XENOBOT YA DA EVRİMİ YIKMAK

Darwin, Beagle ile seyahate çıktığında hem kendi teorisinin hem de bulduğu fosillerin dünyayı değiştireceğinden habersizdi. Evrim kuramını ortaya attıktan sonra bilimsel camiadaki gelişmeler kar topu etkisiyle hızlandı. Darwin’den sonra dünya çok değişti. İnsanoğlunun yarattığı doğal seçilimle binlerce tür yok oldu, Darwin’in öngördüğü eş evrim keşfedildi ve teknoloji o kadar gelişti ki evrim için milyonlarca yıl beklemeye gerek kalmadı. Silikon ve metalin yarattığı devrimin artçıları, dünyayı anlamaya çalışan araştırmacılarında başını döndürmüş milyonlarca yılda gerçekleşen evrim, doğal seçilim, mutasyon gibi kavramları simüle edebilecek bir yazılım bile geliştirmişlerdi.

Canlıların geçirdiği mutasyonlar onları her zaman hayatta tutan mutasyonlar olmayabilirdi. Pek çok mutasyon zararlıdır ve çoğu zaman canlıyı doğmadan öldürür ya da üremesini kısıtlar. Eğer bir mutasyon canlının üreme yeteneğini kısıtlıyorsa ortadan kalkar. Bu mantıklıdır. Çünkü nesilden nesile aktarılan gen için üremek şarttır. Ronald Fisher’ın 1920’lerde yaptığı keşif, doğal seçilimin büyük mutasyonların değil küçük mutasyonların birikimiyle gerçekleştiği idi. 530 milyon yıl önce gerçekleşen Kambriyen dönem patlamasında omurgalıların doğuşu ancak 170 milyon yıl sonra karaya çıkabilmişlerdi. Bu aralıkta onları etkileyen hava koşulları, kıtaların hareketi, okyanusların alçalıp yükselmesi gibi birçok çevresel faktör vardı. 170 milyon yıl boyunca biriktirdikleri nokta mutasyonlar sayesinde karaya çıkabilmişlerdi. 2000’li yıllara geldiğimizde Cristoph Adami ve arkadaşları evrim simülasyonu Avida’da (Artificial vida, vida İspanyolca da hayat anlamına gelir.) evrimin yapmış olabileceği genetik manipülasyonları ve mutasyonları taklit ettiklerinde gördükleri sonuç çok ilginçti. Hep en kısa kod hayatta kalabiliyordu. Evrim her seferinde dijital organizmayı en basit genom yapısına yönlendiriyordu. Bu en kısa kodlu canlıyı doğada bir bakteri olarak görebilir miydik? Aslında bakterilerin konjugasyon yoluyla birbirleriyle gen paylaşımı yaptığını ve bu gen bir işe yaramazsa onları bıraktıklarını ve mümkün olan en kısa gen halkasına sahip olmaya çalıştıklarını biliyorduk. Bu bize uzun zamandır anlatılan bir şeydi. Bir robot yaratırken onun bizim komutlarımızı uygulamasını istiyorduk. Bunu son keşiflerden biri olan CRISPR ile genlerini düzenleyerek yeni bir yaşam formu düzenlenebilirdi. Ancak söz konusu biyolojik bir canlı olduğunda taslak canlının biriktirmiş olduğu mutasyonlarla kompleks sonuçlar elde edebilirdik. Şimdi ise biyolojik yazılımlar ve evrimsel algoritmayla hücrelerin kaderini değiştirmek mümkün.  Evrimsel algoritma ile yapay zekâ sayesinde bu simülasyon milyonlarca yıldan kısa sürede herhangi bir genetik manipülasyonun evrim ile hangi noktaya gelebileceğini öngörebiliyor. Yapay zekanın evrimden daha iyi çoğalan kümeler tasarlaması bizi şu an son basamakta hangi geni seçmemiz gerektiğini gösteriyor.

Devrelerden oluşan bir robot yerine biyolojik olarak canlı bir robot geliştirilebilir miydi? Araştırmacıların kafasında bu soru çoktan canlanmış ve bunun mümkün olması için biyologlar ve bilgisayar mühendisleri beraber çalışmaya başlamışlardı. Araştırmaları öyle bir noktaya geldi ki Xenobotlar ortaya çıktı. Bir bilgisayarın olabilecek en mükemmel şekilde tasarladığı biyolojik hücrelerden oluşan mikrorobotlardı. Üstelik yedek parçaya da ihtiyaçları yoktu. Kendi kendilerini dakikalar içinde tamir edebiliyorlardı ve evrimin milyonlarca yıl boyunca ancak oluşturabileceği mükemmel tasarıma sahipti.

