Yiyeceklerdeki gözden kaçan kimyasalları haritalayan fizikçi: Giulia Menichetti ve Foodome projesi

Tabağımızdaki yemeğin içinde yalnızca karbonhidrat, protein, yağ, vitamin ve mineral yok. Harvard Tıp Fakültesi'nde çalışan hesaplamalı fizikçi Giulia Menichetti, bunların dışında kalan geniş bir kimyasal dünyaya dikkat çekiyor. Menichetti bu bilinmeyen alana, astrofizikten ödünç aldığı bir benzetmeyle gıdanın “karanlık maddesi” diyor. Amacı, bu moleküllerin insan sağlığıyla nasıl ilişkilendiğini sistematik biçimde ortaya çıkarmak.

Foodome neyi hedefliyor?

Menichetti, gıdaların tam kimyasal karmaşıklığını haritalamayı amaçlayan Foodome projesini yürütüyor. Ekibi, yapay zekadan yararlanarak bilimsel makaleleri tarıyor ve bir gıdayla ilişkilendirilmiş her kimyasal bileşiği çıkarıyor. Ardından, salgın bilimi (epidemiyoloji) çalışmalarında şimdiye kadar izlenmemiş olanları ayırıyor. Menichetti'nin “beslenmenin karanlık maddesi” dediği küme tam olarak bu moleküllerden oluşuyor. Şu ana kadar ekip yaklaşık 140.000 molekülü kataloglamış durumda.

Çalışma yalnızca doğal bileşiklerle sınırlı değil. Gıdadaki kimyasal denince çoğu kişinin aklına yapay katkı maddeleri geliyor ve ekip bunları da ele alıyor. Yine de Menichetti'nin asıl ilgisi, bitki ve hayvan dokularında kendiliğinden bulunan moleküllerde.

Sarımsak örneği: tek bir gıdada binlerce molekül

Projenin ortaya koyduğu tablo, sarımsakta çarpıcı biçimde görülüyor. Foodome, yalnızca çiğ sarımsakta yaklaşık 7.000 farklı molekül kataloglamış. Bunların bir kısmının sağlık etkileri daha önce incelenmiş. Ancak bir bölümü bütünüyle yeni; yani bilimsel literatürde bu moleküllerin insan vücudundaki rolüne dair sınırlı bilgi var.

Foodome hâlâ literatürü taramaya ve veri tabanlarını genişletmeye devam ediyor. Menichetti'nin uzun vadeli hedefi ise yapay zekanın, tüm bu gıda moleküllerinin hem kendi aralarında hem de insan vücudunda nasıl etkileştiğini tahmin edebilmesi.

Arka plan

Beslenme bilimi geleneksel olarak belirli, iyi tanımlanmış bileşenlere odaklandı. Enerji veren makro besinler, vitaminler ve mineraller bu çerçevenin merkezindeydi. Gıda etiketlerinde yer alan bilgiler de büyük ölçüde bu kalemlerle sınırlı. Oysa bitkiler, kendilerini böceklerden, mikroplardan ve çevre stresinden korumak için çok sayıda ikincil metabolit üretiyor. Bunların birçoğu renk, koku ve tat gibi özelliklerden sorumlu. Yediğimiz zaman bu bileşikler de vücuda giriyor.

Bu moleküllerin bir kısmı bağırsağa ulaşıyor ve orada yaşayan mikroorganizma topluluğuyla, yani mikrobiyomla karşılaşıyor. Bağırsak bakterileri bazı bileşikleri parçalayıp yeni maddelere dönüştürebiliyor. Bu nedenle bir gıdanın etkisi, yalnızca içindeki bilinen besin öğeleriyle açıklanamayabiliyor. Ancak binlerce molekülün tek tek deneylerle incelenmesi pratikte çok zor; işte bilgisayar tabanlı yöntemler burada devreye giriyor.

Neden önemli?

Menichetti'ye göre bu moleküllerin insan proteinlerine bağlanma, mikrobiyomu değiştirme gibi etkileşim kabiliyeti var. Bu yüzden gıdanın kimyasal envanterini çıkarmak, beslenme ile sağlık arasındaki ilişkiyi daha ayrıntılı konuşmanın ön koşulu olabilir. Ona göre çevremizdeki canlılardan miras kalan bir kimyasal karmaşıklık söz konusu ve yemek, çevremizle etkileşime girmenin bir yolu. Bu nedenle onu daha iyi incelememiz gerektiğini söylüyor.

bir molekülün katalogda yer alması, sağlık üzerinde olumlu ya da olumsuz bir etkisi olduğu anlamına gelmiyor. Haritalama çalışması, hangi alanların henüz karanlıkta kaldığını gösteren bir başlangıç noktası. Sonraki adımlarda laboratuvar deneyleri ve nüfus temelli araştırmalar gerekecek. Yine de yapay zekanın literatürdeki dağınık bilgiyi derleyip bir araya getirmesi, bu işin ölçeğini küçültebilecek bir yaklaşım. Başarılı olursa, beslenme önerilerinin bugün olduğundan çok daha ince ayrıntılara dayanması mümkün hale gelebilir.