Önümüzdeki 30 yıl içinde tarımda devrim yapmamız gerekiyor. Neden mi? Cevabı çok basit: Mevcut kaynaklar, bu kadar fazla insanı beslemeye yetmeyecek. Yayınlanan yeni Birleşmiş Milletler raporuna göre, dünya nüfusunun önümüzdeki 30 yılda 2 milyar artarak 9,7 milyara çıkması bekleniyor.
İklim değişikliği, zirai ilaçlar ve endüstriyel kirlenme gibi birçok nedenden dolayı tarım arazilerindeki toprak kalitesi her geçen gün kötüleşiyor. Verimli ve kaliteli gıda üretimi giderek zorlaşıyor.
Tarımın ve insan nüfusunun girdiği bu riskli çağda, kendimize sormamız gereken soru şu: Bunca insanı doyurmak için, nasıl daha verimli ve kaliteli tarım yapabiliriz?
Cevabın bir kısmı sentetik biyolojide saklı.
Sentetik Biyoloji Nedir?
Sentetik biyoloji, organizmaları yeni yeteneklere sahip olacak şekilde düzenleyerek, yararlı amaçlar için yeniden tasarlamayı içeren bir bilim alanıdır. Bu uygulamaların çoğu, hedeflenen genetik modifikasyonlarla gen fonksiyonlarını değiştirmeye, eklemeye veya çıkarmaya dayanır. Dünyanın dört bir yanındaki sentetik biyoloji araştırmacıları, üretim ve tarımdaki sorunları çözmek için DNA‘nın bu muazzam dönüştürülebilir özelliğinden yararlanıyor.
Evrimin Ötesinde
Evrim: Bitki ve hayvanların karşılaştıkları sorunlara, rastgele mutasyonlar ve doğal seçilim yoluyla, farklı çözümler üretmelerini sağlar.
Yaşam boyunca organizmaların, bulunduğu ortam ve ihtiyaçlarına göre yapısal özellikleri değişir. Sahip oldukları yetenekler çevresel şartlara göre gelişir ve canlılar hayatta kalır. Bu şekilde evrimin basit bir tanımını yapabiliriz. Ancak evrim, bir soruna mutlaka en iyi çözümü sunmaz – sadece bir organizmanın belirli bir yaşam alanı içinde hayatta kalmasını sağlayan bir çözüm sunar.
Dolayısıyla, günümüz şartlarında yaşadığımız problemler için biyolojinin bize sunduğu olanakları kullanabiliriz. Sentetik biyoloji, bu denenmemiş “çözüm uzayını” evrimden çok daha hızlı bir şekilde keşfetmemizi sağlar – evrimin ihtiyaç duyduğu yıllar ya da binyıllar yerine, teknoloji sayesinde haftalar ya da aylar gibi kısa bir zaman diliminde etkili sonuçlar elde edebiliriz.
Sentetik biyoloji, evrimin hiç gitmediği ve bazı durumlarda muhtemelen asla gitmeyeceği yerleri keşfetmemize olanak tanır. Bu, evrimsel kısıtlamalara bağlı kalmadan, sentetik biyoloji sayesinde neye ihtiyacımız varsa onu elde edebileceğimiz anlamına geliyor.
Sentetik Biyoloji-Çevre ve Tarım
2050 yılına kadar talepleri karşılamak için küresel gıda üretiminin %70 oranında artırılması gerekiyor. Mevcut tarım uygulamaları bu hıza ayak uyduramıyor ve dahası ekolojik olarak sürdürülebilir değil. Verimliliği ve beslenme kalitesini artırmak için yenilikçi çözümler gerekir. Sentetik biyoloji alanı, şu anda temel ve uygulamalı araştırmalarda devrim yaratabilir.
Buğday muhtemelen en çok kullanılan besin kaynaklarından biridir. Milyonlarca insan günlük olarak birçok gıda uygulaması için buğday kullanır. Talebi karşılamak için buğday üretiminin önemli ölçüde iyileştirilmesi gerekiyor.
Sentetik biyoloji, bitki karbon verimliliğini artırmanın, bitki azotu ve fosfor kullanımını optimize ederek sentetik gübre kullanımını azaltmanın, mahsul bitkilerinin besin değerini iyileştirmenin yolları buluyor.
Tarımdaki tüm bu gelişmeler, bilim insanlarının uzun DNA dizilerini düzenlemeleri ve elde edilen yeni genleri hücrelere entegre ederek, istenilen özellikteki gıdaları üretmeleri ile mümkündür.
Genomların yeniden yazılması, bitki sentetik biyolojisinde önemli bir rol oynayacaktır. Sentetik biyoloji, bitkiler ve bitki hücreleri de dahil olmak üzere yeni biyolojik sistemlerin yaratılmasına yönelik çalışır. Bu sistemler, patojenlere veya iklim değişikliğine karşı hücresel tepkileri değiştirerek mahsul kayıplarını azaltmak gibi çeşitli amaçlar için kullanılabilir. Sentetik biyolojinin dayanıklı, verimli ve kaliteli bitkiler elde edebilmesi için; bitki DNA’sı üzerinde düzenleme ve değişim yapma tekniklerine sahip olması gerekir. Özel nükleazların kullanımındaki son gelişmeler sayesinde, artık DNA dizilimi hiç olmadığı kadar kolay tasarlanabiliyor.
CRSPR/Cas9 teknolojisi: DNA’nın değiştirilmek istenen bölgesinde, nükleaz enzimi (DNA’daki nükleik asitleri kısmen ya da tamamen parçalayabilen bir enzimdir.) kullanılarak kesilir ve o bölgede istenilen düzenlemeler yapılır.
Yani tüm bu mucize, sentetik biyoloji sayesinde gerçekleşir.
Tarımda sentetik biyoloji neden faydalıdır?
Gıda ve tarım endüstrilerinde sentetik biyoloji stratejilerini kullanarak gıdaların kalitesini, miktarını ve güvenliğini arttırabiliriz. Tıbbi önemi olan veya daha uzun raf ömrü olan yeni gıda ürünleri üretebiliriz. Bu teknoloji sayesinde, çevre dostu, daha verimli ve kaliteli gıda üretimi mümkün hale gelecektir. Geleneksel tarım faaliyetlerinin çevreye verdiği zararı en aza indirmek, sentetik biyolojiden elde edeceğimiz bir diğer faydadır.
Son olarak, Hiçbir teknoloji tamamen masum değildir. DNA üzerinde yapılacak düzenlemeler kötü amaçlar için de kullanılabilir. İnsanlık için ne kadar yararlı görünse de, sentetik biyoloji uygulamalarının her anlamda kontrole ve yasal düzenlemelere tabi tutulması gerekir. Teknoloji ve bilim canlıların faydası için geliştirilmelidir. Sosyal, yasal ve etik kuralları sarsmayan bir teknoloji mümkün olabilirse: Ancak o zaman, insanlığı mevcut sorundan kurtarıcı bir devrim niteliğini kazanır [1]https://doi.org/10.1016/j.copbio.2019.10.004[2]agritechtomorrow.com[3]theconversation.com[4]www.un.org[5]Öne Çıkan Görsel: 113309778_gettyimages-524903696.jpg (800×450) (bbci.co.uk).
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | https://doi.org/10.1016/j.copbio.2019.10.004 |
|---|---|
| ↑2 | agritechtomorrow.com |
| ↑3 | theconversation.com |
| ↑4 | www.un.org |
| ↑5 | Öne Çıkan Görsel: 113309778_gettyimages-524903696.jpg (800×450) (bbci.co.uk) |
