خود غرض، وائرس کی طرح ڈی این اے پرجاتیوں کے درمیان جین لے جا سکتا ہے | کوانٹا میگزین

ماہرین حیاتیات نے ایک صدی سے زائد عرصے سے وراثت کے اصولوں کی وسیع شکل کو سمجھا ہے: یہ کہ جینز والدین سے بچے کو نسلوں کے اندر منتقل ہوتے ہیں۔ لیکن حالیہ برسوں میں، وہ ان جینوں سے بھی واقف ہو گئے ہیں جو بدمعاش ہوتے ہیں اور انواع کے درمیان دیر سے ہاپ کرتے ہیں - چاہے وہ مڈغاسکر میں مینڈک کے جین ہوں جو اصل میں سانپوں سے آیا تھا۔، یا ٹھنڈے پانی کی مچھلی میں پائے جانے والے اینٹی فریز جین جیسے ہیرنگ smelts میں منتقل. اس جین کی منتقلی میں سہولت فراہم کرنے والا طریقہ کار واضح نہیں ہے، حالانکہ شبہ تھا کہ وائرس کا کردار ادا کرنا ہے۔

نئی تحقیق میں میں شائع سائنس، محققین نے جینیاتی عناصر کے ایک منفرد طبقے کی نشاندہی کی ہے جو مخصوص جینوں کو ایک سے زیادہ انواع کے درمیان جو کہ راؤنڈ کیڑے کہلاتے ہیں کے درمیان مخصوص جینوں کو شٹل کرنے کے ذمہ دار ہیں۔ ایک کیڑے سے دوسرے کیڑے میں چھلانگ لگنا بہت زیادہ نہیں لگ سکتا ہے، لیکن سوال میں موجود کیڑے لاکھوں سال پہلے مختلف ہو گئے تھے، جس سے وہ مالیکیولر سطح پر مچھلی اور انسانوں کی طرح مختلف ہو گئے تھے۔ جینیاتی عناصر، کہا جاتا ہے Mavericks، جانوروں کی ایک وسیع رینج میں پایا گیا ہے، دونوں invertebrates اور vertebrates، اور وہ وائرس کے جینوم میں پائی جانے والی بہت سی خصوصیات کو ظاہر کرتے ہیں۔ ان خصوصیات کو دیکھتے ہوئے، محققین کو شک ہے کہ Mavericks - اور ملتے جلتے عناصر، جن میں سے کچھ ابھی تک دریافت نہیں ہوئے ہیں - زندگی کی پوری تاریخ میں افقی جین کی منتقلی میں ثالثی کر سکتے ہیں۔

جب کہ بیکٹیریا، وائرس اور بہت سے پروٹسٹ اکثر ڈی این اے کا تبادلہ کرتے ہیں، ملٹی سیلولر جانوروں کے اپنے تولیدی خلیوں کے گرد حفاظتی رکاوٹیں ہوتی ہیں جو عام طور پر غیر ملکی ڈی این اے کے اخراج کو روکتی ہیں۔ ارینا آرکیپووا، ووڈس ہول، میساچوسٹس میں میرین بائیولوجیکل لیبارٹری میں ایک مالیکیولر جینیاتی ماہر، جو اس تحقیق میں شامل نہیں تھے، نے کہا کہ اس سے پتہ چلتا ہے کہ جین کی منتقلی کے لیے بعض جانوروں کے نسبوں میں "کبھی کبھار رکاوٹیں ٹوٹ سکتی ہیں"۔

اس وجہ سے، ایک ڈی این اے عنصر جو مکمل طور پر مختلف پرجاتیوں کے جینوم میں جین منتقل کرنے کی صلاحیت کو انکوڈ کرتا ہے "کافی بڑی دریافت ہے،" کہا۔ سارہ زینڈرزسٹورز انسٹی ٹیوٹ فار میڈیکل ریسرچ کے ایک جینیاتی ماہر جو بھی اس مطالعہ میں شامل نہیں تھے۔

