HÜCRELER de MESAJLAŞIR: MOLEKÜLER HABERLEŞME ve NANOAĞLAR***

İnsanlar olarak en önemli özelliklerimizden biri, bir hikâye bağlamında yaşadıklarımızı ve düşüncelerimizi sürekli anlamlandırmaya çalışmak [1]. Bu kurduğumuz anlam dünyasını da söz, yazı ve resim gibi araçlara kodlayarak birbirimize mesaj olarak gönderiyoruz. Örneğin, yaklaşık 15.000 yıl öncesinde avcı-toplayıcı olarak yaşayan insan toplulukları, İspanya’nın Altamira mağarasında çizdikleri resimlerle bizlere bir mesaj gönderiyordu [2]. Konuşmanın evrilmesi ve hayatımızın tam ortasına oturması da aslında yine birbirimize mesaj iletme ihtiyacımızın en açık örneği. Zaman içinde, mesajlarımızı daha uzak mesafelere hızlı bir şekilde gönderebilmek için yeni yöntemler geliştirdik. Artık, telefon gibi teknolojik araçlar sayesinde ışık hızıyla mesajlarımızı dünyanın diğer ucuna iletebiliyoruz. Peki, hızlı olsun yavaş olsun, sadece insanlar mı mesajlaşıyor?

Mikro ölçekte düşündüğümüzde, bakteri gibi tek hücreli canlıların mesaj alışverişi dünyadaki en eski haberleşme yöntemlerinden biri olan moleküler haberleşmeye dayanıyor. Yani, mesajlar özel moleküller aracılığıyla alıcıya iletiliyor ve yorumlanıyor. Örneğin, bir bakteri topluluğunda yer alan bakteriler, diğer bakterilerin algılaması için orada var olduğunu belirten sinyalleşme molekülleri gönderiyorlar. Algılanan bu moleküllerin konsantrasyon seviyesine göre bakteri topluluğunda yeterli sayıda bakteri olup olmadığına karar veriyorlar (quorum sensing - yetersayı farkındalığı) [3]. Bunun yanında, insan vücudunda bulunan hücreler arasında da hücrelerin organize olarak doku oluşturması, hormon adı verilen sinyalleşme molekülleriyle vücudun farklı bölgelerindeki organlara bilgi gönderilmesi sayesinde düzenleniyor. Bir bakıma insanlar gibi çok hücreli organizmalar da yine moleküler haberleşmeyi kullanıyor[4].

Makro ölçekte ise birçok böcek türü feromon adı verilen kimyasallarla birbirleri arasında haberleşiyor. Örneğin, birçoğumuz karıncaların bir besin kaynağı bulduklarında, besini yuvalarına kadar ip gibi bir sıra halinde taşıdıklarını gözlemlemişizdir. İşte bu “karınca otobanı”, birbirlerine besin bulduklarının haberini veren feromonlar sayesinde oluşturuluyor. Bu şekilde üretilen bilgi, karınca kolonisinin diğer üyeleri tarafından da algılanıp yuvaya kadar iletilerek bulunan besinin, koloninin bu haberi alan diğer üyeleriyle birlikte yuvalarına hızlı bir şekilde aktarımını sağlıyor [5]. Bitkilerin de feromona benzeyen uçucu organik bileşikler aracılığıyla birbirleriyle moleküler haberleşme kullandığı biliniyor. Örneğin, domates bitkisi yapraklarını yiyebilecek otçul böcek tehlikesini algıladığında etrafındaki domateslere bu böceğin varlığını salgıladığı moleküllerle bildirebiliyor [6]. “Dikkat böcek var!” diyebiliyor yani domatesler.

