Zihnimizde beliren her duygu ve düşünce milyarlarca nöronun ürettiği elektriksel sinyallerin sonucudur. Düzen bakımından son derece sert, uyum sağlayabilirlik bakımından son derece esnek olan beyinde tüm bu sinyaller doğal yollarla oluşur ve nörobilimin başta gelen gözlem alanlarındandır. Geleneksel nörobilim, beynin işleyiş mekanizmalarını anlamak için bu doğal yollarla oluşmuş kodları okumaya odaklanır. Bu, beyin tarafından yazılan elektriksel bir sinyal dilinin çözümlenmesi ve deşifre edilmesine çabalayan bir çeşit kriptanaliz sanatıdır fakat modern bilim ve mühendislik ışığında bu doğal sinyaller artık yalnızca gözlem alanı olmanın ötesine geçmiş ve belirli sinir hücresi tipleri doğrudan davranışsal kontrole alınmaya hatta bazı durum ve araştırmalarda programlanmaya başlanmıştır. Bu devrimsel çalışma sahası, genellikle nöromodülasyon, optogenetik gibi "nöron kodlama" olarak adlandırılmaktadır. Bu makale, nöron kodlamanın temel prensiplerini açıklayacaktır.

Nöron kodlama, bir sinir hücresinin temel davranış ve işleyişini; ışık, kimyasal maddeler, elektrik ve genetik araçlar gibi kasıtlı bir dış müdahale ile değiştirme faaliyetlerinin tümüne verilen isimdir. Burada nörona bizzat ve doğrudan bir program yüklenerek kendi halinde doğal uyaranlara verdiği reaksiyonlar baskılanıp yeni bir komut seti ile belirli bir anda spesifik bir kimyasalı üretmeye, ateşlenmeye veya susmaya zorlanır. "Program yükleme" ifadesi ile gerçekte nöronun çeşitli girdilere verebileceği tepki ihtimali ve zamanlamasını değiştiren biyolojik müdahaleler kast edilir.

Birçok insanın korkulu rüyası olan Alzheimer, dünya üzerinde 40 milyonu aşkın insanda görülen amansız bir hastalıktır. 2050 yılında Alzheimer hastalarının 150 milyona yükselmesi beklenirken maalesef henüz tedavisi bulunmayan bu hastalıkla ilgili yapılan çalışmalar da doğal olarak hız kazanıyor.

Hastalığın varlığı 1907 yılından beri biliniyor. 1980’lerden itibaren de Alzheimer’a yol açtığı düşünülen moleküler etkenler keşfedilmeye başlandı. Örneğin sinir hücrelerinin ölmesine yol açan amiloid proteini, hücrelerin şekillerini kaybetmelerini sağlayan TAU proteini, bu hastalığa yatkınlığı sağlayan apoE4 geni ve bağışıklık sisteminin etkisini bozan Trem2 mutasyonu gibi birçok faktörün Alzheimer’da etkili olduğunu artık biliyoruz.

Hastanede muayene olurken sağlık çalışanının iki dakika sessizce ekrana bakması size belki sıradan gelir. Peki ya görme engelli olsaydınız?

Seslerden başka hiçbir ipucunuz yokken o sessizlik sizde nasıl bir his yaratırdı?

Hayvanlar çevrelerinden aldıkları bilgileri bir yere hareket etmek, aktiviteleri için zamanlarını ayarlamak, miktarı değerlendirmek veya geçmişi hatırlamak için nasıl kullanırlar?

Bir kovanın derinliklerinde, bir bal arısı (Apis mellifera) çılgınca dans eder. O dans ettikçe diğer bal arıları arka ayakları ve antenleri ile onun vücuduna dokunarak çevresine toplanır. Daha sonra bu gözlemciler birer birer dansı bırakır, kovan girişine yönelir ve aynı yöne doğru uçarlar. Çünkü dans eden arı bol yiyecek kaynağına olan mesafeyi ve besin kaynağının yönünü onlara bildirmiştir (Görsel 1). Bir saat içerisinde işçi (yiyecek toplayıcı) arılar dönerler ve kendi dansları ile diğer işçi arılara yiyecek kaynağının yerini göstermeye hazırdırlar.