افقی منتقلی کے پچھلے مطالعات نے اکثر موبائل جینیاتی عناصر پر توجہ مرکوز کی ہے جسے ٹرانسپوسن کہتے ہیں۔ یہ مراعات یافتہ "جمپنگ جینز" اپنے آپ کو نقل کرکے اور اپنی کاپیاں ڈال کر کسی جاندار کے جینوم کے گرد گھوم سکتے ہیں۔ ان کی واحد تشویش حیاتیات کی فٹنس کے بجائے جینوم کے اندر اپنی بقا کو فروغ دینا ہے، یہی وجہ ہے کہ انہیں اکثر "خود غرض" جین کے طور پر درجہ بندی کیا جاتا ہے۔ چونکہ راؤنڈ کیڑے ایک تیز زندگی کا چکر اور ایک سادہ جسمانی منصوبہ رکھتے ہیں، اس لیے وہ اس قسم کے جینیاتی طفیلی ازم کا مطالعہ کرنے کے لیے مثالی نمونہ حیاتیات ہیں۔

کچھ راؤنڈ کیڑے ایک جینیاتی عنصر رکھتے ہیں جو اس قدر دلفریب طور پر خود غرض ہوتا ہے، اولاد کی بقا اس کی کم از کم ایک نقل وراثت پر منحصر ہوتی ہے۔ اس میں جینوں کی ایک جوڑی ہوتی ہے، ایک زہریلے پروٹین کو انکوڈنگ کرتا ہے اور دوسرا ایک تریاق کو انکوڈنگ کرتا ہے جو زہر کو بے اثر کرتا ہے۔ ایک مادر کیڑا جو اس عنصر کو لے کر جاتا ہے اپنے انڈوں میں ٹاکسن جمع کرتا ہے۔ جب انڈوں کو فرٹیلائز کیا جاتا ہے تو صرف وہی اولاد زندہ رہتی ہے جو تریاق جین کا اظہار کر سکتی ہے۔ یہ گویا ہے۔ ٹاکسن کا تریاق عنصر اس کے پھیلاؤ کو یقینی بنانے کے لیے کیڑے کے جینوم کو یرغمال بنا لیا ہے۔

جینوم کے درمیان جین چسپاں کرنا

2021 میں جب، اسرائیل کیمپو بیس ویانا میں آسٹرین اکیڈمی آف سائنسز کے انسٹی ٹیوٹ آف مالیکیولر بائیوٹیکنالوجی میں گریجویٹ طالب علم تھا، اس نے بعض اوقات مختلف گول کیڑوں میں زہریلے تریاق جینیاتی عناصر سے جڑے جینز کی تلاش میں دیر سے کام کیا۔ گرمیوں کی ایک تیز رات تقریباً 2 بجے، اس نے کچھ دیکھا۔ ایک کیڑے میں موجود ٹاکسن جین تقریباً بالکل ایک جین جیسا دکھائی دیتا تھا جو کیڑے کی دوسری نسل میں مختلف کام کرتا ہے۔ وہ حیران کن طور پر ایک جیسے تھے - تقریباً 97 فیصد نیوکلیوٹائڈ مماثلت کے ساتھ۔ انہوں نے کہا کہ ایسا لگتا تھا جیسے ایک کیڑے نے اپنے جینز کو کاپی کر کے کسی طرح دوسرے کے جینوم میں چسپاں کر دیا ہو۔