Peki, bu bahsedilen moleküler haberleşmeyi biz nasıl ve nerede kullanabiliriz? Biyo/nanoteknolojinin gelişmesiyle birlikte basit görevleri yerine getirebilen nanorobot ve genetiği değiştirilmiş hücreler gibi mikroskopik ölçekteki biyolojik makinelerin (nanomakinelerin*) üretimi mümkün hâle gelmiş durumda. Henüz ticarileşmiş bir uygulaması olmasa da, laboratuvar ortamında geliştirilmeye devam edilen bu nanomakinelerin en önemli uygulama alanının insan vücudu içindeki ilaç dağıtımı, kanser tedavisi ve sağlık göstergelerinin izlenmesi gibi uygulamalar olacağı öngörülüyor [7]. Elbette, bir nanomakinenin kapasitesi kısıtlı olduğundan insan vücudu içine bir nanomakine sürüsü olarak zerk edilmesi planlanıyor. Bu sürü de sağlıklı hücrelere zarar vermeden, kanserli hücreleri yok etmek veya ilaç dağıtmak gibi uygulamaları oldukça karmaşık bir yapıya sahip insan vücudu içinde bir nanoağ halinde çalışarak yerine getirebilir [4]. Örneğin Şekil 1’de gösterilen hedefe yönelik ilaç dağıtımında, nanoağı oluşturan nanomakine topluluğu bir hap veya enjektör aracılığıyla vücuda salındıktan sonra, birbiri arasında haberleşerek koordine bir şekilde sağlıklı hücrelere zarar vermeden sadece ilaç verilmesi gereken hücreleri hedefleyebilir. Böylelikle, günümüzde kanser tedavisinde yaygın olarak uygulanan ve sağlıklı hücrelere zarar veren “kemoterapi” gibi yöntemlerin zararlı etkileri ortadan kaldırılmış olur. Söz konusu nanoağ içindeki haberleşme için, cep telefonlarımızın haberleşmesinde kullanılan elektromanyetik dalga temelli geleneksel haberleşme, anten/elektronik bileşenlerin mikro/nano ölçekte gerçeklenmesi/yerleştirilmesi ve biyolojik uyumluluk gibi sebeplerle günümüz teknolojisiyle pek mümkün görünmüyor. İşte bu yüzden moleküler haberleşme, bu nanoağ içindeki haberleşmeyi sağlamak için en uygun aday konumunda [8].

Şekil 1. Bir nanoağı oluşturan nanomakinelerin kanserli dokuyu bularak ilacı kanserli dokuya taşıması .

Bahsedilen motivasyonla, moleküler haberleşme konusu 2005 yılından itibaren haberleşme mühendisliğinin de ilgi alanına girmiş bulunuyor [9]. Bu alanda, haberleşme mühendislerinin cevaplamaya çalıştıkları sorunlar ise şöyle özetlenebilir: “Vücut içi uygulamalar için en uygun nanoağ mimarileri nedir ve nasıl uygulanabilir? Nanoağ içindeki haberleşme en verimli şekilde nasıl yapılabilir? Bunun için gereken alıcı ve verici nanomakinelerin tasarım parametreleri ve gönderilen moleküler sinyaller nasıl olmalı? Moleküler haberleşmenin makro ölçekteki uygulama alanları neler olabilir?”

Haberleşme mühendisliğinin bakış açısı, saydığımız sorunları haberleşme/ağ sistemi sorununa dönüştürüp buna uygun çözümler geliştirilmesini sağlıyor. Bu soruların cevaplarını vermek için, moleküllerin yayılma ve bilgi ulaştırma davranışları mevcut haberleşme, bilgi ve ağ kuramı çerçevesinde ele alınarak irdeleniyor. Bu araştırmalar biyoloji, kimya ve mühendislik gibi farklı disiplinlerin ortak bilgi birikimi ile ilerliyor. İnsanlığı daha sağlıklı yarınlara, belki de pratik olarak ölümsüzlüğe ulaştırmak için bilim insanlarının disiplinler arası çalışmalarına daha çok ihtiyaç duyulacak gibi görünüyor. Moleküler haberleşme de bu yoldaki disiplinler arası çalışmalar için tutkal görevi üstlenecek bir alan olarak ortaya çıkıyor.

