark etti.
Aşağı yukarı aynı zamanda, Kopenhag’dan bir bilim insanı ekibi de Mal’talı oğlanın genomuyla ilgili bir makale yayımlayarak onun DNA’sının Amerika yerlilerininkiyle ortak olduğu sonucunu açıkladı. Mal’talı oğlanın DNA’sı modele eklenince eşleştiği görüldü ve sonuçlar Eylül ayında Nature dergisinde yayımlandı.
Buna göre modern Avrupalıların bir kısmının DNA’sı bu Kuzey Avrasyalı gruptan geliyor. Amerikan yerlileriyle de yakın akraba olan bu Kuzey Avrasyalılar, 15.000 yıl önce Amerika ile Avrupa arasındaki buzdan köprüyü aşarak Amerika’ya göç etmiş. Yani bu Kuzey Avrasyalılar günümüz Amerikan yerlilerinin atası olmakla kalmıyor, aynı zamanda modern Avrupalıların DNA’sının da %20’sini oluşturuyor.
Nikotinin vücudundaki zararlı etkileri uzun süredir bilinmektedir, ancak son yıllarda yapılan araştırmalarda, nikotinin maruz kaldığı yalnızca kalan bireyler değil, aynı zamanda gelecek nesillerin de bulunacağı gösterilmiştir. Epigenetik mekanizmalar yoluyla gerçekleşen bu geçiş, özellikle fareler üzerinde yapılanlar gözlemlenmiştir. Nikotin maruziyeti, sigara içiminin yanı sıra, doğum sırasında annenin sigara kullanımı veya pasif içicilik yoluyla da gerçekleşebilir. Bu durum, yavrularda kalıcı biyolojik etkiler bırakabilen epigenetik değişikliklere neden olabilir. Bu temel, nikotinin epigenetik ebeveynden yavruya nasıl geçebileceği ve bu süreçte ortaya çıkan biyolojik etkiler ele
Epigenetik ve Kalite Etk.
Epigenetik, genetik dizilimde herhangi bir değişiklik olmaksızın, gen ifadesinde kalıcı ya da geçici değişikliklere neden olan birimi ifade eder. Bu mekanizmalar arasında DNA metilasyonu, histon modifikasyonları ve küçük RNA’ların düzenlenmesi yer alır. Özellikle nikotinin, DNA metilasyonu gibi epigenetik parçacıkları etkileyecek düzeyde kalıcı değişikliklere yol açabileceği bilinmektedir. Simmons ve ark. (2009)
Nikotin Maruziyetinin Epigenetik Mekanizmalar Üzerindeki Etkisi
Nikotinin epigenetik etkilerinin en iyi çalışılan modellerden biri farelerdir. Huang ve ark. (2017) tarafından yapılan deneylerde de fareler kullanılmış olumlu geri dönütler alınmıştır.
Nikotinin epigenetik tetikleme oranları genellikle oksidatif stres ve seçenekleriyle ayarlanabilir. Nikotin, oksidatif stresin artan yol açıcı DNA hasarını tetikleyebilir ve bu da DNA metil transferaz (DNMT) enzimlerinin parçalanmalarına neden olabilir. Bu kişilerin aktiviteleri, genlerin metilasyon paternlerini değiştiren performanslarda ciddi bozulmalara neden olabilir.
Nikotinin Ebeveynden Yavruya Epigenetik Aktarımı
Nikotinin epigenetik etkilerinin ebeveynleri üzerinden yavrulara aktarılabilmesi, fareler üzerinde yapılan örneklerle desteklenmiştir. Rehan ve ark. (2011)
Nikotinin epigenetik mekanizmaları yoluyla nesilden nesile aktarılabilir, fareler üzerinde yapılan deneylerle güçlü bir şekilde desteklenmektedir. Nikotin maruziyeti, DNA metilasyonu gibi epigenetik parçalar bozarak, sadece maruz kalan bireylerde değil, onların yavrularında da kalıcı biyolojik etkiler yaratabilmektedir. Bu durum, özellikle üreme sırasında nikotin maruziyetinin uzun süreli sağlık sorunlarına yol açabileceği ve bu etkilerin yalnızca bir nesille sınırlı kalabileceği gösterilmiştir. Epigenetik mekanizmalar, bu genişliklerin daha iyi anlaşılmasını sağlamakta ve nikotinin biyolojik etkilerinin daha geniş bir perspektifle değerlendirilmesine olanak tanımaktadır.