Araştırmacılar çalışmalarını Afrika pençeli kurbağasının (Xenopus laevis) embriyolarından elde ettikleri kök hücreleriyle yaptılar. Bir kök hücrenin mitoz bölünmeyle farklılaşabilmek ve daha fazla kök hücre üretmek için kendini yenileyebilme özelliği vardır. Xenobot için kök hücrelerden kalp ve deri yapan hücreleri ayırdılar ve onlar üzerinde çalışmaya başladılar. Kalp kası hücrelerinin kasılıp gevşeme hareketi, deri hücreleriyse sahip oldukları siller ile çevreyle iletişimlerini sağlayacaktı. Binlerce hücreyi birbiriyle birleştirerek bu yeni canlının vücudunu yarattılar. Ancak mükemmel vücut için bir şeye ihtiyaçları vardı: Evrim. Genetik algoritmalar ve evrimi simüle eden programlar sayesinde evrimi yakaladılar. İncelendiğinde genetik algoritmalar tek bir algoritma değil, algoritmik bir çerçevedir. Böyle bir esnekliğe sahip olmak mükemmeldir. Çünkü istenilen genlerin manipülasyonuyla bir canlının nereye gidebileceğini o şartlara ve zamana sahip olmadan öngörmek sıfırdan bir canlı yaratırken sahip olunabilecek en değerli teknolojidir. Xenobot’un evrimsel açıdan test edilmesi için dijital versiyonlarının üzerinden doğal seçilimi sağlayan evrimsel algoritmayı çalıştırdıklarında daha gelişmiş bir Xenobot tasarımı ortaya çıktı: Pacman. Bu tasarımı uyguladıklarında kendisinden küçük kök hücrelerini bulabildikleri bunlar ağızlarıyla bir araya toplayarak yeni Xenobotlara dönüştürebileceğini keşfettiler. Bir insanın onların her bir hücresini tek tek yapıştırmasına artık gerek yoktu. Gerçek bir biyolojik canlı gibi onları oluşturan tanrıya (insana) ihtiyaçları da yoktu. Bu proje açısından çok önemli bir sonuçtu. Xenobotlar’ın bu davranışı onların üreyebildiğini gösteriyordu. Bu yeni davranış bize, mikrorobotun şeklinin özünde bir program olduğunu ve bu yeni tasarımının davranışlarını büyük ölçüde değiştirdiğini gösterdi. Üremesinin yanı sıra araştırmacıların hedeflediği şey olan komutların uygulanması için komutları mikrorobotlara RNA enjeksiyonuyla iletiliyordu. Bu mRNA mekanizması ile onlara istenilen tüm özellikleri yüklenebilirdi. Bu yeni özellikler onları istenilen her alanda gözle görülmeyen minik canlılarla müdahale etme alanı tanıyacaktır. Şimdilerde Xenobot’un hedeflenen kullanım alanları arasında okyanustaki atıkları temizlemek, insan vücudu içinde ilaçların taşınmasını sağlamak, radyoaktif atıkları temizlemek ve damarları tıkayan atherosklerotik plakları temizlemek var. Xenobot’ların günlük hayatımızda kullanılmaya başlaması, bilgisayar devriminden sonra yaşanacak olan en büyük devrim gibi gözüküyor.

Xenobot’un yaratıcısı olan ekip, rejeneratif tıbba yönelik ilerlemeler için araştırmalarda Xenobot ile umut görüyor. Levin, “Hücre koleksiyonlarına, onlardan yapmalarını istediğimiz şeyi yapmalarını nasıl söyleyeceğimizi bilseydik; travmatik yaralanma, doğum kusurları, kanser ve yaşlanmanın çözümünü bulabilirdik. Bütün bu farklı problemler burada çünkü hangi hücre gruplarının inşa edileceğini nasıl tahmin edip kontrol edeceğimizi bilmiyoruz. Xenobot’lar bize öğrenmek için yeni bir form.” diyor.

Evrimsel robotik alanındaki bu gelişmenin insanlık için yazılım kadar büyük bir devrim olduğunu söyleyen araştırmacıların yanı sıra bu biyolojik robotların etik açıdan değerlendirilmesi ve kurallarının baştan konması gerektiğini düşünen araştırmacılar da var. Xenobot’un kullanıldığı yerler arttıkça bu konular daha çok gündeme gelecektir.

Kaynaklar:

1)Carl Zimmer, Evrim: Bir Fikrin Zaferi

2)Kinematic self-replication in reconfigurable organisms

Sam Kriegman, Douglas Blackiston, Michael Levin, Josh Bongard

Proceedings of the National Academy of Sciences Dec 2021, 118 (49) e2112672118; DOI: 10.1073/pnas.2112672118

3) https://wyss.harvard.edu/news/team-builds-first-living-robots-that-can-reproduce/

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.