 

*  “Nano” Antik Yunanca’da “cüce” anlamına gelen “nânos” kelimesinden gelmektedir. “Nano”, boyut olarak milimetrenin milyonda biri olsa da yazıda bu anlamda kullanılmamıştır.

 

KAYNAKÇA

[1]         Y. N. Harari, “Hayvanlardan Tanrılara - Sapiens,” Guard., 2014.

[2]         E. H. Gombrich, Sanatın Öyküsü, 19. baskı, 2019.

[3]         M. B. Miller ve B. L. Bassler, “Quorum Sensing in Bacteria,” Annu. Rev. Microbiol., 2001.

[4]         B. Atakan, Molecular Communications and Nanonetworks, Springer, 2014.

[5]         W. H. Bossert ve E. O. Wilson, “The analysis of olfactory communication among animals,” J. Theor. Biol., 1963.

[6]         M. Coppola ve arkadaşları, “Plant-To-plant communication triggered by system in primes anti-herbivore resistance in tomato,” Sci. Rep., 2017.

[7]         B. Atakan, O. B. Akan, ve S. Balasubramaniam, “Body area nanonetworks with molecular communications in nanomedicine,” IEEE Communications Magazine, 2012.

[8]         I. F. Akyildiz, F. Brunetti, ve C. Blázquez, “Nanonetworks: A new communication paradigm,” Comput. Networks, 2008.

[9]         N. Farsad, H. B. Yilmaz, A. Eckford, C. B. Chae ve W. Guo, “A comprehensive survey of recent advancements in molecular communication,” IEEE Communications Surveys and Tutorials, 2016.

*** Bu yazı, 03 Haziran 2020 tarihinde https://epistemturkiye.org/hucreler-de-mesajlasir-molekuler-haberlesme-ve-nanoaglar/ adresinde yayımlanmıştır.

Aylaklık Devrimi

COVID-19 salgını sebebiyle bazı meslek grupları hiç bir şey yokmuş gibi işlerine gidip gelmeye devam ederken, "beyaz yakalı" olarak tanımlanan çalışanlar evlerinde karantinada. Beyaz yakalıların çoğu için yabancı olan "home office" düzeni, mevcut çalışma şekli haline gelmiş durumda. Şu ana kadar "freelance" olarak çalışan yazılımcı, görsel tasarımcı gibi bazı meslek grupları zaten bu kavrama aşinaydı. Peki şu anki mecburi "home office" veya evden çalışma düzeni salgından sonra neleri değiştirebilir?

Üniversitede çoğunlukla Z kuşağından öğrencilerimle zaman zaman yaptığım konuşmalarda, birçoğu stajları sırasında gördükleri ve çalışma hayatına başlayınca uymak durumunda kalacakları mesai kavramının saçmalığından yakınırlar. Kendim de iki sene civarı evden çalışmış biri olarak bu konuda onlara hak veriyorum. İşe gidip gelirken her gün yollarda helak olmaya gerek yok gibi geliyor. Benzer şekilde, bilim insanı ve fütürist Martin Rees de verdiği röportajda salgın sonrası alacağımız derslerden birinin "Kent çalışanlarının her gün evle iş arasında mekik dokuyarak 'bir-iki keyifsiz saat' geçirmesinin gerekli olmadığını öğrenmemiz" olacağını söylüyor. Ofislerde çalışan beyaz yakalıların çok büyük çoğunluğunun yaptığı işler, telefon, internet ve bilgisayarın olduğu bir ortamda yapılabilir. Hâl böyle olunca ne diye ofislere gidip gelmek için büyük şehirlerde günde 2-3 saat zaman harcıyoruz? Şu anda görülüyor ki, ofislerde yapılan işler, pekâlâ evden de yapılabiliyor. Ancak, bu işin hem yöneticiler/işverenler açısından hem de çalışanlar açısından sakıncaları var.