Evrim süreci boyunca kuşlar farklı tüy renklerine, desenlerine ve yumurta renk örüntülerine sahip oldular. Renklere dayalı bu farklılıklar kuşlara taklitçilik, gizlenme, avlanma, avcıdan kaçınma, kimlik ayırt etme ve partnerine kalitesini belli etme gibi sayısız işlev kazandırdı (Hill & McGraw 2006). Madem bu renk örüntüleri kuşlarda böylesine bir iletişim kabiliyetine neden oluyor, o halde onların bu karmaşık örüntülerini anlayabilmelerini sağlayan algılama sistemlerini de çözmemiz gerekir, öyle değil mi? İşte günümüz teknolojisindeki ilerlemeler ve bu alandaki teorik gelişmeler, "kuş bakışını" anlayabilme yolunda bir devrim yaratmış halde; zira artık opsin genlerinin genetik dizilemesini kontrol ederek ışık reseptörlerinin hassasiyet parametrelerini değiştirebiliyoruz. Bu da kuşların dünyayı nasıl gördüklerine yönelik bir algı modeli kurmamıza olanak veriyor. Bu modeller sayesinde görsel ekolojinin, başta yumurta mimikrisi (taklitçiliği), UV ışık hassasiyeti olmak üzere kuş iletişim ve tanıma sistemlerinin evriminde, ve kuşlar arasında ortaya çıkan davranışsal farklarda oynadığı rolü daha iyi anlıyoruz (Hubbar et al. 2010). 

Kuş yumurtaları çok çeşitlidir. Kimisi tamamen beyaz, kimisi parlak renkli, kimisi biraz, kimisiyse fazlaca benekli. Peki neden? Neden kuş yumurtaları bu kadar çeşitli renk ve desenlere sahipler? Farklı kuş familyalarına ait yumurta kabuğu örüntülerini karşılaştıran araştırmacılara göre, bu çeşitliliği ortaya çıkaran başlıca faktörlerden birisi "kuluçka asalaklığı" (Kilner 2006). Kuluçka asalağı olarak adlandırılan türler, yumurtalarını başka türlerin yuvalarına bırakır ve yavrularını konak türe büyütürler. Yani konağı kendisine ait olmayan bir civcivi yetiştirme maliyetiyle karşı karşıya bırakırlar (Davies 2000). Konağın bu maliyeti yüklenip yüklenmeyeceği, yabancı yumurtanın renk veya desenine bağlıdır. Örneğin Avrupa'da yaşayan karabaşlı yalı bülbülü (Syliva atricapilla), asalak guguk kuşunun (Cuculus canorus) konak olarak bellediği bir türdür. Normalde bu kuş, kendi yumurtalarına benzemeyen (mimetik olmayan) tüm yumurtaları yüksek bir kesinlikle reddeder (Honza et al. 2004). Lakin -deneysel bir çalışmadan elde edilen sonuçlara göre-, karabaşlı yalı bülbülü kendi yumurtalarına çok benzeyen (mimetik) yumurtaların tamamını ayırt edemez ve ancak %36'sını reddedebilir (Polacikova et al. 2007). %100’lük başarıyla kıyasla bu oran biraz düşükmüş gibi görünebilir; ancak konağın genetik olarak kendiyle ilgisiz, bambaşka türe ait bir yavruyu yetiştirmek için harcama riskiyle karşı karşıya kaldığı zaman ve enerjinin miktarı düşünülürse, bu başarı bile önemli bir adaptasyon anlamına gelir.

Önceki yazılarımızda Hardy-Weinberg Dengesi'ni tanımladık ve sonrasında bu dengenin kurallarını bozarak, matematiksel analizlerimizi ideal popülasyonlardan gerçek popülasyonlara doğru genişletmeye başladık. Bir önceki yazımızda, mutasyonların tek başına evrimin ana mekanizması olamayacağını, çünkü bunu başarabilmek için çok seyrek meydana geldiklerini ve yarattıkları değişimin oldukça sınırlı olduğunu gördük. Şimdi, Hardy-Weinberg Dengesi'nin bir diğer kuralını bozarak, ortaya çıkan durumu matematiksel olarak analiz edeceğiz. Öncelikle, bu dengenin kurallarını tekrardan hatırlayalım:

Kırmızıya boyadığımız kısımdan da görebileceğiniz gibi, artık Doğal Seçilim'i popülasyonlarımıza dahil ederek Hardy-Weinberg Dengesi'nin bundan nasıl etkilendiğine bakmaya başlayabiliriz. Fakat öncelikle bunu neden yaptığımızı anlayarak başlayalım.

