2020’nin ilk yarısına bakış: Bilim ve teknolojide neler oldu?

Mehmet Ali Döke*

2020 senesi ne yazık ki felaketler, politik karamsarlık ve tabii ki uzun süreli bir travma olarak artık yerini sabitlemiş olan Covid-19 pandemisi ile tarihteki yerini alacak. Her şeye rağmen dünya dönüyor, hayat devam ediyor. Her alanda olduğu gibi bilim ve teknoloji alanında da çokça sıkıntılar ve kısıtlamalar yaşanmış olsa da 2020’de kayda değer pek çok gelişme, buluş ve keşif gerçekleşti. Senenin son yazısında bu gelişmelerden öne çıkanları derleyip genel hatlarıyla bilim ve teknoloji alanlarında neler olup bittiğine bakalım istedik.

Tabii ki milyonlarca insanın emeği ile ortaya çıkarılan ilerlemelere dair binlerce önemli haberin sel gibi akıp geldiği günümüz bilim ve teknoloji ortamında tıpatıp aynı listeyi oluşturacak iki kişi bulmak zor olacaktır. Dolayısıyla, burada sıralanan gelişmeler yazarın kendi süzgecine göre önemli olup başkalarına önemli gelen bazı gelişmeler atlanmış ya da önemsiz bulunabilecek gelişmeler katılmış olabilir. Yine de çoğunluğun ilgisini çekebilecek, çeşitli alanlardan haberlerin derlendiği bir yazı ortaya çıkarmaya çalıştım. Çok sayıda haber olduğu ve uzun bir eleme sürecine rağmen elde kalan seçkinin büyüklüğü nedeniyle senenin ilk altı ayında gerçekleşmiş gelişmeleri şimdi, ikinci altı ayda olanları ise önümüzdeki senenin ilk yazısında paylaşacağız. Özellikle bazı haberlere dair sunduğumuz kaynaklardaki görsel ve videolara da mutlaka bakın derim. Keyifli okumalar dilerim.

• Ocak

Google DeepMind yazılımına dayanan yapay zekâ sistemi meme kanseri tanısı koymakta eğitimli insanlardan daha başarılı oldu. Kıyaslamaya katılan altı radyoloji uzmanının her birinden daha iyi meme kanseri tanılayan yapay zekâ uzmanlardan ortalama %11,5 daha yüksek başarı sergiledi. Araştırmacılar bu gibi sistemlerin klinik ortamda kullanılması için denemelere başlanabileceğini belirttiler.

İlk defa iki atom arasında kimyasal bağ oluşumu ve kırılması videoya kaydedildi. Atom numarası 75, atom ağırlığı 186,2 olan Renyum elementine ait iki atomu karbon nanotüp içine hapsederek gözlemlenmelerini kolaylaştıran araştırmacılar bu atomlar arasında oluşan ve kırılan metalik bağı elektron mikroskobu ile kaydetmeyi başardılar. Bu sayede metalik bağların oluşum kırılma süreçlerine dair daha önce bilinmeyen ayrıntılar gözlemlediler. Böylece, Einstein’dan önce gerçek olduklarına inanılmayan, sadece matematiksel bir kavram olduğu düşünülen atomların dansını tarihte ilk defa film olarak izleme şansını elde ettik.

İnsan kanında çalışır halde mitokondriler bulundu. Daha önceden sadece hasar görmüş hücrelerden kana az sayıda mitokondri karıştığı düşünülse de şimdiki bulgulara göre her bir mililitre kanda 200 bin ila 3,7 milyon arası serbest dolaşan işlevsel mitokondri bulunuyor. Bu bulgunun fizyoloji bilgimize olan katkısının yanı sıra pek çok hastalığın tanı ve tedavisinin önünü açacağına inanılıyor. Şu noktada kandaki mitokondrilerin tam olarak ne gibi görev ve etkileri olduğu bilinmese de çalışmayı yürüten araştırmacılar, mitokondrilerin bağışıklık ve yangı (enflamasyon) gibi önemli konularda hücreler arası bir haberleşme ağı olarak çalışıyor olabileceğini düşünüyorlar.