Kaynaklar
Simmons, RA, ve diğerleri (2009). “Gebelikte Nikotin Maruziyeti Yavrularda Akciğer Gelişimini Değiştiriyor: Farelerde Yapılan Bir Çalışma.” Solunum ve Kritik Bakım Tıbbı Dergisi .
Huang, L., ve diğerleri (2017). “Anne Nikotin Maruziyeti Yavruların Gelişen Beyninde DNA Metilasyon Değişikliklerine Neden Olur.” Epigenetik ve Kromatin .
Rehan, VK, ve diğerleri (2011). “Rahimde nikotin maruziyeti fetal akciğer gelişimini değiştirir ve yavruları solunum yolu hastalıklarına karşı epigenetik olarak programlar.” Moleküler Genetik ve Genomik .
Laboratuvar testlerinde galyum katkılı camların osteosarkom (kemik kanseri) hücrelerinin %99’unu öldürdüğü, kanserli olmayan hücrelere ise büyük oranda zarar vermediği görüldü.
Yeni bir araştırma, biyoaktif camın bir gün kemik kanseri için yeni bir tedavi yöntemi olarak kullanılabileceğini öne sürüyor.
Laboratuvar hücre kültürü testlerinde, araştırmacılar galyum oksitle katkılanmış biyoaktif cam örneklerinin kanserli olmayan insan osteoblastları için sitotoksik olmadan osteosarkom hücrelerinin %99’undan fazlasını öldürebildiğini buldular. Araştırma Biomedical Materials’da yayınlandı .
Biyoaktif cam nedir?
Biyoaktif camlar, diş hekimliğinde ve rekonstrüktif cerrahide dolgu maddesi olarak rutin olarak kullanılan bir tür biyomalzemedir. Camlar son derece biyouyumludur, vücuda yerleştirildiğinde reddedilmemesini sağlar ve iyileşme sürecinde kemik ve vücut dokularının bağlanabileceği sabit bir yüzey sağlar. Ek olarak, camlar biyolojik olarak parçalanabilir ve hatta kemik büyümesini desteklemeye yardımcı olan kalsiyum gibi biyolojik olarak aktif iyonlar salacak şekilde formüle edilebilir.
Bu biyoaktif camların kemik dokusu mühendisliğinde kullanımını inceleyen önemli miktarda araştırma olmasına rağmen, kemik kanserini tedavi edebilecek kanser karşıtı maddelerin hedefli ve kontrollü salınımı için bu malzemelerin kullanımı konusunda nispeten az çalışma yapılmıştır.
“Biyoaktif cam, kemiğin temel yapı taşları olan kalsiyum ve fosfor içeren çözünebilir camdır. Biyoaktif camlar normalde kemiği ve mineyi onarmak ve yenilemek içindir,” diyor kıdemli çalışma yazarı Richard Martin , Aston Üniversitesi Mühendislik ve Fizik Bilimleri Fakültesi’nde profesör, Technology Networks’e . “Sadece kanser hücrelerini öldürmekle kalmayıp aynı zamanda cerrahın kemik tümörünü çıkardıktan sonra geride kalan kemik boşluğunu yenilemeye yardımcı olabilecek bir malzeme yapmak istedik.”
Biyoaktif camla kemik kanserini yenmek
Osteosarkom, birincil kemik kanserinin en yaygın biçimidir, ancak tümörleri çıkarmak için kemoterapi ve cerrahi müdahalelerdeki ilerlemelere rağmen, osteosarkom sağkalım oranları son 50 yılda yalnızca yüzde 15 oranında artmıştır. Kemik kanseri hastaları ayrıca kemik kırıklarına ve çatlaklarına karşı daha hassastır ve bu da ek bir sıkıntı ve ağrı kaynağı olabilir.
Aston Üniversitesi ekibi deneyleri için farklı konsantrasyonlarda galyum oksitle katkılanmış yeni bir biyoaktif cam formüle etti. Bunlar daha sonra küçük parçacıklara öğütüldü ve kullanılmadan önce elendi.
Martin, “Kimyasal olarak demire çok benzeyen galyum kullanıyoruz,” dedi. “Kanserler çok daha hızlı büyüme eğilimindedir ve bu nedenle mevcut tüm besinleri/veya iyonları emerler. Bu nedenle doğal olarak toksik galyumu emerler.”
%5 mol galyum oksit içeren camların osteosarkom hücrelerinin canlılığını %99 oranında azalttığı, sağlıklı kontrol hücrelerinde ise 10 günlük maruziyetten sonra bile önemli bir azalma görülmediği bulundu.
Enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi testleri ayrıca simüle edilmiş vücut sıvılarına yedi gün maruz kaldıktan sonra biyoaktif cam parçacıklarının yüzeyinde amorf bir kalsiyum fosfat/hidroksiapatit tabakasının oluştuğunu ve yeni kemik büyümesinin başladığını gösterdi. Bu ek kemik büyümesi önemlidir çünkü bu camların tedaviden sonra kemik rejenerasyonunu uyarma potansiyelini gösterir.
Kaynak ve yazının devamını okumak için tıklayın: Ana Kaynak
Hayat Hikayeniz Sadece Bir Damla Kanınızda Yazıyor ve Bunu Okumak Mümkün! için yorumlar kapalıbilim
Bir çocuğun yaşam öyküsünü biyolojik veriler üzerinden okumak, genetik, epigenetik, biyobelirteçler ve özellikler arasındaki karmaşık bağlantılarını anlamayı gösterir. Bu bilimsel yaklaşım, bireyin biyolojik yapısı yaşam deneyimlerine nasıl yanıtlar oluşturacağı konusunda oldukça etkilidir. Bununla birlikte, genetik bilgi ile yaşam tarzı, belirtilerin etkileri ve sosyal erişimin birleşimi, bir kişinin fiziksel ve psikolojik olarak şekillendirilmiş temel unsurlar olarak öne çıkmasını sağlıyor.
1. Genetik Bilgi ve Sağlık Üzerindeki Etkileri
Bireyin genetik yapısı, sağlık riskleri ve biyolojik fonksiyonları hakkında önemli ipuçları sağlar. DNA dizilimi, hangi düzeyde olduğunun varlığı, belirli biyolojik boyutların nasıl sunulduğu ve genel sağlık profili hakkında bilgi sunar. Örneğin, genetik testlerle bireyin kanseri, kalp hastalıkları ya da metabolik organların içerdiği yatkınlıkları tespit edilebilir. Ancak, genetik bilgi tek başına bir bireyin yaşam öyküsünü tam anlamıyla belirlemek için yeterli değildir.
2. Epigenetik: Çevresel Faktörlerin Genler Üzerindeki Etkisi
Epigenetik, bölgedeki genlerin dağılımını nasıl değiştirdiğini araştıran bir bilim dalıdır. Bireyin yaşam boyunca maruz kalınan stres, travma, kötü yaşam koşulları gibi etkenler, genlerin ifade edilme biçimini alabilir. Bu durum, büyüme ve psikososyal faaliyetlerin biyolojik varlığı somut olarak ortaya çıkmaktadır. Örneğin, çocukluk döneminde yaşanan travmalar, bireyin stresle başa çıkma mekanizmalarının ortaya çıkması ve bu biyolojik değişiklikler, epigenetik değişikliklerle nesiller boyunca aktarılabilir.
3. Biyomarkerlar: Sağlık Durumunun Biyokimyasal Operasyonu
Biyobelirteçler, bir kişinin sağlık durumu ve biyolojik ayrıntıları hakkında bilgi sağlayan biyokimyasal maddelerdir. Kronik stres, bakterilerin ya da sağlık sorunları gibi durumlar, kanda belirli biyobelirteçlerin varlığı ile tespit edilebilir. Örneğin:
Stres biyobelirteçleri olarak yapılan tespitler ile stres faktörleri
Bağımlılık biyobelirteçleri olarak yapılan tespitler sayesinde ise yaşam koşulları ile şekillenen vücudun alışkanlıkları belirlenir.
4. Çevresel Faktörler ve Yaşam Tarzı Etkileri
Bireyin yaşam tarzı ve faktörleri, genetik yatkınlıklarla birleştiğinde sağlık üzerinde önemli bir rol oynar. Hava kirliliği, kötü beslenme, sigara ve alkol kullanımı gibi stres faktörleri, genetik yatkınlıkları tetikleyebilir ve çeşitli sağlık sorunlarına yol açabilir. Örneğin, kronik hastalık ya da psikolojik hastalıklar, genetik yatkınlıkların yanı sıra bireyin yaşadığı çevrenin de dağılımının ortaya çıkmasına neden olacaktır.
5. Psikolojik Sağlık ve Çevre Etkileşimi
Bir bireyin ruh sağlığı, genetik yatkınlıkları ile ayrıntılı karmaşık bir birleşimidir. Çocuklukta maruz kalınan travmalar, aile desteğinin olmaması, sosyal çevrenin olumsuz etkileri gibi faktörler, ruhsal bozukluklara zemin hazırlayabilir. Bu tür deneyimler, epigenetik değişimlerle biyolojik olarak kalıcı izler bırakabilir. Sonuç olarak, bireyin genetik yapısı ile reaksiyonları arasında sürekli bir iletişim söz konusudur ve bu iletişim, biyolojik ve psikolojik sağlık üzerinde etkilidir.