Öncelikle evden çalışma düzenine geçebilmek için nitelikli yöneticilere ihtiyaç var. Hem kamuda hem de özel sektörde yöneticilerin çoğunluğu çalışan kişinin performansını iş yerinde kaldığı zaman üzerinden değerlendirme eğiliminde. Örneğin, bütün gün bilgisayarının başında oturup Youtube videosu izleyerek çalışıyor görüntüsü veren bir çalışan, işini yarım günde halledip kalan zamanında da iş yerinin mutfağında/kantininde vakit geçiren birine göre yöneticisinin gözüne daha çok girebiliyor. Bu durumda eskilerin sorgulamadıklarını sorgulayan yeni nesil, "Biz burada zaman öldürdüğümüz için mi para kazanıyoruz?" diye homurdanmaya başlıyor. Burada genellikle sorun, yöneticilerin altında çalışan insanların hangi işi ne kadar zamanda yapacaklarını bilmemesi, bu yüzden de ofisinde uslu durduğu kadar çalışanına değer atfetmesidir. Evden çalışma düzenine geçildiğinde, performans yönetiminin yapılan işler üzerinden yapılması gerekeceğinden yöneticilerin nitelikli olması zorunlu.

Çalışan tarafında ise evdeyken çalışma motivasyonu eksikliği, verimliliği düşüren bir sorun olabilir. Bu motivasyonu azaltan şeyler, evdeki fiziksel ortamın çalışmak için uygun olmamasının yanı sıra, evde birden fazla insanın yaşaması durumunda yalıtım problemi olabilir. Bunlardan daha önemlisi ise evden çalışmanın, çalışanların kendi aralarında ve yöneticileriyle olan iletişim problemlerine sebep olabilecek olması. Her ne kadar internet üzerinden sesli ve görüntülü konuşabilsek de fiziksel olarak aynı ortamda bulunmanın samimiyetini yakalamak mümkün değil. 

Bütün bunlar göz önünde bulundurulduğunda, salgın sonrasında beyaz yakalıların daha çok evden çalışma talep edebileceğini düşünüyorum, çünkü artık herkes bunun mümkün olduğunu uygulayarak gördü. Elbette bu topyekûn bir evden çalışma düzenine geçiş olmayacak. Ancak, çalışanların da daha çok talep etmesiyle melez bir çalışma düzenine geçilebilir. Çalışanların haftanın bazı günlerinde evden çalışması sağlanarak hem verimliliği arttırmak hem de çalışan motivasyonunu arttırmak mümkün olabilir. Bunun yanında, çalışanların çalışma saatlerini daha esnek bir şekilde ayarlaması da mümkün olmuş olur. Böylece yolda ve ofiste boşa geçirilen zamanı, kişinin "aylaklık" için değerlendirmesi mümkün olur. Bertrand Russell'ın "Aylaklığa Övgü"sünde belirttiği gibi bu aylaklık durumu da, pasif faaliyetlerden ziyade (üzerinde düşünmeden dizi/film izlemek gibi) insanları daha mutlu olabileceği aktif ve faydalı işler yapmaya yönlendirebilecektir. Salgın sonrası bir "Aylaklık Devrimi" olur mu? Göreceğiz...

Bonus: Böyle yöneticilerin tarihe karışması dileğiyle "İdrar Bekçisi Yönetici" :) 

