مصنوعی خلیے ان کے تقریباً تمام جینز کو چھین لیتے ہیں اب بھی ارتقاء کے تحت پروان چڑھتے ہیں

زندگی کو راستہ مل جاتا ہے۔

یہ ایک نئی تحقیق کا نتیجہ ہے۔ فطرت، قدرت، جس نے ارتقاء کی قوت کے خلاف مصنوعی بیکٹیریل خلیوں کو کھڑا کیا۔ ایک کنکال جینیاتی بلیو پرنٹ کے نیچے چھین کر، مصنوعی خلیات نے بقا کے لیے ہاتھ کھونے کے ساتھ شروع کیا۔

پھر بھی وہ ترقی کی منازل طے کر رہے ہیں، اپنے غیر معمولی ہم منصبوں کے مقابلے میں تقریباً 40 فیصد تیزی سے ترقی کر رہے ہیں۔ 2,000 نسلوں سے زیادہ، ہموار خلیوں نے اپنی ارتقائی فٹنس دوبارہ حاصل کی — زندہ رہنے، بڑھنے اور دوبارہ پیدا کرنے کی صلاحیت — جو کہ ابتدائی طور پر ان کے جینز کے ایک بڑے حصے کو ہٹانے کے بعد کھو گئی تھی۔

نتائج ایک ہیرالڈ کر سکتے ہیں مصنوعی بیکٹیریا کی اگلی نسل جو انسولین اور دیگر زندگی بچانے والی ادویات کو پمپ کرتی ہے، حیاتیاتی ایندھن تیار کرتی ہے، یا بائیو ڈیگریڈ خطرناک کیمیکلز - ارتقاء کی طاقت کے خلاف لڑنے کے بجائے، ٹیپ کرکے۔

کرکس تبدیل شدہ جینوں کے ایک سیٹ پر اتر رہا تھا جس نے کم سے کم سیل کو فائدہ پہنچایا۔ یہی تکنیک اگلی نسلوں کی نشوونما کے طریقہ کار کی رہنمائی کرکے مصنوعی خلیوں کو مزید بہتر کرسکتی ہے۔

عملی استعمال کو ایک طرف رکھتے ہوئے، اب ہم قدرتی انتخاب میں جھانک سکتے ہیں۔

انڈیانا یونیورسٹی بلومنگٹن میں مطالعہ کے مصنف ڈاکٹر جے لینن نے کہا کہ "ایسا لگتا ہے کہ زندگی کے بارے میں کوئی ایسی چیز ہے جو واقعی مضبوط ہے۔" "ہم اسے صرف ننگی ضروری چیزوں تک آسان بنا سکتے ہیں، لیکن یہ ارتقاء کو کام کرنے سے نہیں روکتا۔"

جینیاتی ہتھکڑیاں

ارتقاء ایک دو دھاری تلوار ہے۔

آپ بنیادی باتیں جانتے ہیں۔ جین تصادفی طور پر بدل جاتے ہیں۔ اکثر اوقات ان کا کوئی واضح اثر نہیں ہوتا ہے۔ کچھ خوفناک صورتوں میں اتپریورتن اولاد کو مار دیتی ہے یا بیماریوں کا سبب بنتی ہے اور بعد میں جینیاتی خطوط کا شکار ہوتی ہے۔

لیکن شاذ و نادر ہی، مثبت انتخاب کی بدولت اتپریورتن میزبان کو ایک سپر پاور فراہم کرتی ہے، جو ارتقائی تندرستی کو بڑھاتی ہے اور جانور کو اپنے جینز کو ختم کرنے کا زیادہ موقع فراہم کرتی ہے۔ مثالوں میں رنگ بدلنے والی جلد کو تیار کرنے والے اسکویڈز شامل ہیں جو انہیں شکاریوں سے چھپاتے ہیں یا انسانوں میں، جلد کا روغن سورج کی روشنی میں ڈھل جاتا ہے جب ہم پوری دنیا میں پھیلتے ہیں۔

تمام جین برابر نہیں ہوتے۔ کچھ، جنہیں "ضروری جینز" کہا جاتا ہے، بقا کے لیے اہم ہیں۔ یہ جین بدل جاتے ہیں لیکن بہت سست رفتار سے۔ تبدیلیاں انتہائی خطرناک ہیں، ممکنہ طور پر کسی نوع کو معدومیت کی طرف لے جا رہی ہیں۔ اس قسم کے جینز کو گھر کی بنیاد سمجھیں — تزئین و آرائش کے دوران ان کے ساتھ ہلچل پورے ڈھانچے کو تباہ کر سکتی ہے۔