Tantal, "Ta" sembolü ile gösterilen ve atom numarası 73 olan kimyasal bir elementtir. Tantal elementinin adı, Yunan mitolojisinden bir kötü adam olan Tantalus'tan gelmektedir. ^[1]

Tantal, aşınmaya karşı oldukça dirençli, sert, mavi-gri, parlak bir geçiş metalidir. Alaşımlarda küçük bileşenler şeklinde yaygın olarak kullanılan "refrakter metalleri" grubunun bir üyesidir. Tantalın kimyasal hareketsizliği, onu laboratuvar ekipmanı için oldukça uygun bir element yapar.

Aşağıda göreceğiniz, evrimin nasıl işlediğini öğretmek amacıyla hazırladığımız bir metindir. Lütfen üşenmeden, baştan sona kadar okuyunuz. Ayrıca lütfen bu yazıyı okurken sitemizi Gece Modu'nda kullanmadığınızdan, yani sadece bu yazıya mahsus olmak üzere içeriği Gündüz Modu'nda okuduğunuzdan emin olunuz. Yan veya alt menülerimizi kullanarak gece/gündüz modunu değiştirebilirsiniz.

Eğer başta kıpkırmızı renkte bir metne sahipsek ve metnin rengini her harfte azıcık değiştirmeye karar verirsek, bu renk değişimi çok çok az fark edilebilir olabilir; ama bu, yine de ölçülebilir bir değişimdir! Örneğin, metindeki harflerin HEX kodlarına veya RGB değerlerine bakarak, istediğiniz iki harf arasındaki farkın ne kadar olduğunu tam olarak ölçebilirsiniz. Yazı renginin bu noktaya kadar halen kırmızı olduğunu düşünebiliriz; ancak ortada bir renk değişimi olduğu bellidir. Eğer yazmayı yeterli uzunlukta sürdürürsek, bu yazıya dışarıdan bakan biri tam olarak hangi harfte rengin kırmızı olmayı bırakıp, kahverengi olduğunu tespit edebilir miydi? Metin devam ettikçe, harf rengi de "mikroevrimleşmeye" devam ediyor; ancak göreceğiniz üzere, kırmızıyla tamamen alakasız bir renge ulaşacağız!

İsrail Teknoloji Enstitüsü'nden bilim insanları, DNA ve enzimler gibi biyomoleküller kullanarak, genetik kod manipülasyonu yapabilen, önceki hesapların çıktılarını, yeni hesaplarda girdi olarak kullanabilen, böylece arka arkaya işlem yapabilen bir ileri biyolojik dönüştürücü geliştirdi. Bu buluş, biyoteknolojideki gen konu ve kişisel gen terapisi için yeni imkânlar sağlayabilir. Keşfin sonuçları 23 Mayıs 2013'te Chemistry & Biology dergisinde yayınlandı.

Bu tür biyomoleküler aletlere olan ilgi çok güçlüdür çünkü normal bilgisayarların aksine bu bilgisayarlar biyolojik sistemlerle ve hatta yaşayan organizmalarla etkileşime girebilirler. Bu bilgisayarlarda arayüze gerek yoktur çünkü donanım, yazılım, giriş ve çıkış dahil olmak üzere moleküler bilgisayarların tüm parçaları çözümlerini programlanabilir kimyasal olaylar zinciri boyunca yaparlar.

Modüler formlar, yüzyıllardır matematikçilerin ilgisini çekmiştir. Çoklu yapıları sayesinde, matematiğin çeşitli alanları arasında bir köprü oluştururlar. Modüler formlar; analiz araçları, Sayı Teorisi yapıları veya Galois Teorisi kullanılarak tanımlanabilir. Bununla birlikte görselleştirilmeleri zorlu bir görev olmaya devam etmektedir. Burada zorluk, dört boyutlu bir uzayı sezgisel olarak hayal edememekten kaynaklanmaktadır. Bu makalede, belirli modüler formların uzayda nasıl davrandığını grafiksel olarak göstereceğiz. Nihai hedef; estetik düşünceyi, matematiksel titizlikle birleştirebilecek Escher benzeri bir modüler form temsili oluşturmaktır.

