Tercüme eden: Hikmet Geckil (İnönü Üniversitesi, Biyoloji Bölümü). Genom, gen ve proteinlerle ilgili açıklamalardan sıkıldınız mı? Öyleyse neden öğrencilerinize Johan Leveau’nun DNA bulmacasını kullandırarak onların kendi kendilerine bu konuları anlamalarını…
Genomları, genleri ve proteinleri yaparak açıklayan bir eğlence mi istiyorsunuz? Mikoçiğner DNA Bulmacası tam da aradığınız şey olabilir. Gerçek bir bilim adamı gibi genom araştırmaları ile ilgili tüm heyecanı yaş. DNA şifresinin deşifrelenmesini sağlayan çalışmaların değerini taktir et. Ve DNA’nın tüm biyolojik fonksiyonlar için nasıl bilgi taşıdığını öğren. Orta öğrenim öğrencilerinin yanında, Mikoçiğner DNA Bulmacası genele hitap eden bilim fuarlarında ve üniversite biyoloji ve ekoloji derslerinde destekleyici materyal olarak da kullanılabilir. Bu şaşırtıcı DNA oyunu için ihtiyacınız olan zaman ise sadece 10 dakika.
Mikoçiğnerle buluş
Hollanda Ekoloji Enstitüsü’nde (NIOO-KNAW)w1 devam eden çalışmalara dayanarak Mikoçiğner DNA Bulmacası yeni keşfedilen ve fungus (maya)ları yiyerek ilginç bir beslenme gösteren bir toprak bakterisi olan Collimonas fungivorans için geliştirilmiştir. Böylece lakabı “mikoçiğner”, Yunanca fungus anlamına gelen mycos’tan türetilmiştir. NIOO-KNAW ve başka yerlerdeki araştırmacılar bu bakteri konusunda oldukça heyecanlanmış görünmektedirler. Çünkü bu bakteri bizlere insan, bitki ve diğer organizmalardaki fungal hastalıkların önlenmesi veya tedavi edilmesi konusunda ip uçları verebilir. Neyin Collimonas’ı bir mikoçiğner yaptığını anlamak için bizler şu anda bu bakterinin tüm DNA’sını, yani genomunu analiz ediyoruz. Collimonas projesini bir örnek alarak Mikoçiğner DNA Bulmacası bir genomun ne olduğunu, neye yaradığını ve bağlı olduğu organizmanın biyolojisi ile ilişkisini anlamak için genomik DNA’nın nasıl okunup anlaşılabileceğini açıklamaktadır. Diğer bir deyimle, sadece 4 harften (A, C, G, ve T) oluşan uzun bir DNA dizilerinden “fungus yeme” gibi bir özelliğe nasıl varılmaktadır?
İşte hedef
Mikoçiğner DNA Bulmacası’nın amacı DNA’nın oluşturulmasından bir hipotezin formülasyonuna kadar tipik bir genom projesindeki bir seri görevi tamamlamaktır.
Hazır! bulmacayı kur. İlk amaç bu 5 adet DNA uzantısında örtüşen bölgeyi bulmak ve onlardan korunmuş bir DNA dizisi yaratmaktır
Resim, Johan Leveau’nun izniyle
İlk amacınız üzerine DNA harfleri (A, C, G, ve T) kazınmış 5 tahta parçası ile 5 adet biri biri üzerine örtüşen DNA dizilerinden bir adet korunmuş DNA dizisi oluşturmak olacaktır (yukarıdaki şekil).
Görev tamamlandı! Korunmuş DNA dizisi (aşağıdaki resim) daha kısa örtüşen dizilere kusursuz biçimde uymaktadır
Resim, Johan Leveau’nun izniyle
Bir sonraki göreviniz, tipik bir Collimonas genini ifade eden bu korunmuş DNA dizisinin proteine dönüşümünü (translasyon) yapmaktır. Bu, DNA dizisindeki 3 harfin (kodonlar) özel bir amino asitle ilişkilendirilmesine dayanır (aşağıdaki resim). Amino asitler proteinlerin yapı taşıdır. Mikoçiğner DNA Bulmacası’nın bu kısmı bilginin taşınmasında DNA’nın rolünü ve bu bilginin proteinlere nasıl dönüştüğünü (yani translasyonu) gösteririr.
DNA’nın deşifre edilmesi. Tahta bloklar DNA kodonlarını temsil eder ve bu kodonlarla ilişkili amino asitler birer translasyon anahtarı olarak kullanılarak bir DNA dizisini (yukarıda) ona denk gelen amino asit dizisine, yani proteine (aşağıda) dönüştürürler. Bulunan protein diğer proteinlerle karşılaştırılarak fonksiyonu anlaşılmaya çalışılır
Resim, Johan Leveau’nun izniyle
Üçüncü amaç fungusu yemek için Collimonas tarafından bu proteinin nasıl kullanıldığını anlamaktır. Buradan çıkaracağımız ders, bir proteinin dizisinden fazla bir şey anlaşılmayacağıdır. Bunun yerine, oyunculara belirlemiş oldukları bu yeni proteini araştırmacılar tarafından diğer organizmalardan elde edilmiş ve fonksiyonu belirlenmiş bir seri proteinle karşılaştırmaları istenir.
Oyuncuların Collimonas’ta belirledikleri protein bu proteinlerden birine benzeyecektir. Oyuncular bu proteinin fonksiyonunun mikoçiğnerdeki önemini düşünmeye teşvik edilir. Bunun için fungus hücre duvarlarında bulunan kitini parçalayan kitinaz proteini bir örnek olarak alınabilir. Dolayısı ile muhtemel bir hipotez Collimonas ’ta bu proteinin böyle bir fonksiyonun olabileceği ni ve bununla bakterinin fungusun hücre duvarını parçalayarak içindeki besinlere ulaştığı şeklinde olabilir. Bulmaca, hipotezleri formülize etmeye yardım için Collimonas ile fungus arasındaki ilişkiyi açıklayan ölçeğe uygun bir model de içermektedir. Farklı gruplardan gelen hipotezler tahtaya yazılıp karşılaştırılır ve tartışılır.