"مجھے بھی یہ کافی حیران کن معلوم ہوا،" کہا الیجینڈرو برگا۔لیبارٹری میں سینئر مالیکیولر جینیاتی ماہر۔ مشترکہ عناصر کی اصلیت کو ننگا کرنے کے لیے، برگ اور ٹیم نے ارد گرد کے ڈی این اے کی جانچ کرنے کا فیصلہ کیا۔ انہوں نے ڈی این اے میں بار بار ترتیب کو دیکھا جو جینوں کے ساتھ ملتے ہیں - ٹرانسپوزنز کی ایک خصوصیت جو ان کے جینوم کے اندر کودنے میں مدد کرتی ہے اس بات کو یقینی بنا کر کہ داخل کی گئی کاپیاں صحیح سمت کو برقرار رکھتی ہیں۔ ٹیم نے کئی وائرل جینز کی باقیات بھی دریافت کیں: ایک لپیٹے ہوئے کیپسڈ پروٹین کے لیے، ایک جو عام طور پر وائرل نقل بنانے میں مدد کرتا ہے، اور ایک "گلو" کے لیے جو وائرل ڈی این اے کو میزبان جینوم میں ضم کرتا ہے۔

"یہ ایک آثار قدیمہ کی کھدائی کی طرح تھا - ہم سراغ ڈھونڈتے رہے،" برگ نے کہا۔

جینوم کی مکمل تصویر سے یہ بات سامنے آئی کہ شٹل شدہ جین وائرس نما جینز اور ٹرانسپوسن کے ایک سیٹ کے اندر سرایت کر گیا تھا، جن میں سے سبھی کو برگ نے ایک میک اپ کے طور پر تسلیم کیا تھا۔ آوارا.

Mavericks جمپنگ جینز کا ایک قدیم اور بکھرا ہوا طبقہ ہے جو پروٹسٹ، فنگی اور جانوروں بشمول انسانوں کے جینوم میں موجود ہے۔ یہ بڑے پیمانے پر موبائل عناصر کو ابتدائی طور پر متروک جینوں کے غیر فعال، تبدیل شدہ اوشیشوں کے طور پر فرض کیا گیا تھا۔ لیکن بعد میں تحقیق سے یہ بات سامنے آئی Mavericks دوبارہ فعال کیا جا سکتا ہے، اور یہ کہ وہ افقی جین کی منتقلی میں ثالثی کر سکتے ہیں۔ پروٹسٹ کی کچھ پرجاتیوں کے درمیان. مکمل، برقرار Mavericks ایک کثیر خلوی حیاتیات میں کبھی بھی خصوصیت نہیں تھی۔ اس لیے گول کیڑے نے ان کا مطالعہ کرنے کا ایک نادر موقع پیش کیا۔

۔ آوارا تاہم، ان راؤنڈ کیڑوں میں سے ایک میں، ایک اضافی جین تھا - ایک پروٹین کو انکوڈنگ کرتا ہے جسے فیوزوجن کہتے ہیں جو وائرس کو سیل کے ساتھ فیوز کرنے اور اس میں اپنے جینوم کو منتقل کرنے کے قابل بناتا ہے۔ "فوسوجن کے بغیر، وائرس کے لیے اپنے جین کی منتقلی کا کوئی راستہ نہیں ہوگا،" کہا سونیا انجلین وائیڈنبرگ کی لیبارٹری میں پوسٹ ڈاکٹرل محقق اور نئے مطالعہ کے Bes کے ساتھ شریک لیڈ مصنف۔ پروٹین کی دریافت نے سختی سے تجویز کیا کہ یہ آوارا وائرس جیسا ذرہ بنانے اور مختلف قسم کے خلیات پر حملہ کرنے کی صلاحیت رکھتا تھا۔

