Uzay Kolonileri İçin Genetiği Düzenlenmiş Yaşam Formları Üretilebilir
Genetik biyoteknoloji, çoğu zaman gezegenimiz dahilindeki uygulamaları açısından ele alınıp tartışılır. Fakat insanlık, gözünü başka gezegenlere dikmiş durumda. Güneş sistemimizde bulunan Mars’ta insan kolonisi kurulması ya da başka yıldız sistemlerinde bulunan ötegezegenlere yaşam ekilmesi gibi tasarılar gündemden düşmüyor.
Şu anda Uluslararası Uzay İstasyonu’nda bulunan veya başka uzay araçları ile kısa yolculuklara çıkan insanlar, yanlarında götürdükleri besin ve ihtiyaç malzemeleri ile yaşamlarını sürdürüyorlar. Uzun dönemli kalışlar ya da temelli yerleşimler söz konusu olduğunda ise Dünya’dan yanımızda bir şeyler götürme fikrini bir kenara bırakmamız gerekiyor.
Eğer gezegen dışında, örneğin Ay’da, Mars’ta, gezegenciklerde (asteroidlerde), dış gezegenlerin uydularında ya da boş uzayda gezinen bir gemide sürekli üs kuracak ve nihayetinde koloni oluşturacaksak, geri dönüşümlü yaşam destek sistemlerine gereksinimimiz olacak demektir. Yani mikroorganizmalar ve bitkiler sayesinde hava, su ve besin yenilenmesini sağlamanın yolunu bulmak zorundayız.
Koşulların Dünya’dakinden farklı olduğu bir ortama, Dünya’daki mikroorganizma ve bitkileri olduğu gibi götürüp, verim sağlamak pek olası gözükmüyor. Dolayısıyla yapılması gereken şey, Dünya dışında karşılaşılacak ortamdan hoşnut olacakları şekilde, canlıları modifiye etmek. Bu da sentetik biyoloji çalışmalarını, ileride yapılması planlanan uzay keşiflerinin merkezine oturtuyor.
NASA Ames Araştırma Merkezi ve Kaliforniya Üniversitesi Berkeley Yerleşkesi’nden bilimciler, Ay’a ve Mars’a insan gönderilmesi durumunda kullanılabilecek genetik teknolojinin potansiyelini inceledikleri çalışmalarında, biyolojik temelli yaşam destek sistemleri oluşturmayı başarmakla kalmayıp, koloni dünyalardaki başka etkinlikleri de (örneğin roket yakıtı oluşturulması, polimer sentezi ve ilaç üretimi gibi) sürdürebilecek olanaklar buldu. Bu teknikler Ay ve Mars için kullanılabileceği gibi, cüce gezegen Ceres’te ya da Dünya-Ay sistemi çevresinde dolanacak bir gemi kolonisinde de kullanılabilir.
Roket Yakıtı ve Yaşam Desteği
Koloni için gerekecek kimyasal elementler (oksijen ve azot), insan göndereceğimiz yerlerde ya da yakınlarında bulunuyor. Sadece bu elementlerin atomları solunabilir formda değil; başka element atomları ile birleşmiş biçimdeler. Örneğin Mars’ta bolca oksijen var ama bir damlası bile roket motorunda yakıtla karışmaya ya da insanların nefes almasına uygun değil.
Bunun nedeni, Marslı oksijen atomlarının, karbon dioksit (CO2) moleküllerinin içinde karbon atomları ile bağlanmış durumda olması. İnsanlar için karbon dioksit atık üründür; bizim yaşamak için moleküler oksijen (O2) solumamız gerekir. Bitkiler, algler ve bazı bakteriler gibi fotosentetik organizmalar ise ışık varolduğunda, karbondioksit ve su (H2O) alıp, oksijen salar. Bu süreçte besin yaparlar. Ay’da da oksijen vardır; ama o da kayalarda silikon dioksit (SiO2) biçimindedir.
