تمام زندہ خلیے ایک جھلی کے ایک طرف سے دوسری طرف توانائی بخش الیکٹرانوں کو ملا کر خود کو طاقت دیتے ہیں۔ اس کو پورا کرنے کے لیے جھلی پر مبنی میکانزم، ایک لحاظ سے، جینیاتی کوڈ کی طرح زندگی کی ایک خصوصیت کے طور پر عالمگیر ہیں۔ لیکن جینیاتی کوڈ کے برعکس، یہ میکانزم ہر جگہ ایک جیسے نہیں ہیں: خلیات کی دو آسان ترین اقسام، بیکٹیریا اور آرچیا، میں توانائی پیدا کرنے کے لیے جھلی اور پروٹین کمپلیکس ہوتے ہیں جو کیمیائی اور ساختی طور پر مختلف ہوتے ہیں۔ ان اختلافات کی وجہ سے یہ اندازہ لگانا مشکل ہو جاتا ہے کہ پہلے خلیے اپنی توانائی کی ضروریات کو کیسے پورا کرتے ہیں۔
اس راز کی قیادت کی۔ نک لینیونیورسٹی کالج لندن میں ارتقائی حیاتیاتی کیمیا کے پروفیسر، زندگی کی ابتدا کے بارے میں ایک غیر روایتی مفروضے کے لیے۔ کیا ہوگا اگر زندگی ایک ارضیاتی ماحول میں پیدا ہوئی جہاں چھوٹی چھوٹی رکاوٹوں کے پار الیکٹرو کیمیکل میلان قدرتی طور پر واقع ہوئے، میٹابولزم کی ایک قدیم شکل کی حمایت کرتے ہوئے جب کہ ہم جانتے ہیں کہ خلیات تیار ہوئے؟ ایک ایسی جگہ جہاں یہ ممکن ہو سکتا ہے خود تجویز کیا: گہرے سمندری فرش پر الکلائن ہائیڈرو تھرمل وینٹ، انتہائی غیر محفوظ چٹانوں کی شکلوں کے اندر جو تقریباً معدنیات سے پاک سپنج کی طرح ہیں۔
لین نے اس اشتعال انگیز خیال کی کھوج کی ہے۔ قسم جرنل کے کاغذات، اور اس نے اپنی بعض کتابوں میں اس کو چھوا ہے، جیسے اہم سوال، جہاں اس نے لکھا، "کاربن اور توانائی کے تحول کو پروٹون گریڈینٹ سے چلایا جاتا ہے، بالکل وہی جو وینٹ مفت میں فراہم کرتے ہیں۔" انہوں نے اپنی تازہ کتاب میں عام لوگوں کے لیے اس خیال کو مزید تفصیل سے بیان کیا ہے، ٹرانسفارمر: زندگی اور موت کی گہری کیمسٹری. اس کے خیال میں، میٹابولزم زندگی میں مرکزی حیثیت رکھتا ہے، اور جینیاتی معلومات اس سے قدرتی طور پر نکلتی ہیں بجائے اس کے کہ دوسرے طریقے سے۔ لین کا خیال ہے کہ اس الٹ پھیر کے مضمرات حیاتیات کے تقریباً ہر بڑے اسرار کو چھوتے ہیں، بشمول کینسر اور عمر بڑھنے کی نوعیت۔
لین کا نظریہ اب بھی زندگی کے مطالعے کی ابتدا کے کھردرے میدان میں بہت سے لوگوں میں سے ایک ہے۔ بہت سے لوگ اگر نہیں تو زیادہ تر سائنس دان ان نظریات پر قائم ہیں جن کے ساتھ زندگی شروع ہوئی تھی۔ خود نقل کرنے والے مرکب of آر این اے اور دیگر مالیکیولز، اور یہ کہ یہ زمین کی سطح پر یا اس کے قریب پیدا ہوا، سورج کی روشنی سے پرورش پایا۔ حالیہ دہائیوں میں ہائیڈرو تھرمل وینٹ کی زندگی کے لیے کروسیبلز کے مطالعہ میں اضافہ ہوا ہے، لیکن ان میں سے کچھ اس کے حق میں ہیں۔ میٹھے پانی میں آتش فشاں کے سوراخسمندری فرش پر گہرے وینٹ نہیں۔ پھر بھی، جب کہ لین کی وضاحت ان تمام سوالوں کا جواب نہیں دیتی ہے کہ زندگی کیسے شروع ہوئی، یہ ان مشکلوں کو حل کرتی ہے کہ پروٹین اور دیگر ضروری بائیو مالیکیولز کی توانائی سے بھرپور ترکیب کیسے واقع ہو سکتی تھی۔
