Nesnelerin İnternetinden Nesnelerin Biyo-İnternetine

Nesnelerin biyo-interneti için bir cihaz tasarlayacağınızı hayal edin. Sizce hangi özellikleri barındırmalıdır? Bakterilerin biyo-internet yaratmadaki rolü nedir? Güncel gelişmelerin ayrıntıları yazının devamında! 

Nesnelerin İnternetinden Nesnelerin Biyo-İnternetine

İlk olarak tanımından ötürü birbiriyle iletişim kurabilmelidir. Bilgiyi depo edebilmeli ve bu depoladığı bilgiyi işleyebilmelidir. Ayrıca sahip olacağı sensörler yardımıyla çevresini algılayabilmelidir. Son olarak ise tüm bu özellikleri gerçekleştirecek bir "cihaz" olacağı için yapısında kendisine güç sağlayacak bir motora sahip olmalıdır. Günümüzde bu özelliklerin birçoğuna sahip olan cihazlar pek tabii mevcuttur. Arduino panoları, Raspberry Pi cihazları gibi ucuz maliyetli ve yaygın kullanılan cihazları bunlara örnek olarak verebiliriz.

Queen Mary Londra Üniversitesinden Raphel Kim ve Stefan Poslad, aynı fonksiyonlara sahip fakat daha yaygın bulunan başka bir makine grubu olduğunu söylüyorlar: Bakteriler! Bakterilerin etkili şekilde iletişim kurabildiğini, yapısında sensörlere ve motora sahip olduğunu, bilgiyi depolama ve işleme kapasitesine sahip olduğunu belirtiyorlar. Bu özelliklere sahip oluşundan dolayı ilginç bir ihtimalin varlığından söz ediyorlar: Bakterileri neden nesnelerin internetinin biyolojik versiyonunu oluşturmak için kullanmıyoruz?

Bakterilerin bilgiyi saklama ve işleme mekanizmalarının araştırılması yeni bir araştırma alanıdır. Bu çalışmaların çoğunda ise odak noktasında "bakteriyel beygir" olarak adlandırılan Escherichia coli yer almaktadır. Bakteriler, bilgiyi plazmid olarak adlandırılan halka şeklindeki DNA yapılarında depolamaktadırlar ve bu bilgiyi konjugasyon adı verilen bir mekanizmayla aktarmaktadırlar.

Padua Üniversitesinden Federico Tavella ve çalışma arkadaşları geçen yıl hareketsiz bir E. coli suşunun hareketli bir suşa basit bir "Merhaba Dünya" mesajı aktarabileceği bir devre inşa ettiler. Aslında bu tarz bir bilgi aktarımı bakterilerin dünyasında her zaman gerçekleşmektedir ve bu fevkalade karmaşık bir ağ oluşturur. Tavella ve arkadaşlarının kavram kanıtı deneyinde bu durumun bir tür biyo-internet yaratmada nasıl kullanılabileceğini göstermektedir. E. coli bu türden bir ağ için mükemmel bir ortam sağlar. E. coli kamçı adı verilen, itme hareketini sağlayan ve motor görevi gören bir yapıya sahiptir. Hücre duvarlarında, bulunduğu ortamın koşullarını (sıcaklık, ışık, kimyasallar vb.) algılamaya sağlayan reseptörler vardır. DNA'larında bilgileri toplarlar ve ribozomlarını kullanarak bu bilgileri işlerler. Buna ek olarak, çok küçük olduklarından dolayı insan yapımı teknolojilerin erişmekte zorlandıkları yerlerde bulunabilirler.

E. coli'nin işlenmesi ve mühendisliği de oldukça kolaydır. DIY (kendi başına yap) biyolojisinin taban hareketi biyo-teknoloji araçlarını daha ucuz ve daha erişilebilir hale getirmektedir. Örneğin; Amino Lab., E. coli'nin karanlıkta parlaması için tekrardan programlanabilmesini sağlayan, öğrenciler bir genetik mühendisliği kitidir. Bu tarz biyohacklemeler görece olarak yaygınlaşmakta ve nesnelerin biyo-internetinin olağanüstü potansiyelini göstermektedir. Kim ve Poslad geniş bir olasılık aralığından bahsediyorlar: "Bakteriler, biyoremidasyon süreçlerini üstlenmek, toksinleri ve kirleticileri algılamak, bunlar hakkında bilgi toplamak için denizler ve "akıllı şehirler" gibi farklı çevrelerde kullanılmak üzere programlanabilirler."

Bakteriler, hastalıkları tedavi etmek için yeniden programlanabilirler. "Yararlı hormonları kodlayan DNA'yı barındırabilirler, örneğin; bakteriler insan vücudunda seçilen bir hedefe yüzebilir ve mikroplar tarafından tetiklendiğinde istenilen hormonu üretebilir ve salabilir." demektedirler.

Tabii ki bu olayın çeşitli dezavantajları da vardır. Genetik mühendisliği her türlü eğlenceli deneyi mümkün kılarken, daha karanlık ihtimaller biyo-güvenlik uzmanlarına uykusuz geceler yaşatırlar. Örneğin; bakteriler, çeşitli kötü hastalıklar için vektörler gibi davranabilir. Ayrıca, bakterileri kaybetmek de kolaydır. Maalesef GPS sistemine sahip değildirler. Bundan dolayı da onları takip etmek gerçekten zordur. Bir bilgiyi ilettiklerinde o bilgiyi takip etmek neredeyse imkânsız olabilir.

Bildiğimiz türden internet mesajları mesajı yollayan kişinin istediği iletebilirken, biyo-internet için aynı şeyi söylemek pek mümkün değildir. Bakterilerin konjugasyonu sayesinde oluşmuş olan bu biyolojik ağ akıl almaz derecede büyüktür. Bundan dolayı bilgilerin hedeflenen noktaya aktarılması gereken miktarda aktarımında sorunlar yaşanabilir. Biyologlar, bakterilerden mantarlara, bakterilerden bitkilere ve bakterilerden memeli hücrelerine konjugasyonu gözlemlemişlerdir.

Evrimin de bu konudaki rolünden bahsedebiliriz. Bir bakteri her ne kadar iyi huylu gözükürse gözüksün gerçekleşebilecek mutasyon veya seleksiyon sebebiyle birçok soruna sebep olabilir. Bu olayların sonuçlarının tahmin edilebilirliğinin zorluğundan dolayı birçok sorunla karşılaşabiliriz. Ayrıca şunu belirtmekte yarar var ki sıradan internette doğabilecek sorunlarla kıyaslandığında biyolojik internetin yol açacağı problemler kabuslara sebep olabilir.

Kim ve Poslad, bakteri bazlı bir ağ oluşturmanın bir takım yeni etik problemlerin ortaya çıkmasına sebep olacağını söylüyorlar. Son olarak da bu tartışmaların ertelenmeyecek kadar önemli olduğunun altını çiziyorlar, belirtiyorlar.

Orijinal haber linki: https://www.technologyreview.com/s/614629/the-scientists-who-are-creating-a-bio-internet-of-things/

Referans makale: arxiv.org/abs/1910.01974: The Thing with E. coli: Highlighting Opportunities and Challenges of Integrating Bacteria in IoT and HCI