Gen Düzenlenmesi Evriminde Bilgi Teorisi'nin Yeri (?)

Ah şu genler ah.. Çevreyle bir olup can'ı ayarlayanlar onlar!

Peki ya bu genlerin etkinliğini düzenleyen nedir? Başka bir değişle hücre içerisinde yumak olmuş DNA üzerindeki bu özel kodların hangisinin okunup okunmayacağını, bu kodlara göre proteinlerin inşaa edilmesini sağlayan dinamiğin ayrıntılarını biliyor muyuz?

Basit olarak niteleyebileceğimiz prokoryat canlılarda bu mekanizma direk olarak dış koşullara göre gerçekleşiyor demek yanlış olmaz herhalde. Yani çevredeki A maddesinin değişimi moleküler boyutta bir dizi direk etkileşimle belirli genin aktifliğini veya pasifliğini belirliyor.

Daha karmaşık (ökaryotik) canlı hücrelerde mekanizmanın ardışık ve çoklu genlerin başka genleri tetiklemesi veya durdurması şeklinde olduğunu kontrollü olarak (labaratuar ortamında) gözlüyoruz. Yani gözünüzde canlandırırsanız; sayıları binler mertebesinde olabilen genlerin bir ağ yapı gibi birbirine bağlı olduğunu biliyoruz.

3-4 sene önce ilk yüksek lisansımı yaparken, gen düzenlemesinin boolyan ağlarla modellenmesi üzerine çalışmıştım. Bizim yaklaşımımız çok küçük zaman dilimlerinde, hücre içinde yaşanan bu gen düzenlenmesi dinamiğini, belki de elimizdeki kısıtlı hesaplama gücünden kaynaklı (günümüz bilgisayarlardan bahsediyorum), basitleştirilmiş şekilde; genlerin durumu ya etkin ya da pasif olarak iki durumlu ve eşzamanlı deterministik güncellemelerle taklit etmeye çalışmaktı. Bu çalışma beni bu mekanizmanın neden-nasıl böyle olduğunu sormaya itti haliyle. Tabii demek istediğim matematikçe güzel betimlenmiş ve kabul görmüş kuramların varlığı daha ziyade.

O zamanlar karşılaştığım çalışmalardan biri (Balcan vd., PlosONE, 2007) bu gen düzenlemesi ağ topolojilerinin nasıl ortaya çıkabileceğini bilgi kuramsal olarak irdeleyen ve üstelik Maya hücresinin gen ağ yapısını istatiksel olarak çok başarılı bir şekilde tahmin eden bir çalışma idi. Belki de bir başka deyişle, karmaşık gen etkileşimlerinin kaynağını anlamaya uzanabilecek bu çalışma. Makalelerinde evrime dair herhangi bir söz yoktu ama haliyle epey evrimsel bir çalışma idi benim gözümde. Sanırım ilk ciddi ilgim burda başladı biyolojik evrime dair.

Şimdi biraz geçte olsa nihayet evrimsel genetik çalışacağım IST-Austria'da doktora yapıyorum. Çalışmalarım genelde kuramsal olacak ama hem labaratuar hem de alandaki çalışmaları takip edebilmeyi de bi hedef belledim kendime. Doktora danışmanım ise kuramsal evrimsel genetikte neredeyse her dalında ismi bilinen biri: Nick Barton. Şanslıyım bir bakıma, tam tamına çalışmak istediğim bi konuda, alanında en iyi kuramsal genetikçilerden biriyle çalışıyorum.

Daha geleli 1 ay oldu diyebilirim, henüz yavaş yavaş ısınıyorum zahir. Ama bu aralar üzerinde olduğum başlangıç (ve IST-Austria doktora eğitimi içinde ilk rotasyon) projesinden bahsetmezsem hata olur. İlerleyen günlerde çok daha detaylı bir yazı da görebilirsiniz diye bir yandan haber de vereyim. Nick, benim konuya ilgim olduğunu bilerek kendisinin haberdar ve oldukça ilgili olduğu bir çalışmayı önüme getirdi. 6-7 haftalık bir küçük proje olarak başlamak için ideal bir konu. Çalışma Tkacik vd. (PNAS, 2008) makalesi üzerinde toplanmış ve hala devam eden bir araştırma üzerinde olacak. Çok kısaca, bahsedilen makalede yazarlar gen düzenlenmesinde giren (EN: Trancription Factors) ve çıkan proteinlerin dağılımını kontrolü ortamda gözlendiğini ve yaptıkları bilgi bazlı kuramsal hesaplamalarda (en azından basit br haliyle) dağılımların Shanon'ın bilgi teoresindeki gürültülü ortamda bilgi iletiminde üst sınır olan bilgi kapasitesine çok yakın değerlerde olduğunu bildiriyor. Bilgi teorisinin gen düzenlemesinin evriminin içinde olduğuna dair ikinci kanıt gibi (tabii bu yorum bana ait ve bilimsel sorgulanmaya açık). Şimdi yapmam gereken ilk önce hesaplamaların doğruluğunu test etmek, sonra da -ve burası kilit yer- dağılımları bilgi teorisi değil de klasik seçilim ile yakalamaya çalışmak. İşin zor tarafı hala bunu nasıl yapabilirim konusunda bir fikrim yok, ama olsa da, bir tarafta parametresiz maksimizasyon kuramı varken diğer tarafta parametreleri girmem gereken bir kuram. Birincisi kulağa daha çekici geliyor elbette ama sanırım estetik duyguların bilimde bir yere kadar olduğunu unutmamak gerek. Bakalım ilerleyen haftalar neler göreceğiz.

Öyleyse şimdi.. Çenemi kapatıp, hesap yapma vakti..:)

Sevgilerle,

M.T.

Dünya'ya baktığım yer değişiyor anlayacağınız...

Farklı bir yedeyim. Yemeklerdeki tadın, tuzun bile farklı olabildiği; toprağın o benim alışık olduğum yağmur sonrası kokusundan mağrum olduğum bir yerdeyim. Hani keşke bunlarla kalsa diyeceğim, zira insanların tabiatları bir olsa da; kültürlerinin, huylarının bir acaip olduğu bir memleketdeyim. Akdenizin kokusuna, bozkırın rengine, dağların çetrefilliğine, insanların yaramaz da olsa çocukça saf kaldığı memleketime uzaktayım.

Farklı bir yerdeyim. Düşünsel düşlerimin gerçek olmasına en yakın olduğu yerdeyim. Bilimsel fikirlerimin; egoların, kalıpların, açılması zor kapıların arkasına saklanmadan özgürce dolaşabildiğini gördüğüm, kendimi alıp ufuklarıma taşıyabileceğimi hissettiğim bir yerdeyim.Her sabah çalışmak için heyecanla -ve üstelik erkenden- uyandığım bir dönemdeyim. Fikirsel alışverişin ne kadar dolu olabileceğine, benim de parçası olduğuma şaitlik ediyorum zira. Öte yandan, kuramsal bilimin illa da sıkıcı düz süratlar arkasından çıkmayacağını görüyorum.

Dünya'ya baktığım yer değişiyor anlayacağınız. Sahi, ben de değişiyor muyum?

Tuna boyundan sevgiler..