Biyolojik saatin nasıl çalıştığı ortaya çıktı

Biyolojik saat üzerine yaptıkları çalışmalar için ödüllendirilen Amerikalı araştırmacılar, 1.1 milyon dolarlık ödülü aralarında bölüşecek. 72 yaşındaki Hall emekli, ama 73 ve 68 yaşlarındaki Rosbash ve Young, hâlâ Brandeis ve Rockefeller üniversitelerindeki laboratuvarlarının başındalar. Ödül öncesi bu alanda yapılan araştırmalar çok medyatik olmadığı için 1970’lere dayanan bu hikâyeyi en başından anlatmak istedim. HT Pazar'dan Beste Mutlu'nun haberi...

Biyolojik saat ilk bakışta sanki çok bariz, basit bir süreçmiş gibi geliyor. Sonuçta hepimiz uyuyup uyanıyoruz, günde 3 öğün yemek yiyoruz, biyolojik saat dediğimiz de temelde o. “Sirkadyen ritim” olarak da adlandırılan bu döngü, toplam 24 saat sürüyor, yani Dünya’nın kendi ekseni etrafında bir tur atması bizim biyolojik saatimizin de bir turuna denk geliyor. Konuyu “Vücudumuz güneşin doğuşuna batışına göre ayarlıyor kendini işte” deyip kapatabilirdik. Ama vücudun kendini nasıl ayarladığını çözmek o kadar basit olmadı, günümüzde biyolojik saatin nasıl işlediği başlı başına bir araştırma alanı. Günün saatine göre hormon seviyelerimizi, kalp atışımızı, vücut ısımızı, olaylara tepki verme hızımızı, beyin fonksiyonlarımızı yöneten hep bu moleküler saat. Nefes alıp vermek kadar temel bir süreç. Saat devamlı tik tak çalışıyor, ama biz farkında bile değiliz. Hatta yoğun iş temposu yüzünden biyolojik saatimize itaat etmezsek sağlığımızı tehlikeye attığımızı gösteren pek çok araştırma var.

ÇOĞU CANLIDA VAR

Biyolojik saatle ilgili araştırmalar ilk olarak 18. yüzyılda başlıyor. 1729’da Jean Jacques d’Ortous de Mairan yaprakları güneşin doğuşuyla açılıp batışıyla kapanan mimoza bitkisini inceliyor. Şaşırtıcı bir şekilde, bitkiyi tamamen karanlık bir ortamda beklettiğinde bile yaprakların açılıp kapanma döngüsünün devam ettiğini fark ediyor. Yani canlılar dışarıdan gelen ışık gibi sinyallere bağımlı olmak yerine içsel bir saate sahipler! Bu saat bitkilerden hayvanlara kadar çoğu canlıda var. Hatta bazı bakterilerde bile.

Dışarıdan gelen sinyallere uyum sağlamak yerine 24 saatlik sabit bir biyolojik saat fikri 20. yüzyılda kabul görmeye başlıyor. Fark ediliyor ki penceresiz karanlık bir odada kalan insanlar ve hayvanlar da uyuyup uyanmaya devam ediyor. Bütün gün iş yapıp yorulmak veya karanlık odada hiçbir şey yapmadan oturmak bunu değiştirmiyor, yine de uyuyorlar, yemek yiyorlar. Yani biyolojik saatimiz ne yaparsak yapalım tıkır tıkır işliyor. Peki, vücudumuz ne kadar uyuyup ne zaman uyanacağını nerden biliyor? Güneş ışığı yokken bile 24 saati nasıl sayıyor?

HÜCRE GÜNEŞ IŞIĞI OLMADAN NASIL SAYAR?

Bu sorunun cevabını insanlarda aramak çok zor, sonuçta insanlar üzerinde deney yapamayız. Bu yüzden 1970’li yıllarda Seymour Benzer ve Ronald Konopka, sirke sinekleri üzerinde deneyler yaparak bu soruya cevap arıyor. Bu saatin genetik bir temeli olup olmadığını merak ediyorlar.

Sineklerin DNA’sına rastgele zararlar vererek mutantlar oluşturuyorlar. Bunu X-Men filmindeki Profesör X’in özel güçleri olan mutantlar aramasına benzetebilirsiniz. Tek fark, özel güçler yerine mutantlarımızın biyolojik saatinde değişiklikler arıyoruz. Pek çok mutant sineği inceleyen Benzer ve Konopka iki tane biyolojik saati bozuk mutant buluyor. Birinin döngüsü 24 saat yerine 19, diğerininki 28 saat. Bu mutantların ikisinde de aynı gende bir bozukluk olduğunu fark ediyorlar. Benzer ve Konopka yaşamadıkları için Nobel Ödülü’ne aday gösterilemedi.

