Son On Yılın Büyük Keşifleri

Son on yıl, insanlığın yalnızca yeni bilgiler edinmediği, evrene ve yaşama bakış biçimini değiştiren yeni gözlem ve üretim araçları geliştirdiği bir dönem oldu. Gravitasyon dalgalarının ilk kez doğrudan ölçülmesinden kara deliğin görüntülenmesine, insan genomunun eksik bölümlerinin tamamlanmasından yapay zekânın proteinlerin yapısını çözmesine kadar pek çok gelişme, daha önce cevaplanamayan soruların önünü açtı…

Burada önemli bir ayrım yapmak gerekiyor. Keşif, doğada veya evrende daha önce bilinmeyen bir olgunun ortaya çıkarılmasıdır. Buluş ise insanın yeni bir araç, yöntem veya teknoloji geliştirmesidir. Elbette bu iki alan birbirinden tamamen ayrı değildir. Bir keşif yeni bir teknolojinin önünü açabilir; yeni bir teknoloji de daha önce görülemeyen bir keşfi mümkün kılabilir.

Gravitasyon Dalgalarının Keşfi

Son on yılın en temel bilimsel keşiflerinden biri, gravitasyon dalgalarının doğrudan gözlenmesiydi.

LIGO dedektörleri 14 Eylül 2015’te iki kara deliğin birleşmesinden kaynaklanan sinyali yakaladı ve keşif Şubat 2016’da dünyaya duyuruldu. Böylece Einstein‘ın genel görelilik kuramının yaklaşık bir asır önce öngördüğü gravitasyon dalgaları ilk kez doğrudan ölçülmüş oldu.

Bu yalnızca bir kuramsal öngörünün doğrulanması değildi. Astronomiye yeni bir gözlem yöntemi kazandırdı. Artık evrene yalnızca ışığın farklı dalga boylarıyla bakmak gerekmiyordu; uzay-zamanın kendisindeki dalgalanmalar da astronomik bilgi taşıyordu.

2017’de nötron yıldızı birleşmesi GW170817‘nin hem gravitasyon dalgaları hem de elektromanyetik ışınımla gözlenmesi, bu yeni astronomi anlayışının gücünü daha da gösterdi.

Kara Deliğin İlk Görüntüsü

2019’da insanlık ilk kez bir kara deliğin çevresindeki ışığın oluşturduğu gölgeyi görüntüledi.

Event Horizon Telescope adı verilen dünya çapındaki radyo teleskop ağı, 55 milyon ışık yılı uzaklıktaki Messier 87 galaksisinin merkezindeki yaklaşık 6,5 milyar Güneş kütlesindeki süper kütleli kara deliğin görüntüsünü elde etti.

Aslında görüntülenen şey kara deliğin kendisi değil, olay ufkunun çevresindeki sıcak maddenin oluşturduğu ışıklı yapı ve ortasındaki kara delik gölgesiydi. Ancak bu ayrım, keşfin önemini azaltmıyor. Kara deliklerin varlığı daha önce dolaylı yöntemlerle çok güçlü biçimde ortaya konmuştu; 2019’da ise astronomlar ilk kez kara deliğin çevresini doğrudan görüntüleyebildi.

Nötrinoların Kaynağının Bulunması

Nötrinolar, maddeden neredeyse hiç etkilenmeden uzayda yol alabilen son derece zor parçacıklar. Bu nedenle onları tespit etmek kadar nereden geldiklerini belirlemek de büyük bir problemdi.

IceCube gözlemevinin 2017’de tespit ettiği yüksek enerjili bir nötrino, dünyanın farklı teleskoplarının aynı bölgeye yönelmesini sağladı. 2018’de yayımlanan çalışmalar, TXS 0506+056 adlı bir blazarın yüksek enerjili nötrinoların kaynağı olduğuna ilişkin ilk güçlü kanıtı ortaya koydu.

Bu gelişme, astronominin yalnızca ışığı değil, farklı kozmik “haberci“leri birlikte kullanabildiği çoklu haberci astronomisinin gelişmesinde önemli bir adım oldu.

İnsan Genomunun Eksik Kısımlarının Tamamlanması

İnsan Genom Projesi 2003’te genomun neredeyse tamamını ortaya çıkarmıştı. Ancak yaklaşık yüzde 8’lik bölüm, özellikle yoğun biçimde tekrarlanan DNA dizileri nedeniyle çözülememişti.

2022’de Telomere-to-Telomere konsorsiyumu, daha önce eksik kalan bölgeleri de içeren ilk tam ve boşluksuz insan genomu dizisini yayımladı.

Bu nedenle “insan genomu 2022’de keşfedildi" demek doğru olmaz. Daha doğru ifade, insan genomunun ilk kez eksik bölgeleriyle birlikte tamamlanmış bir referans dizisine kavuşmasıdır.