Takım çalışması ve diğer bilimsel prensiplerin öğretilmesi
Oyuncularını gen ve proteinler konusunda eğitmek yanında, gruplar halinde oynandığında Mikoçiğner DNA Bulmacası takım çalışmasını da stimüle eder. Tahta blokların 4 yüzü 4 farklı DNA dizisi oluşturmayı mümkün kılar; böylece, aslında bir oyunda dört proteini içeren dört adet bulmaca bulunmakta ve bunlar Collimonas’ ın mikoçiğner yaşam biçimini irdelemek için bize farklı açıklamalar yapma imkanı tanımaktadır.
Her ne kadar her basamakta durup konu ile ilgili bilgilerin verilmesi ve tartışılması için daha çok zaman gerekse de, tipik olarak bir oyunu tamamlamak 10 dakikadan daha az bir süre alır. Ayrıca, bulmaca öğrencileri bazı temel bilimsel araştırma prensipleri ile de karşı karşıya getirir. Bunlar içinde hipotezlerin formülasyonu ve çevrelerindeki bilim adamları ile sonuçlarını paylaşmak gelir (ör. eğer diğerleri kendi araştırma bulgularını henüz yayımlamamışlarsa, biz Collimonas proteini için nasıl bir fonksiyon ileri sürebiliriz?).
Düzeyleri ileri derecede olan öğrenciler için bulmacanın temel konseptleri sınıflarda İnternet tabanlı programlarla ilişkilendirilerek sadece 5 parçalık kısa DNA’ların birleştirilip deşifre edilmesi değil, gerçek genomlarla çalışmalarda yüz binlerce DNA parçası ile bu işin nasıl başarıldığı anlaşılır. Bulmaca ile birlikte gelen öğretmen kılavuzu bir kaç örnek içermektedir. Bulmaca DNA’daki değişikliklerin (mutasyonlar) proteinlerin amino asit dizisi ve fonksiyonu üzerindeki etkisini anlamak gibi DNA ile ilgili diğer konuları da açıklamaktadır.
Gerçek genler!
Mikoçiğner DNA Bulmacası Collimonas fungivorans genomundan elde edilen gerçek DNA dizilerini kullanır. Her bulmaca Collimonas genomundaki özel bir gene bağlanmak için bir sertifika içerir. Öğrenciler Collimonas websitesindew2 bu geni izleyerek, genin Collimonas genomu üzerindeki yerini, nasıl bir proteini kodladığını ve hangi laboratuarların o geni çalıştığımı bulurlar.
Ürün bilgisi
Mikoçiğner DNA Bulmacası Hollanda Ekoloji Enstitüsünden (NIOO-KNAW) sağlanabilir: komple bulmaca setini satın alabileceğiniz gibi, kendi bulmacanızı oluşturmak için açıklamalar içeren bedava bir el kılavuzu ısmarlayabilirsiniz. Daha fazla detay için Collimonas websitesiniw2 ziyaret ediniz ya da c.fungivorans@nioo.knaw.nl adresine bir e-mail yazınız.
Standart bir oyun seti şu parçalardan oluşmaktadır; oyunu kurmak için tahtadan yapılmış beş adet DNA dizisi, 4 adet korunmuş DNA dizisi taşıyan tahta bir blok ve bunlara karşılık gelen 4 protein dizisi kazınmış tahta bir blok, yine kodonları ve onların amino asitlerini simgeleyen 30 parça tahta bloklar, tahtadan sehpaları olan 6 adet A3-boyutunda poster, bir adet ölçeğine uygun Collimonas-fungus interaksiyonu modeli ve öğretmen el kılavuzu.
Web References
- w1 – Hollanda Ekoloji Enstitüsü (Netherlands Institute of Ecology (NIOO-KNAW)) hakkında daha fazla bilgi için lütfen ilgili web sitesini (www.nioo.knaw.nl) ziyaret ediniz
- w2 – Collimonas websitesi
Author(s)
Johan Leveau Hollanda, Hetern’de bulunan Hollanda Ekoloji Enstitüsü’nde (NIOO-KNAW) bir araştırmacıdır.
Review
Bu makale bir araştırma enstitüsünde orta öğrenim öğrencileri için geliştirilen bir materyali tanımlamaktadır. Bu özellikle akademik çalışmalarla liselerdeki bilim ve fen eğitimi arasında büyük bir mesafe olduğunu düşünen öğretmenler için bir yeniliktir.
Fikir basit fakat dahicedir: bir bakteri genomu ve onun ekolojisi hakkındaki bilimsel verileri sınıfta oynanabilecek bir oyuna dönüştürmek ve oyunu İnternet üzerinde bitirmek. Böylece, dokunarak yapma ve e-öğrenme yöntemleri ile DNA, gen eksprasyonu ve metabolizma gibi temel biyolojik konuları anlamak ve açıklamak.
Bu makaleyi yaratıcı öğretim araçlarını önemseyen orta öğrenim öğretmenlerine tavsiye ederim. Bu oyunda öğretmenler kullanıma hazır ve öğrencilerin bilim adamaları gibi düşünmesini sağlayacak materyal bulacaklardır. Daha maharetli öğretmenler ise kullanım kılavuzunu kullanarak kendi başlarına veya öğrencileri ile oyunu oluşturabilirler.
License