دوسرے جینز کہیں زیادہ لچکدار ہوتے ہیں۔

لے لو مائکوپلاسما مائکواڈس۔ایک قسم کا بیکٹیریا جو اکثر بکریوں کی آنتوں کے اندر رہتا ہے۔ ہزاروں سال کے دوران، کیڑوں نے اپنے میزبانوں کے ساتھ ایک علامتی تعلق قائم کیا، جس سے قدرتی طور پر بہت سے جینز خارج ہو گئے کیونکہ وہ غذائیت کے لیے اپنے میزبانوں پر زیادہ سے زیادہ انحصار کرنے لگے، جبکہ جینز کو بقا اور تولید کے لیے ضروری رکھا۔ صرف 901 جین کے ساتھ، M. mycoides ایک جینیاتی طور پر چھوٹا بیکٹیریا ہے۔

2016 میں، جے کریگ وینٹر انسٹی ٹیوٹ کے سائنسدانوں نے اس کے جینوم کو مزید کچل دیا، جس سے صرف 493 جینز کے ساتھ ایک جاندار تخلیق ہوا۔ نتیجے میں آنے والا خلیہ، جسے JCVI-syn3B کہا جاتا ہے، سیارہ زمین پر فضل کرنے والا سب سے آسان خود مختار جاندار ہے۔

ایک کانفرنس میں JCVI-syn3B کے بارے میں جاننے کے بعد، لینن جھک گیا۔

انہوں نے کہا، ’’میں کسی چیز کو اس کی سادہ ترین بنیادوں سے سمجھنے کی کوشش کرنے کی تشبیہات سے اڑا ہوا تھا۔ لیکن "اگر آپ ایک ایسا جاندار بناتے ہیں جو دوبارہ پیدا کر سکتا ہے، لیکن پھر آپ اسے ارتقاء کی قوت کا تجربہ کرنے دیتے ہیں… اور جو تغیرات اور نقصان پیدا ہونے والا ہے، تو یہ اس سے کیسے مقابلہ کرے گا؟"

جدوجہد خاص طور پر JCVI-syn3B کے لیے سخت ہے۔ چونکہ اس کا جینوم کم از کم چھین لیا گیا ہے، اس لیے اتپریورتنوں کے لیے بہت کم گنجائش ہے۔ جب ہر جین بقا کے لیے اہم ہوتا ہے، ارتقاء روسی رولیٹی ہے — ہر جینیاتی خط کی تبدیلی معدومیت کے امکانات کو بڑھاتی ہے۔

مشکلات اور بھی کم ہو جاتی ہیں۔ JCVI-syn3B میں حفاظتی جینز کی بھی کمی ہے جو عام طور پر خلیات کو تغیرات، کینسر اور موت سے بچاتے ہیں۔

لینن نے کہا کہ ہم یہ سوچ کر مطالعہ میں گئے کہ حیاتیات صرف "ناگزیر تغیرات [جو] ان ضروری جینوں میں سے ایک کو مارنے والے ہیں، کا مقابلہ نہیں کر سکے گا۔"

ایک کم سے کم جیت

نظریہ کی جانچ کرتے ہوئے، ٹیم نے پہلی نسل کے Mycoplasma mycoides (JCV10syn1.0) کے خلاف کم سے کم سیل کو کھڑا کیا جس سے یہ اخذ کیا گیا تھا۔ ہر تناؤ 2,000 دنوں میں تقریباً 300 بیکٹیریل نسلوں کے لیے غذائیت سے بھرپور شوربے میں بڑھتا ہے، جو انسانی ارتقا کے 40,000 سال کے برابر ہے۔

یہ ایک ظالمانہ آزمائش تھی: موجودہ تخمینوں کی بنیاد پر، ٹیسٹ کے دوران ایک نیا تغیر ہر جینیاتی خط کو 250 سے زیادہ مرتبہ مار سکتا ہے۔

پہلے نتائج ایک جھٹکے کے طور پر آئے۔ اگرچہ دونوں تناؤ تیزی سے بدل گئے، شرحیں مختلف نہیں تھیں۔ دوسرے لفظوں میں، چھوٹا JCVI-syn3B اپنے غیر معمولی کزنز کی طرح اپنے جینز کو لچکدار طریقے سے تبدیل کر سکتا ہے، حالانکہ مؤخر الذکر کے پاس بے ترتیب تغیرات کو برداشت کرنے کے لیے بہت زیادہ جینیاتی حروف موجود تھے۔ دونوں بیکٹیریل تناؤ ایک ہی قسم کی جینیاتی تبدیلیوں سے بچ گئے — اندراج، حذف، اور جینیاتی حروف کی تبدیلی — بغیر کسی رکاوٹ کے۔

خاص طور پر متاثر کن یہ تھا کہ ابتدائی آبائی "وزن" (یعنی بیکٹیریل خلیات کے ارتقائی سفر شروع کرنے سے پہلے) میں کم سے کم خلیہ ارتقائی تندرستی کے لیے کم آیا۔

جینوم میں کمی کے ابتدائی اثرات کافی بڑے تھے۔ انہوں نے خلیات کو بیمار کر دیا،" لینن نے کہا۔ ان کی فٹنس — ترقی کی شرح یا ان کی مسابقتی صلاحیت — 50 فیصد تک گر گئی۔