Kasetler, Erkin Koray ve Yavaşlamak

Hepimizin kendimizi karantinaya alıp içimize döndüğümüz bugünlerde benim de salondaki eskiden kalma kasetlerim çarptı gözüme. (2000'lerden sonra doğanlar belki bilmeyebilirler: Walkman, teyp veya kasetçalar denilen aletlerle dinlenebilen, genelde 60-90 dakika arası kapasitesi olan analog ses kayıt ortamı :) Çok sevdiğim, Türk Psychedelic Rock müziğinin en önemli ismi Erkin Koray'a ait 1999'da çıkan "Devlerin Nefesi" albümünü elime aldım. Somut olarak elimde tutup o albümü dinlediğim yılları hatırlamak hoşuma gitti. Askeri lise yıllarında, ranza demirine astığım walkman ile üstümde yatan ranza arkadaşım Emre'nin gürültüsünü duymak yerine albümün bir yüzü bitip müzik durana kadar dinlediğim ve sonunda uykuya daldığım yıllara gittim bir an. Kasedi çıkartıp albüm kapağını ve içinde yazılanları incelemeye başladım. Genelde albüm kapağında, ilaç prospektüsü gibi  katlanmış bir halde şarkı sözleri, sanatçının mesajı, şarkıların söz ve müziklerinin kime ait olduğu gibi bilgiler bulunurdu. Ben de bakarken Erkin Koray'ın kaleme aldığı mesajını gördüm. Az buçuk hatırlıyordum ama okuyunca tekrar gülümsedim. Bu albümde yer alan "Memurum Ben" şarkısının hikâyesini anlatıyordu aslında. Bu şarkının sözleri Erkin Koray'a ait. Ancak bu şarkıyı yazmasına bir gün Mecidiyeköy'deki bir lokantada yemek yerken, eline iki mısralık bir şiir bırakan bir memur vesile olmuş. Şiir şöyle:

"Gönlüm çekse de yağlı böreği
Aşmaya kudretim yetmez bütçeyi"

Bu şiiri Erkin Koray'ın eline tutuşturan memur  "Al şunu" diyerek hiç bir şey beklemeden gözden uzaklaşmış. Erkin Koray da mesajında bu memura teşekkür ediyor ve telif hakkının kendisinde saklı olduğunu ve istediği zaman gelip alabileceğini söylüyor. Bu dizelerden yola çıkarak Erkin Koray şarkıyı yazıyor. Mesajın tamamı da şöyle:

Aslında bu, Türkiye'de her zaman yoksulluk sınırının altında çalışan memurun hâlini de özetleyen bir hikâye. Sendikaların etkin olmadığı ülkemizde, şiiri yazan kişi hak arayışından o kadar umutsuz olmalı ki bir şarkıcının bu konuda şarkı yaparak memurun ekonomik sıkıntısından herkesin haberdar edilmesini ve belki de bir maaş zammını umut ediyor.

Diğer yandan, bir kaset ve kapağında yazılanlar dönemin ruhunu da yansıtıyor. Bu kasetlerdeki şarkıları, kulağımızda walkman ve elimizde albüm kapağındaki sözleri ile defalarca dinlerdik. Mesela bu albüm için albüm kapağına muhtemelen o kadar çok bakmışım ki yıpranmaktan parçalanacak duruma gelmiş. Nasıl da defalarca dinlemişiz aynı şarkıları! Başka seçeneğimiz yoktu belki de ondan. Dijital platformlar ile şimdi o kadar çok seçeneğimiz var ki hep daha iyisi vardır belki diye bir şarkının tamamını dinlemeye bile tahammül edemiyoruz. Öyle eskisi gibi süresi 5 dakikanın üzerinde şarkılar da pek yapılmıyor artık. Çünkü kimsenin bu kadar beklemeye tahammülü yok. Hatta şarkıcılar artık albüm bile yapmıyorlar. Her şarkıyı "single (tekli)" olarak çıkartıp dinlenme ihtimalini arttırıyorlar. Yoksa bir saat boyunca 8-10 şarkılık  bir albümü baştan sona dinleyecek sabra sahip kaç kişi kaldı? İyi ki kasetlerin dinlendiği zamanları görmüşüm. İyi ki şarkı sözleri üzerinde düşünüp sanatçıyı anlamaya çalışmışım. Hızlıca tüketmeden sindirebilmek güzelmiş. Mutluluk belki de yavaşlamak ile mümkündür. Erkin Koray'ın albüm kapağında kendi el yazısıyla yer alan şu mesajla bitirelim:

"Happiness to all members of this unlucky Planet."
"Bu talihsiz gezegenin tüm mensuplarına mutluluklar."

Bonus: Erkin Koray -Memurum Ben