Bir bireyin hayat hikayesi sadece genetik yapının değil, değişkenlerin ve yaşam deneyimlerinin biyolojik sistemlerin üzerindeki etkilerinden de anlaşılabilir. Genetik analizler ve biyobelirteçler ile yapılan incelemelerle, sağlık ürünlerinin ve biyolojik reaksiyonların ortaya çıkabildiği, ancak sosyal ve nükleer faaliyetlerin bu biyolojik yapının nasıl şekillendirildiği de büyük önem taşır. Biyolojik etkileşimlerin bu çok yönlü analizi, bir kişinin fiziksel ve ruhsal gelişimini anlamada kritik bir rol oynar.
Kaynak: Sıradışı bilim sitesinden edinilen bilgiler dahilinde yapay zeka ile oluşturulmuş bir bilgilendirme yazısıdır.
Bilgisayar Bilimi, Matematik ve Evrim: Grafik Teorisi, Doğal Seçilim Yoluyla Evrimin Başarısını Belirlememizi Sağlıyor! için yorumlar kapalıbilim, Evrim
Grafik teorisi ve doğal oluşum arasındaki ilişki, evrimsel biyolojiyi daha iyi anlamamıza yardımcı olur, evrim süreci yalnızca bireysel özellikler üzerinden değil, bölümlerin nasıl organize edildiğine bağlı olarak incelememizi de sağlar.
Doğal oluşum ,grafiksel sistem geliştirme
Grafik Teorisi ve Popülasyonların organize edilmesi
Grafik teorisi nedir?
Grafik teorisi, düğümler (nokta veya insanlar) ve bu düğümleri içeren kenarlardan (bağlantı veya etkileşim) oluşan bir yapıyı inceler. Örneğin, bir sosyal ağda insanlar düğüm, insanlar arasındaki arkadaşlık ilişkileri de kenar olarak mevcuttur. Bu basit araç, karmaşık sistemlerdeki ilişki ağlarını analiz etmek için kullanılır ve bilgisayar bilimi, biyoloji, kolaylık gibi alan
Popülasyonların farklı şekillerde organize olması mümkündür:
Yoğun olarak ayrılanlar:
Yerel olarak uzaktakiler:
Merkezi bağlamalar :
Doğal Seçim ve Grafik Teorisi Arasındaki Etkileşim
Doğal oluşum, yalnızca bireylerin temsilcilerinin uyum sağlama yeteneği değil, aynı zamanda bireylerin aralarındaki etkileşimlerin desteğine de bağlıdır. Grafik boşluklarının, şekillerinin organizasyon biçimlerinin doğal oluşumlarının üzerindeki varlıkların kalıcı olarak incelenmesini sağlar. Örneğin merkezi bireyler diğer bireylerle daha fazla iletişim kurmak için genetik avantajlarlarını daha geniş bir kitleye yayma şansına sahiptir. Buna karşılık, daha az ilişkili kişilerin sonuçları olsalar bile genetik özellikler sınırlı bir alda kalır.
Simül
Grafik sistemi ile yapılan bilgisayar simülasyonları, dağılımın evrimsel olup olmadığı üzerinde daha ayrıntılı bir şekilde inceleme yapmamızı sağlar. Bu ayarlamalar, genetik takvimin belirli bir ağ yapısına bağlı olarak ne kadar hızlı yayılabileceğini veya belirli organizasyonların doğal seçimlerini nasıl hızlandırıp yavaşlatabileceğini gösterir. Bu simülasyonlar sayesinde, bölümlerin uzun vadeli evrimsel parametrelerinin daha iyi kullanılması sağlanır.
Evrimsel Başarının Belirleyicileri
Popülasyonun organizasyon biçimi, doğal oluşum süreçlerini doğrudan etkiler ve evrimsel başarıyı belirler. aralarındaki iletişimlerin yapısı, genetik farklılıkların yayılımını, odakların ayrıntılarını, adaptasyon dağılımını ve genel evrimsel başarıyı etkiler. Grafik teorileri, bu karmaşık etkileşim ağlarını yaygın olarak analiz ederek, evrimsel spektrumların nasıl akışlarını anlamamıza yardımcı oluyor
Kaynak: Sıradışı Bilim sitesinden edinilen bilgiler dahilinde yapay zeka ile oluşturulmuş bir bilgilendirme yazısıdır.