Bu noktada ödül sahipleri Young, Hall ve Rosbash devreye giriyor. Mutantlarda bozukluğa sebep olan geni inceliyorlar. “Period” ismi verdikleri genin, geceleri hücrelerde birikip gündüzleri yok edildiğini fark ediyorlar. Period gecenin sonunda hücrede çok fazla birikince kendi kendisini durduruyor. Böylece hücredeki döngü gecegündüz devam ediyor. Söylentiye göre 1984’te bu makaleler yayınlanırken Hall ve Rosbash işbirliği yapmış, fakat Young ile büyük bir rekabet içine girmişler. Ama yaşlandıkça yumuşamışlar ve araları düzelmiş. Period geninin bulunmasının ardından bu süreci etkileyen pek çok farklı gen bulundu ve moleküler detaylar ortaya çıkartıldı.

SAAT GENLERİ ÖNEMLİ

Sineklerde keşfedilen genlerin memeli hayvanlarda ve insanlarda da benzer versiyonları var. Saat genleri hücre için çok önemli. Öyle veya böyle hücredeki diğer pek çok geni etkileyebiliyorlar. Metabolizmamızı, enerji depolarımızı, beynimizin nasıl çalıştığını. Bu genlerdeki bozukluklar uykusuzluk, ruh hali sorunları ve diğer hastalıklara yakalanma riskiyle ilişkilendiriliyor.

Araştırmalar, insanların yaşam stilinin ve biyolojik saatin düzenli olmasının sağlık üzerindeki etkisini vurguluyor. Yoğun iş temposu yüzünden bozulan uyku düzeni veya okyanus ötesi uçuşlar sonrası zaman farkından ötürü jetlag olmak bünyemizi olumsuz etkiliyor. Biyolojik saat düzenli çalışırken bizim sebep olduğumuz düzensizliklere adapte olmaya çalışıyor. Tabii ki kırk yılın bir başı oluyorsa bu sorun olmaz. Ama her hafta biyolojik saatinizi 3-6 saat kaydırırsanız vücut çok zorlanır. Biyolojik saate ters bir yaşam stili, kilo hatta tip 2 diyabet gibi hastalıklara davetiye çıkartır.

Diyelim ki gecenin bir yarısı yemek yiyeceğiz. O sırada merkezi biyolojik saatimiz vücudumuza ‘uyku vakti’ sinyali yolluyor. Beyin ise “N’olur yemek yeme” modunda. Ama biz bu uyarılara rağmen yemek yiyince, pankreas insülin salgılamak zorunda kalıyor, pankreastaki saatin dengesi şaşıyor, vücudun geri kalanından farklı bir zamana geçiyor. Yani günün yanlış zamanında yanlış organlara sinyal göndererek dengemizi bozuyoruz. Uzmanların önerisi: Mecbur kalmadıkça biyolojik saatinize meydan okumayın!

Ayrıca günün saatine göre ilaçların ne kadar etkili olacağı veya yan etkileri değişebiliyor. Biyolojik saat ve insan sağlığı arasındaki bağlantılar o kadar güçlü ki tıp fakültelerinde bu konuya daha çok ağırlık verilmesi gerektiğini düşünenler var. Mesela tedavilerin daha etkili olması için hastanın biyolojik saatine daha çok dikkat etmek gerekebilir.

Sonuç olarak, Hall, Rosbash ve Young çalışmalarıyla yepyeni bir araştırma alanı açtı. Kimse bu konuda çalışmazken onların keşfiyle pek çok başka araştırmacı bu süreci incelemeye başladı ve popülerliği gittikçe artan bir alan haline geldi.

Tüm bunlara rağmen, Hall, Nobel Ödülü kazanmadan önce sineklerle yaptığı temel araştırmaları destekleyecek para bulamadığı için 2008’de emekli olmak zorunda kaldı. Kendinden ziyade, gelecek nesil bilim insanlarının kaynak bulması konusunda endişelendiğini belirtti.

En büyük buluşlar, en basit sorulara cevap ararken yapılıyor ve sinek gibi basit hayvanlar sayesinde komplike süreçlerdeki sır perdesi aralanıyor.