Ayrıca hem Ay, hem de Mars su kaynaklarına sahiptirler. Her ne kadar canlıların yardımı olmadan bu bileşiklerin bazılarının atomlarını ayırıp, yeniden düzenleyecek kimyasal ve elektriksel yöntemler olsa da, NASA/Berkeley çalışması gösteriyor ki, yaşam formlarının (özellikle de belirli mikroorganizmaların) kullanılması sayesinde oksijen üretiminin verimi büyük ölçüde arttırılabilir. Aynı şey roket yakıtı üretimi ve azot için de geçerli. Azot hem insanların soluması (O2‘i seyreltmesi için N2 gazı olarak), bitkilerin desteklenmesi için (bakterilerin yardımıyla) gerekli, hem de bazı roket yakıt tipleri için.
Mikroorganizmalardan yararlanmaya vurgu yapan çalışma, ayrıca genetik yöntemlerin de gerekli kimyasalların eldesini arttırabileceğini belirtiyor. Buna önemli bir örnek olarak siyanobakteriler olarak bilinen mikroorganizmalar verilebilir. Dünya okyanuslarına ve atmosferine oksijen gazını ilk olarak sağlayanlar oldukları düşünülen antik bakterilerin ardılları olan siyanobakteriler fotosentez yapar. Tıpkı bitkiler gibi, karbondioksit tüketip oksijen salarlar. Çeşitli siyanobakteri türlerinin genomları küçüktür ve dizilimleri iyi bilinmektedir. Dolayısıyla bu organizmaların becerilerinin genetik mühendislik ile manipüle edilmesi kolaydır. Zaten varolan doğrudan azot kullanabilme becerilerinin yanısıra, başka mikroplardan alınacak genlerle zenginleştirilerek, bu canlılar yepyeni enerji sistemleri ile donatılabilir. Roket yakıtı açısından işe yarayabilecek olan metan ve hidrojen üretmeleri sağlanabilir.
Besin ve İlaç Üretimi
NASA/Berkeley çalışmasında, sentetik biyolojinin kitlesel besin üretimi yönünden gücünü gösteren ekonomik bir analiz de yer alıyor. Doğanın bu amaçla kullandığı en ünlü yöntem olan fotosentez son derece verimlidir. Bu nedenle, uzay kolonilerinde bitkisel tarımla birlikte alg temelli beslenme ağırlıklı olabilir. Çiftlik hayvanları ise muhtemelen kolonilerde olmayacaktır; çok fazla yer tutarlar. Ancak içerdikleri yüksek protein oranından dolayı, kolonicilerin çekirge gibi böceklerin çiftçiliğini yapma olasılıkları olabilir. Bununla beraber, sentetik kırmızı ve beyaz et üretimi de yapabilirler. Kolonistler büyük ölçüde kendi başlarının çaresine bakmak durumunda olacakları için çalışmada ilaç üretimi konusunda da sentetik biyolojinin çok önemli olacağı belirtiliyor.
Yaşamı Yeni Evine Uydurmak
Dünya’nın bazı bölgeleri, insanların koloni kurmayı aklından geçirdiği ortamları andırıyor. Böyle ekstrem koşullarda yaşamaya uyum sağlamış gezegendaşlarımız da var: Arkeler. Bu canlıların böylesine uç koşullarda yaşamalarını sağlayan özelliklere sahip olmalarını sağlayan genleri belirleyip, siyanobakterileri bu genlerle zenginleştirmek çok yararlı olabilir. Böylece, normalde siyanobakterilerin hayatta kalamayacağı ortamlarda yaşamaları ve fotosentez yapmaları belki de sağlanabilir.
Buraya kadar sözü edilenler, aslında buz dağının görünen ucu. Dünya’da öyle zengin özelliklere sahip yaşam formları var ki, genetik mühendisliği sayesinde tüm o özelliklerin istenilen şekilde bir araya getirildiği canlılar oluşturarak, gezegen dışında kurulacak koloniler için ortam hazırlamamız, hatta ileride kendi bedenlerimizi de yeni ortamlara göre modifiye etmemiz mümkün olabilir; tıpkı Philip K. Dick’in “Yaratılan Dünya” adlı bilimkurgu eserinde dediği gibi: “İnsanların Venüs’te yaşayamadıkları gerçek. […] Ancak, bünye bakımından değişiklik geçirmiş insanlar Venüs’te yaşayabilir.”