Ayın son günlerinde SARS-CoV-2 salgını haberlerde yerini aldı. Daha sonra küresel salgın ya da pandemi sınıfına geçecek olan salgının ilk dönemlerinde araştırmacılar hızla edindikleri bulguları paylaşmaya koyuldular. Dünya Sağlık Örgütü ve benzeri kurum ve kuruluşlar art arda açıklamalar yayımladılar.

• Şubat

Tedaviye yanıt vermeyen kanserlere müdahale etmek için CRISPR-Cas9 teknolojisi ile T hücrelerinin genomlarının düzenlendiği bir çalışmanın üç hasta ile yürütülen faz 1 denemelerinde bu yöntemin güvenli ve uygulanabilir olduğu görüldü. Bu tedavinin kanserle mücadelede etkili olması halinde, günümüzde ölümcül olan kanser vakalarına çözüm üretilebilir, hayatlar kurtarılabilir. Buna ek olarak yeni geliştirilen CRISPR-Cas12a temelli bir genom düzenleme sistemi ile pek çok gene aynı anda müdahale etmek mümkün hale geldi.

Günümüzde Batı Afrika’da yaşayan toplumların genomunu inceleyen araştırmacılar, bilinmeyen bir başka insan türü ile geçmiş 124000 – 43000 yıl arasında önemli miktarda gen alışverişi olduğunu saptadı. Soyu tükenmiş olan ve fosiline henüz rastlanmamış bu insan türüne dair elimizdeki tek kanıt çağdaş insanların genomundaki izler. Batı Afrika’daki insanların genomlarının %2 – 19’u bu kayıp insan türünden izler taşıyor. Benzer karışmalardan en yaygın olarak bilineni Avrasya’da yaşayan çağdaş insanlar ile Neandertal insanları arasında gerçekleşmiş olsa da bugün hemen hemen dünyanın her kösesinde yaşayan insanların genomunda soyu tükenmiş insan türlerinden izler var. Ne yazık ki genetik değiş tokuşa konu olan diğer insan türlerinin fosilleri her zaman ele geçmiyor ve bu gibi sadece çağdaş genomlardan izi sürülebilen insan toplumlarına hayalet toplum (ya da popülasyon) denmekte.

Somon balığının kaslarına yerleşen bir parazit olan Myxosporea sınıfına ait Henneguya zschokkei türünün hiç mitokondri barındırmadığı belirlendi. Çok hücreli olup mitokondrisi olmayan bilinen tek canlı olan H. zschokkei’nin ne yolla enerji ürettiği bilinmese de oksijenli solunum yapmadığı anlaşılıyor. Bu parazit, deniz analarının uzak bir akrabası olsa da evrimsel süreçte kas, doku, uzuv gibi yapıların çoğunu kaybederek az sayıda hücresi olan basit bir canlıya dönüşmüş durumda. Parazit türlerin evriminde uzuv, doku ve işlev kaybı sıkça gözlemlense de daha önce çok hücreliliğin en temel hücresel unsurlardan olan mitokondrinin terk edilebileceğine dair bir kanıt bulunmuyordu.

• Mart

Tek bir atom çekirdeği, yalnızca elektriksel alan ile kontrol edildi. İlk defa 1961’de kuramsal olarak mümkün olduğu gösterilen bu teknoloji artık gerçek. Salınımlı manyetik alanlara gerek kalmadan tek atom dönüşü (ya da spini) kullanan silikon kuantum bilgisayarlarında ve elektriksel ve manyetik alanların ölçümünde kullanılacak hassas cihazların üretiminde önemli olabilecek bu buluşun alanda yeni kapılar aralaması bekleniyor.

Günümüzde yüzey sıcaklığı kurşunu eritebilecek kadar yükselen Merkür gezegeninin geçmişte yaşam barındırmaya uygun ortamlar barındırmış olabileceği düşünülüyor. Gezegenin yüzeyi gelişigüzel kırılmış bir katmandan oluşuyor ve bu kırılmanın nedeninin bir göktaşı çarpması olduğuna inanılıyordu. Fakat yeni çalışmada yüzeydeki kırılmanın göktaşı çarpmasından iki milyar yıl sonra oluştuğu gösterildi. Bunun yerine kırılmaların yer altında ısınan ve buharlaşan maddeler yüzünden gerçekleştiği düşünülüyor. Buharlaşan maddelerden birinin de su olması halince kabuğun altında görece düşük sıcaklıklarda tek hücreli canlılar oluşmuş olması mümkün. Tabi ki elimizde bunun gerçekleşmiş olduğuna dair bir kanıt yok. Yine de Güneş’e bu kadar yakın bir gezegenin bile bir noktada hayat barındırabilecek şartları ortaya koymuş olması fikri heyecan verici.

