Normalde canlılarda iyon ve moleküllerin hücre zarından geçişini kontrol eden bu mikroskobik protein kanalları, bakterilerde toksin görevi görürken insanlarda bağışıklık sisteminin kilit parçalarından biridir. Son yıllarda ise DNA dizilimi ve biyosensör teknolojilerinde nano ölçekli araçlar olarak büyük ilgi görüyorlar. Ancak bu yapılar bazen öngörülemeyen şekilde davranıyor: iyon akışını aniden kesebiliyor ya da yalnızca belirli yönde geçişe izin veriyorlar.
EPFL’den Matteo Dal Peraro ve Aleksandra Radenovic’in ekibi, bu gizemli “düzeltme” (iyonların yönlü akışı) ve “geçitleme” (akışın durması) davranışlarının nedenini çözmeyi başardı. Ekip, aerolysin adlı bir bakteri gözenek proteinini kullanarak, elektrik yükü dizilimleri farklı 26 varyant geliştirdi. Deneyler ve bilgisayar simülasyonları, bu iki davranışın nano gözeneklerin iç yüzeyindeki yük dağılımından kaynaklandığını gösterdi.
Araştırmacılar, iyon akışının yönü ve yoğunluğuna göre gözeneklerin tıpkı bir öğrenme mekanizması gibi tepki verdiğini fark etti. Yoğun iyon akışı gözenek yapısını geçici olarak “dengesizleştiriyor”, sistem ise kendini sıfırlayarak bir sonraki akışa farklı tepki veriyor. Bu, sinaptik plastisiteye yani beynin öğrenme biçimine şaşırtıcı derecede benzer bir süreç.
Sonuçlar, nano gözeneklerin yalnızca biyosensörlerde değil, geleceğin iyon tabanlı bilgi işlem teknolojilerinde de kullanılabileceğini gösteriyor. Bilim insanları, bu sayede “öğrenebilen” biyolojik devrelerin ve yapay sinapsların önünü açabileceklerini düşünüyor. Kısacası, doğanın kendi moleküler geçitleri bir gün biyolojiden ilham alan yeni nesil bilgisayarların temeli olabilir.
Referanslar:
Papageorgiou, N. (2025, November 11). Nanopores act like electrical gates. EPFL. https://actu.epfl.ch/news/nanopores-act-like-electrical-gates/
Brain-like learning found in bacterial nanopores. (2025, November 25). ScienceDaily. https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251111054354.htm