اس بارے میں تحقیق کہ کس طرح توانائی کی ضرورت نے زندگی کے ارتقاء کو متاثر کیا ہے اور اس میں رکاوٹیں ڈالی ہیں ایک سائنس دان کے طور پر لین کے کیریئر کا ہمیشہ ایک مرکزی موضوع رہا ہے - اس کے کریڈٹ پر ہم مرتبہ نظرثانی شدہ جرائد میں 100 سے زیادہ مقالے ہیں - اور ایک سائنس مصنف۔ لین کو لائف سائنسز میں ان کی شراکت کے لیے 2015 کا بائیو کیمیکل سوسائٹی ایوارڈ ملا، اور 2016 میں رائل سوسائٹی آف لندن نے انھیں اس ایوارڈ سے نوازا۔ مائیکل فیراڈے پرائز سائنس کو عوام تک پہنچانے میں عمدگی کے لیے۔
Quanta حال ہی میں لین کے ساتھ لندن میں اپنے گھر پر ویڈیو کانفرنس کے ذریعے بات کی۔ انٹرویو کو کم کیا گیا ہے اور وضاحت کے لیے اس میں ترمیم کی گئی ہے۔
آپ کی کتاب دلیل دیتی ہے کہ توانائی اور مادے کا بہاؤ زندگی کے ارتقاء کو تشکیل دیتا ہے اور یہ کہ میٹابولزم "جینز کو وجود میں لاتا ہے۔" میٹابولزم کے بارے میں سوچنے کی سب سے زبردست وجہ کیا ہے، جینیاتی معلومات نہیں، پہلے تیار ہوئی؟
"سب سے پہلے معلومات" کا خالص نظریہ آر این اے کی دنیا ہے، جہاں ماحول میں کچھ عمل نیوکلیوٹائڈز بناتا ہے، اور نیوکلیوٹائڈز ایک ایسے عمل سے گزرتے ہیں جس کی وجہ سے وہ پولیمر چینز میں جڑ جاتے ہیں۔ پھر ہمارے پاس RNAs کی آبادی ہے، اور وہ ہر چیز ایجاد کرتے ہیں، کیونکہ وہ رد عمل کو متحرک کرنے اور خود کو نقل کرنے دونوں کے قابل ہیں۔ لیکن پھر RNAs نے میٹابولزم، خلیات، مقامی ساخت وغیرہ کیسے ایجاد کیے؟ جین دراصل آج بھی ایسا نہیں کرتے۔ خلیات خلیات سے آتے ہیں، اور جین سواری کے ساتھ ساتھ جاتے ہیں. تو جینز اسے شروع میں ہی کیوں کریں گے؟
اور وہ یہ کیسے کریں گے؟ آئیے کہتے ہیں کہ بائیو کیمیکل پاتھ وے میں 10 قدم ہوتے ہیں، اور کوئی ایک قدم بذات خود زیادہ فائدہ مند نہیں ہوتا۔ راستے میں موجود ہر پروڈکٹ کو اس کے ارتقاء کے لیے مفید ہونا چاہیے، جو کہ ایسا نہیں ہے۔ کسی ایک راستے کو بھی تیار کرنا اتنا مشکل لگتا ہے۔
اس کا متبادل کیا ہے؟
اس کا متبادل یہ ہے کہ یہ چیزیں سازگار حالات میں بے ساختہ ہوتی ہیں، اور یہ کہ آپ کو ایک انٹرمیڈیٹ سے دوسرے انٹرمیڈیٹ میں اس پورے راستے کے نیچے بہت کم مقدار میں انٹرکنورژن ملتا ہے۔ یہ بہت زیادہ نہیں ہوگا، اور یہ انزائم کیٹالیزڈ ردعمل کے مقابلے میں بہت تیز نہیں ہوگا، لیکن یہ وہاں ہوگا۔ پھر جب کوئی جین بعد کے کسی مرحلے پر پیدا ہوتا ہے، تو یہ ان میں سے کسی بھی مرحلے کو متحرک کر سکتا ہے، جو پورے راستے کو تیز کرتا ہے۔