• Nisan

Okyanus tabanındaki kayaların içinde ve radyoaktif atık depolama alanlarındaki yüksek pH’lı ortamlarda yaşayabilen bakteriler bulundu. Bu yeni bilgiler ışığında bakterilerin ne denli zorlu ortamlarda varlıklarını sürdürebileceklerine dair bilgimiz genişledi. Mars gibi önceden yaşam barındırmasının imkansız olduğunu düşündüğümüz gezegenlerle ilgili heyecan uyandırıcı olsa da kimyasal ve radyoaktif atıkların depolandığı tesislerin güvenliği açısından daha dikkatli olmak gerektiği ortaya çıkıyor.

Ucuz bir yarı iletken olan kalsiyum titanat (CaTiO3) kullanılarak üretilen yeni bir X ışını algılayıcısının şu an kullanımda olan silikon temelli cihazlardan 100 kat daha hassas olduğu gösterildi. Bu yeni teknolojinin kullanılması halinde tıbbi uygulamalarda kullanılacak radyasyon miktarı azaltılarak hastaların sağlığı korunabileceği gibi teknik uygulamalarda elde edilen görüntünün çözünürlüğünü ve kalitesini yükseltmek de mümkün.

Büyüklük ve sıcaklık bakımından Dünya’ya oldukça benzeyen bir gezegen keşfedildi. Kepler-1649c adı verilen gezegen Dünya’nın 1.06 katı büyüklükte ve kendi yıldızına olan mesafesi suyun sıvı halde bulunmasına uygun. Yaşam barındırıyor olması mümkün olan bu gezegen bizden 300 ışık yılı uzakta. Dolayısıyla her ne kadar heyecan verici bir keşif olsa da şu anda öngöremediğimiz teknolojiler ortaya çıkmadığı sürece gidip yerinde görebileceğimiz, hatta insansız araçlar gönderebileceğimiz bir gezegen değil Kepler-1649c. Gezegenin keşfi ile ilgili önemli notlardan biri de otomatik sistemlerin gözünden kaçıp, insan eliyle bulunmuş olması. Sonsuz sayıda gök cismini taramakta otomatik sistemler vazgeçilmez olsa da insan yardımına da halen gerek olduğu böylece ortaya çıkıyor.

• Mayıs

Evrenin henüz 1,5 milyar yıl yaşında olduğu dönemde oluşmuş büyük ve dönen bir disk gökada keşfedildi. Dünya’dan 12.276 milyar ışık yılı mesafede olan gökadaya Wolfe Disk adı verildi. Şimdiye kadar evrenin bu denli erken aşamalarında böylesine düzenli ve büyük gökadaların oluşmuş olması beklenmiyordu. Bu bulgu ışığında gökada oluşumuna dair kuramların yenilenmesi gerekecek.

Yalnızca gözkapağınızın iç yüzeyinin fotoğrafını çekerek kandaki hemoglobin miktarını öğrenmek yakında mümkün olacak. Akıllı telefonla çekilmiş fotoğrafları kullanan araştırmacılar eskiden ancak kan tahlili ya da hemoglobinometre denen bir cihaz yardımıyla ölçülebilen kandaki hemoglobin miktarını yüksek hassasiyetle belirlemeyi başardılar. Bu teknolojiden yararlanan bir mobil uygulamanın yakında kullanıcılara sunulabileceği belirtiliyor.