Modüler formlar, Karmaşık düzlemin ( $\mathbb{C}$ ile ifade edeceğiz) bir bölümünden (üst yarım düzlemi) $\mathbb{C}$' ye yapılan uygulamalardır. $\mathbb{C}$, 2 boyutlu bir vektör uzayı olduğundan 4 boyutlu uzayları temsil etmemiz gerekir. 4 boyutlu uzayın temsili sorunu, matematikçiler için merkezi bir konu olmuştur. Bu temsilin iki standart yolu vardır; birincisi renkleri kullanmak, ikincisi ise uzaya özgü topolojik özellikleri kullanmaktır.

Günümüzde bilimsel düşünce, modern toplumun her tarafına sirayet etmiştir. Bunun en önemli nedenlerinden biri, bilimsel düşüncenin, insanın çevresiyle ve kendisiyle kurduğu ilişkiyi şekillendirmesidir. Ve bunu, herhangi bir diğer mistik inanç veya düşünsel faaliyetin tersine, en avam insan topluluklarının bile görebileceği bir düzeyde, son derece pragmatik (Burada bahsedilen pragmatizm William James ve ardıllarının geliştirdiği geç dönem pragmatizmi değil, ilk ortaya çıkışı itibariyle ve metodolojik bir tutum olarak pragmatizm ve hatta sonraki adıyla pragmatisizmdir.) araç-gereçlerle gerçekleştirmektedir. Dolayısıyla modern insanın gündelik yaşamında en çok etkiye sahip olan alanlardan biri olan bilimi ve bilimsel düşünceyi anlamak, çağımızın en büyük gerekliliklerinden biridir.

Bilimsel bilginin en büyük iddialarından birinin çevremizin yapı ve niteliğini tasvir ediyor oluşu (bu durum aynı zamanda onun nasıl manipüle edilebileceği bilgisini de içerir) olması, onun insanlık tarihinin en eski ihtiyaçlarından birine karşılık olarak çıktığını gösterir. Bu ihtiyaç, insanın çevresini değiştirme ihtiyacıdır. Bunun biyolojik ve evrimsel detayları bir kenara, insanlığın, şu an bulunduğu noktaya gelmesi büyük oranda çevresini değiştirme gücünden kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla bilim, teknik ile birleşmiştir. Bunun önemli nedenlerinden biri de bilimin bir diğer iddiası olan evrenselliktir. Çünkü herhangi bir tikel doğrunun aksine bilim, çevreyi her zaman ve her yerde manipüle edebilecek olan nesnel ve evrensel bilginin peşindedir. Dolayısıyla bilim, tekniğe ihtiyaç duyduğu bilgiyi (uygulanabilir bir düzlem üzerinde) sağlamış, teknik sayesinde de bu bilginin uygulamaları yapılmıştır. Ancak bu uygulamaların sonucunun her zaman için faydalı olmadığını hem tarihte yaşanan hem de günümüzde yaşadığımız çeşitli savaşlar, küresel krizler ve ekolojik facialar gibi şeyler göstermektedir. Bu durum bizi, nerede yanlış yaptığımızı düşünmeye sevk etmektedir.

Kediniz bir yabancı gördüğünde yakınına gelip sokuluyor mu yoksa tıslayıp kaçıyor mu? 

Kedigil dostumuzun kucak sevmesi ya da pençelerini göstermesi büyük oranda yavruluk dönemlerindeki sosyalleşme aktivitelerine bağlıdır. Fakat kedilerin cana yakınlıkları en azından bir miktar, genetik özellikleri ile de alakalı olabilir. Yapılan bir araştırmaya göre kedilerin sahiplenilmeden önce hadım edilmesi ve kısırlaştırılması gibi yaygın uygulamalar, bu cana yakın hayvanların çoğalmasına engel olup kasıtsız olarak pek dost canlısı olmayan hayvanların artışına etki ediyor olabilir.