Mavericks غیر روایتی کرو

برگا کی ٹیم نے تیزی سے راؤنڈ ورم جینوم ڈیٹا بیس کو نقل و حمل کے لیے کارگو جیسے سرایت شدہ جینوں کی دیگر مثالوں کے لیے کان کنی کیا۔ Mavericks. یہ جلد ہی واضح ہو گیا کہ انہیں جو ملا تھا وہ افقی جین کی منتقلی کا الگ تھلگ کیس نہیں تھا۔ 100 یا اس سے زیادہ نسلوں پر محیط 11 سے زیادہ راؤنڈ ورم جینومز میں، جینوں کے دو خاندان اکثر کارگو کے طور پر لے جاتے تھے۔ آوارا ذرات اور بڑے پیمانے پر پرجاتیوں کے درمیان منتقل. جینیاتی عناصر کی مکمل اور نامکمل باقیات پوری دنیا میں کیڑے کی مختلف آبادیوں میں پھیلی ہوئی ہیں، شمالی امریکہ سے لے کر ہندوستان تک جنوبی افریقہ میں ایک کلومیٹر گہری سونے کی کان تک۔

حالانکہ حالاتی شواہد اس بات کی سختی سے نشاندہی کرتے ہیں۔ آوارا راؤنڈ ورم پرجاتیوں کے درمیان جینوں کی افقی منتقلی کو فعال کیا، محققین نے ابھی تک اسے ایکٹ میں نہیں پکڑا ہے۔ برگا اور ان کی ٹیم تسلیم کرتی ہے کہ ان کا اہم اگلا قدم وائرس کی طرح پیدا کرنے کا راستہ تلاش کرنا ہوگا۔ آوارا ذرات بنتے ہیں جب وہ انہیں خوردبین کے نیچے دیکھتے ہیں۔

کام کا عملی فائدہ ہو سکتا ہے۔ گول کیڑے کی بہت سی انواع پرجیوی ہیں جو زرعی فصلوں اور مویشیوں کو متاثر کرتی ہیں۔ اگر محققین سمجھتے ہیں کہ کیسے Mavericks کام کرتے ہیں، یہ ممکن ہو سکتا ہے کہ پرجیویوں کو کنٹرول کرنے کے لیے ان میں جینز متعارف کرایا جائے۔

"یہ ایسی چیز نہیں ہے جو ہم صحیح طریقے سے کر سکتے ہیں،" برگا نے کہا، "لیکن امید ہے کہ چند سالوں میں۔"

اس بات پر یقین کرنے کی وجہ ہے کہ بڑے پیمانے پر ٹرانسپوسن کا استعمال کرتے ہوئے جین کی منتقلی فطرت میں زیادہ عام ہوسکتی ہے۔ کی قیادت میں حالیہ تحقیق آرون ووگن سویڈن میں اپسالا یونیورسٹی نے بڑے پیمانے پر پایا ہے۔ موبائل جینیاتی عناصر کہا جاتا ہے اسٹارشپ جو فنگس کی متعدد انواع میں جینوں کو منتقل کرتا ہے۔ ووگن کو شک ہے۔ اسٹارشپ فنگل پیتھوجینز کے درمیان کلیدی جینوں کی منتقلی سے نئے تناؤ پیدا ہو سکتے ہیں جو گندم کی بیماریوں جیسے ٹین اسپاٹ (پیلے پتوں کا دھبہ) کی وبائی امراض کا سبب بنتے ہیں۔ بیماریوں نے 1970 کی دہائی سے دنیا بھر میں فصلوں کو بڑے نقصان پہنچایا ہے، انتہائی صورتوں میں فصل کا 50 فیصد سے زیادہ نقصان ہوتا ہے۔ ووگن نے کہا کہ "اس طرح افقی جین کی منتقلی سے جینوم میں ہونے والی تبدیلیوں کی حرکیات کو سمجھنا تمام حیاتیات پر اثر انداز ہوتا ہے۔"

زینڈرز نے کہا کہ محققین نے اس بات کی تعریف کی ہے کہ ٹرانسپوسن جیسے جینیاتی عناصر "جینوم ارتقاء کے کلیدی محرک ہیں۔" انہوں نے مزید کہا کہ جینوم کو واقعی سمجھنے کے لیے، ہمیں ان "خود غرض عناصر" کو سمجھنا چاہیے جو پرجاتیوں کے درمیان کود سکتے ہیں۔