İnternette yayılan yalan haberler ve asılsız iddialar nedeniyle felaketlere verilen toplumsal tepkinin sekteye uğrayabileceği gösterildi. Gönüllülerle yapılan deneylerde büyük ve birbiri ile iteletişim halinde olan grupların felaket anında bölgenin terk edilmesi yönündeki uyarılara küçük ve ayrışık gruplardaki insanlara göre daha geç yanıt verdiği görüldü. Araştırmacılara göre bunun nedeni, bilgisi olmadığı halde birbirine durumu olduğundan daha iyiymiş gibi gösteren bireyler ve acı gerçeğin karşısında daha kolay kabul gören tatlı yalanlar. Sanırım dilimizdeki “Bize bir şey olmaz!” cümlesi bunun internet öncesi örneklerinden olabilir.

Yeni geliştirilen bir optik çip sayesinde standart fiber optik ağlardan yaralanarak daha önce erişilememiş internet hızlarına çıkıldı. Araştırmacılara göre saniyede 44,2 Terabit yani veri aktarımına izin veren bu sistemle 1000 adet yüksek çözünürlüklü filmi tek göz açıp kapatıncaya kadar indirmek mümkün. Hoş, o kadar filmi saklayabilecek ya da bir saniye içinde yazabilecek bir sabit diske bizim gibi ev tipi kullanıcıların yakın (ya da uzak) zamanda sahip olması ihtimali göz önüne alınırsa bu haberin bireyler için önemi pek de yüksek sayılmaz. Bununla birlikte “büyük veri” devrinde yaşadığımız için terabayt ölçekli dosya ya da dosyaları bir yerlerden bir yerlere aktarmak son derece olağan hale geldi ve bu sürecin günler alması da işleri yavaşlatıyor. Standart ağları kullanarak daha hızlı aktarım sağlayan cihazların bilim ve teknoloji ile uğraşanlar için önemi büyük.

• Haziran

Bakterilerin rekabet halindeki diğer bakteri gruplarını ortadan kaldırmak için toplu halde intihar ettiği gösterildi. Daha önceden de rekabette yenik düşen bakterilerin kendilerini sindirmek yoluyla ciddi miktarda toksini ortama salarak etraftaki diğer bakterilere zarar verdiği biliniyordu. Fakat bunun tek tek bireyler ya da küçük gruplara ait bir davranış olduğu düşünülüyordu. İnsan bağırsaklarında da bulunan bir bakteri türü olan Escherichia coli üzerinde yapılan yeni bir çalışmada durumun daha kitlesel olduğu gösterildi. Araştırmacılar, bu davranışın karınca ve arılar gibi sosyal böceklerdeki koloni savunma davranışına benzer olduğunu belirttiler. İnsan sağlığı için önemi gitgide daha iyi anlaşılan bağırsak bakterileri düşünülürse bu bilginin zamanla tıbbi anlamı olması da mümkün.

Toplam 16 atomdan oluşan elektrik motoru üretildi. Şimdiye kadarki en küçük sentetik moleküler motor olduğu söylenen cihazı bir tarama elektron mikroskobundan gönderilen elektronlardan kaynaklı küçük ölçekli bir elektrik kuvvet ile harekete geçirmek mümkün. Bir nanometreden küçük motorda kuantum tünelleme sayesinde düşük enerji ile dahi tek yönlü hareket elde edilebiliyor. Kuantum tünelleme enerjisinden yararlanan motorun tek yönlü hareket yapabilmesi ise ayrıca önemli zira ısılbilim (termodinamik) yasalarına göre bir sistemde tersinmez, tek yönlü hareket gerçekleşebilmesi için enerji kaybı olması lazım. Eldeki bu yeni motor ile enerji kaybının nedenleri ve miktarını çalışmak da mümkün olacak.

Esnek, dayanıklı ve belki de şimdiye kadarki en hafif biyopolimer aerojel üretildi. Selüloz nano-ipliklerle gümüş nano-kabloları karıştıran araştırmacılar son derece hafif ve esnek ama aynı zamanda elektromanyetik koruma da sağlıyor. Elektronik cihazların diğer cihazlardan ya da doğadan gelen elektromanyetik etkiden korunmasında kullanılan ağır malzemelere yerine hafif bir seçenek sunan bu buluşla daha önceki en hafif olan titanyum karbon nano-selüloz aerojelin yerini alacak gibi görünüyor.

* Puerto Rico Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı, entomolog