Bennu’dan Gelen Yaşamın Yapıtaşları

NASA‘nın OSIRIS-REx göreviyle Bennu asteroidinden Dünya’ya getirilen örnekler de son yılların dikkat çekici keşiflerinden biri oldu.

2023’te açıklanan ilk analizlerde örneklerde yüksek karbon içeriği ve su bulunduğuna ilişkin kanıtlar ortaya çıktı. Bu maddeler, Dünya’daki yaşamın yapıtaşlarının erken Güneş Sistemi’ndeki küçük cisimlerde bulunmuş olabileceğine dair önemli ipuçları sağlıyor.

Burada da dikkat edilmesi gereken nokta şu: Bennu’da yaşam bulunduğu keşfedilmedi. Bulunan şey, yaşamın kimyasal yapıtaşları açısından son derece ilginç bir malzeme.

James Webb’in Açtığı Evren

James Webb Uzay Teleskobu bir keşif değil, devasa bir bilimsel gözlem aracı. Fakat 2022’de başlayan bilim operasyonları, başlı başına son on yılın en önemli teknolojik sıçramalarından biri oldu.

Webb‘in ilk görüntüleri, kızılötesi dalga boylarında daha önce görülmemiş ayrıntıları ortaya çıkardı ve çok uzak, dolayısıyla evrenin çok erken dönemlerine ait galaksilerin incelenmesini mümkün kıldı.

Üstelik teleskop yalnızca galaksilere bakmıyor. Ötegezegen atmosferlerini, yıldız oluşum bölgelerini ve Güneş Sistemi dışındaki dünyaların kimyasal özelliklerini araştırıyor. Böylece “Evren nasıl başladı?" sorusuyla “Başka gezegenlerde hangi koşullar var?" sorusunu aynı gözlemevinin farklı hedefleri haline getiriyor.

Son On Yılın Büyük Buluşları

Keşiflerden teknolojik buluşlara geçtiğimizde tablo biraz değişiyor.

CRISPR Gen Düzenleme

CRISPR aslında 2010’ların başında geliştirilen bir yöntemdi; dolayısıyla son on yılda ortaya çıkmış sıfırdan bir teknoloji değil. Ancak bu dönemde genom düzenlemenin gerçek tıbbi uygulamaya dönüşmesi son derece önemli bir gelişme oldu.

CRISPR-Cas9, DNA’nın belirli bölgelerinde hassas değişiklikler yapılmasını sağladı ve genetik hastalıkların tedavisi için yeni bir yol açtı. Bu çalışmanın öncüleri Emmanuelle Charpentier ve Jennifer Doudna, 2020 Nobel Kimya Ödülü‘nü aldı.

2023’te ABD Gıda ve İlaç Dairesi, orak hücre hastalığının tedavisinde kullanılan Casgevy‘yi onayladı. Bu, FDA tarafından onaylanan ilk CRISPR tabanlı tedaviydi.

Dolayısıyla CRISPR‘ın son on yıldaki önemi, yalnızca “yeni bir genetik yöntem" olmasından değil, insan genomunun kontrollü biçimde değiştirilmesinin klinik gerçekliğe dönüşmesinden kaynaklanıyor.

mRNA Aşılarının Klinik Dönüşümü

Son on yılın en önemli biyomedikal atılımlarından biri de mRNA teknolojisinin deneysel bir yöntem olmaktan çıkıp geniş ölçekte kullanılan bir aşı platformuna dönüşmesi oldu.

mRNA araştırmaları COVID-19’dan çok önce başlamıştı. Ancak Katalin Karikó ve Drew Weissman‘ın çalışmaları, mRNA’nın insan hücrelerinde daha etkili kullanılmasının önündeki önemli sorunların aşılmasına yardımcı oldu. Özellikle mRNA’da yapılan nükleozid modifikasyonları, istenmeyen bağışıklık tepkisinin azaltılmasına ve protein üretiminin artırılmasına olanak sağladı. Bu çalışmalar, 2023 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü ile ödüllendirildi.

2020’de geliştirilen Pfizer-BioNTech ve Moderna COVID-19 aşıları, mRNA platformunun gerçek dünyada milyonlarca insana uygulanan ilk büyük örnekleri oldu. Böylece daha önce büyük ölçüde araştırma laboratuvarlarında kalan bir teknoloji, kısa sürede küresel ölçekte kullanılan bir tıbbi platforma dönüştü.

mRNA teknolojisinin önemi yalnızca COVID-19 aşılarıyla sınırlı değil. Aynı yaklaşımın farklı enfeksiyonlara yönelik aşıların yanı sıra kanser aşıları ve çeşitli protein temelli tedaviler gibi alanlarda da araştırılması, mRNA’yı tek bir hastalığa yönelik üründen ziyade programlanabilir bir biyoteknoloji platformu haline getiriyor.