2,000 نسلوں کو تیزی سے آگے بڑھانا، اور یہ ایک مختلف تصویر تھی۔ کم سے کم خلیات واپس اچھال گئے، ان کے غیر کم سے کم کزنز کی طرح فٹنس کی شرح دوبارہ حاصل کی۔ ایک ننگی ہڈیوں والے جینوم کو پناہ دینے کے باوجود، انہوں نے اپنے اردگرد کے ماحول کو دوبارہ ڈھال لیا اور ابتدائی جینیاتی کمیوں پر قابو پالیا۔

کم سے کم خلیوں کی مرکزی لائف لائن "میٹابولک جدت" لگتی تھی۔ ارد گرد کے شوربے سے مزید غذائی اجزاء کو ختم کرنے کے لیے خود کو ڈھالنے کے بجائے، خلیات نے چربی کے سالماتی ٹکڑوں کو ایک بیرونی حفاظتی تہہ میں ترکیب کرنے کی اپنی صلاحیت کو بڑھایا، بغیر تخلیق نو کے لیے ضروری لپڈ مالیکیولز کی قربانی کے۔

اس کا مطلب یہ نہیں ہے کہ کم سے کم خلیات بالکل ٹھیک تھے۔ سائز میں پھیلنا اکثر ارتقائی تندرستی کا نشان ہوتا ہے- اس کا مطلب ہے کہ ایک خلیہ ممکنہ طور پر مزید بڑھوتری اور تقسیم کے لیے زیادہ پروٹینز اور دیگر بائیو مالیکیولز کو ایڈجسٹ کر سکتا ہے۔ تاہم، کم سے کم سیل JCVI-syn3B تقریباً ایک ہی سائز کا رہا، جبکہ اس کے غیر کم سے کم کزن نے اس کی اونچائی کو تقریباً دوگنا کر دیا۔

ٹیم کے پاس خیالات ہیں کہ ایسا کیوں ہوا ہو گا۔

CRISPR کا استعمال کرتے ہوئے ابتدائی ٹیسٹ بتاتے ہیں کہ خاص طور پر ایک جین کم سے کم سیل کے چھوٹے قد کے پیچھے ہو سکتا ہے۔ خلیوں میں ان کی جھلیوں پر بندھے ہوئے معمول کے مالیکیولر ٹرانسپورٹرز میں سے نصف کی کمی بھی تھی۔ چھوٹے "منہ" کی طرح، یہ پروٹین سیل کو غذائی اجزاء کو پکڑنے اور جذب کرنے میں مدد کرتے ہیں۔ کم مالیکیولر منہ نے خلیوں کو چننے والے کھانے والوں میں بدل دیا، جس سے ان کی نشوونما کو نقصان پہنچ سکتا ہے۔

ایک اور نظریہ بتاتا ہے کہ سیل کے سائز سے ارتقائی فٹنس میں کوئی فرق نہیں پڑتا۔ کسی خلیے کا سائز کسی اور جینیاتی خصلت کی فٹنس ضمنی پیداوار ہو سکتا ہے، مثال کے طور پر، اس کا ڈی این اے کتنی تیزی سے نقل کرتا ہے۔

مصنوعی حیاتیات میں حالیہ پیشرفت نے تکنیکی جادوگرنی پر توجہ مرکوز کی ہے — جیسے کہ کم سے کم جانداروں کے لیے جینوم بنانا یا بیکٹیریل میزبانوں میں جینیاتی سرکٹس داخل کرنا۔ لیکن اس طرح کے سوالوں کا جواب دینا یہی وجہ ہے کہ ارتقاء کا مطالعہ کرنے کے لیے مصنوعی حیاتیات کا استعمال کھیل کو تبدیل کرنے والا کیوں ہو سکتا ہے۔

مصنوعی حیاتیات کو ارتقاء کے ساتھ ملا کر، ہم بہتر طور پر سمجھ سکتے ہیں کہ جین اور ان کے نیٹ ورک کیسے کام کرتے ہیں، مصنفین نے وضاحت کی۔ بالآخر، پائیدار طریقوں سے تیزی سے جدید ترین مصنوعی نظام زندگی کو ڈیزائن اور بہتر بنانا ممکن ہو سکتا ہے۔

تصویری کریڈٹ: ٹام ڈیرنک اور مارک ایلسمین / سان ڈیاگو میں کیلیفورنیا یونیورسٹی میں امیجنگ اور مائکروسکوپی ریسرچ کے لئے قومی مرکز

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ آٹوموٹو / ای وی، کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• بلاک آفسیٹس۔ ماحولیاتی آفسیٹ ملکیت کو جدید بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://singularityhub.com/2023/07/07/cells-stripped-of-nearly-all-their-genes-still-thrive-under-evolution/