AlphaFold ve Proteinlerin Yapısı

Yapay zekânın bilimdeki en çarpıcı uygulamalarından biri AlphaFold oldu.

Proteinlerin üç boyutlu yapısını yalnızca aminoasit dizisinden tahmin etmek, biyolojinin yaklaşık 50 yıldır çözmeye çalıştığı temel problemlerden biriydi. AlphaFold2, 2020’deki CASP14 değerlendirmesinde bu alanda büyük bir sıçrama gerçekleştirdi.

2022’de DeepMind ve EMBL-EBI, bilimsel literatürde bilinen proteinlerin neredeyse tamamına ilişkin 200 milyondan fazla yapısal tahmini erişime açtı.

Bu nedenle AlphaFold‘u yalnızca “bir yapay zekâ uygulaması" olarak görmek eksik kalıyor. Burada önemli olan, hesaplama yöntemlerinin biyolojide daha önce deneysel olarak çok zor elde edilen bilgileri büyük ölçekte üretmeye başlaması.

Füzyon Ateşlemesi

2022’de Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı‘ndaki National Ignition Facility, lazerle gerçekleştirilen füzyon deneyinde önemli bir eşiği geçti.

5 Aralık 2022’de deneyde hedefe 2,05 megajul lazer enerjisi gönderildi ve 3,15 megajul füzyon enerjisi üretildi.

Bu, “füzyon enerjisi artık elektrik santrallerinde kullanılabilir" anlamına gelmiyor. Deneyde hedefe ulaşan lazer enerjisi ile füzyondan çıkan enerji karşılaştırıldı; tesisin bütün elektrik tüketimi hesaba katıldığında ticari anlamda net enerji üretimi söz konusu değil.

Fakat kontrollü füzyon araştırmaları açısından bu, onlarca yıllık çalışmanın önemli bir mühendislik kilometre taşıydı.

Asteroidi Yörüngesinden Saptırmak

NASA‘nın DART görevi, 2022’de Dimorphos asteroidine kasıtlı olarak çarptırıldı. Amaç bir gökcisminin hareketinin insan müdahalesiyle değiştirilebileceğini test etmekti.

Deney başarılı oldu: Dimorphos‘un yörünge hareketi değiştirildi. NASA bunu insanlığın bir gökcisminin hareketini kasıtlı olarak değiştirdiği ilk deney olarak tanımlıyor.

Bu nedenle DART bir “keşif“ten ziyade, gezegen savunması için geliştirilen ve gerçek bir gökcisminin üzerinde sınanan yeni bir teknolojidir.

Asıl Büyük Değişim

Bu gelişmelerin hepsini aynı listeye koyduğumuzda son on yılın bilimsel karakteri daha net ortaya çıkıyor.

Keşif tarafında insanlık evrene yeni duyular ekledi: gravitasyon dalgalarını ölçtü, kara deliğin gölgesini görüntüledi, yüksek enerjili nötrinoların kaynağını belirledi, insan genomunun daha önce çözülemeyen bölgelerini tamamladı ve asteroidlerden milyarlarca yıllık malzemeyi laboratuvarlara taşıdı.

Buluş tarafında ise insanın doğaya müdahale kapasitesi genişledi: genleri hassas biçimde düzenleyebildi, mRNA’yı geniş ölçekte kullanılabilen bir aşı platformuna dönüştürdü, protein yapılarını yapay zekâyla tahmin edebildi, kontrollü füzyonda ateşleme gerçekleştirdi ve bir asteroidin yörüngesini değiştirdi.

Bu yüzden 2016–2026 dönemini yalnızca “çok sayıda önemli keşfin yapıldığı on yıl" olarak görmek biraz eksik kalıyor. Daha geniş açıdan bakıldığında, bu dönem insanın görme, ölçme, hesaplama, biyolojiye müdahale etme ve mühendislik kapasitesinin aynı anda genişlediği bir dönem oldu.

Ve belki de en ilginç nokta şu: Bu listedeki gelişmelerin önemli bir bölümü tek başına bir sonuca değil, yeni bir keşifler zincirine kapı açıyor. Webb daha uzak evreni araştırmaya devam ediyor, gravitasyon dalgası dedektörleri yeni kozmik olaylar buluyor, CRISPR yeni hastalıkların tedavisine uygulanıyor, mRNA platformu farklı hastalıklar için araştırılıyor, AlphaFold biyolojik moleküllerin etkileşimlerini modellemeye doğru ilerliyor. Yani son on yılın en önemli gelişmelerinin gerçek etkisini, önümüzdeki on yıllarda göreceğiz.