اس سے مسئلہ بہت آسان ہوجاتا ہے۔ لیکن اس سے یہ ناگوار پیشین گوئی بھی ہوتی ہے کہ اس راستے کی تمام کیمسٹری کو پسند کیا جانا چاہیے۔ اور پھر آپ کہتے ہیں کہ ایک اور راستے اور دوسرے کے لیے، اور یہ تیزی سے خوفناک تجویز بن جاتا ہے کہ بائیو کیمسٹری کا بنیادی حصہ صرف جین کی عدم موجودگی میں تھرموڈینامک طور پر پسند کیا جاتا ہے۔
چھ یا سات سال پہلے، اس پوزیشن کو برقرار رکھنا آسان نہیں تھا، کیونکہ واقعی اس کے لیے کوئی ثبوت نہیں تھا۔ لیکن اس کے بعد سے، ان میں سے کم از کم تین یا چار راستے لیبارٹری میں بے ساختہ اور کم سطح پر ہونے کا مظاہرہ کیا گیا ہے۔ تمام راستے مکمل نہیں ہوتے، لیکن درمیانی مراحل ہوتے ہیں۔ یہ ایسا لگتا ہے جیسے یہ کہنا کوئی غیر معقول حیثیت نہیں ہے کہ جین ایک ایسی دنیا میں وجود میں آئے جہاں ہمارے پاس پہلے سے ہی کچھ کافی نفیس پروٹو میٹابولزم تھا۔
آئیے اس کے بارے میں بات کرتے ہیں کہ گہرے سمندر کے ہائیڈرو تھرمل وینٹوں میں پروٹو میٹابولزم کیسے تیار ہو سکتا ہے۔ وینٹ ماحول کے بارے میں ایسا کیا ہے جو آپ کو یہ سوچنے پر مجبور کرتا ہے کہ اس نے کربس سائیکل کی شروعات کی حمایت کی ہے، میٹابولک عمل جو کاربوہائیڈریٹ، چکنائی اور پروٹین سے توانائی حاصل کرتا ہے؟
آئیے اس سے شروع کریں کہ زندگی کس چیز سے شروع ہو رہی ہے: ہائیڈروجن اور کاربن ڈائی آکسائیڈ، جو بہت آسانی سے رد عمل ظاہر نہیں کرتے۔ زندگی انہیں کیسے رد عمل دیتی ہے؟ جیسا کہ ہم مائٹوکونڈریا اور بعض بیکٹیریا میں دیکھتے ہیں، زندگی ہائیڈروجن سے الیکٹرانوں کو آئرن سلفر پروٹین جیسے فیریڈوکسین پر منتقل کرنے کے لیے جھلی پر برقی چارج کا استعمال کرتی ہے۔ قدیم پروٹینوں کے دل میں لوہے کے آئنوں اور سلفر آئنوں کے یہ چھوٹے چھوٹے جھرمٹ چھوٹے معدنیات کی طرح ہیں۔ آپ یہ معدنیات ہائیڈرو تھرمل وینٹوں میں حاصل کرتے ہیں، اور آپ کو کاربن ڈائی آکسائیڈ اور ہائیڈروجن بھی ملتا ہے، اور غیر محفوظ چٹان میں بھی باریک رکاوٹیں ہیں جن پر برقی چارج ہوتا ہے۔
سوال یہ ہے کہ: کیا وینٹوں پر یہ ڈھانچہ کاربن ڈائی آکسائیڈ اور ہائیڈروجن کے درمیان رد عمل کو مؤثر طریقے سے چلاتا ہے؟ اور جو جواب ہمیں پچھلے ایک یا دو سال میں لیب میں مل رہا ہے وہ ہے ہاں، یہ واقعی ہوتا ہے۔ ہمیں بہت کچھ نہیں ملتا، لیکن جب ہم اپنے عمل کو بہتر بنانا شروع کرتے ہیں تو ہم زیادہ حاصل کر رہے ہیں، اور جو ہم دیکھ رہے ہیں وہ کربس سائیکل انٹرمیڈیٹس ہے۔ اور اگر آپ کچھ نائٹروجن ڈالتے ہیں تو آپ کو وہی امینو ایسڈ ملتا ہے جو زندگی استعمال کر رہی ہے۔
لہذا یہ کیمسٹری تھرموڈینامیکل طور پر پسندیدہ ہے۔ یہ صرف یہ پہلے اقدامات ہیں جو کہ پیچھے ہٹتے ہیں، لیکن ہائیڈرو تھرمل وینٹ پر برقی چارجز اس پہلے مرحلے میں رکاوٹ کو کم کرتے نظر آتے ہیں، اس لیے باقی کام ہو سکتے ہیں۔ درحقیقت آپ کے پاس ہائیڈرو تھرمل سیالوں کا ایک مسلسل بہاؤ ہے جو اس الیکٹرو کیمیکل رد عمل سے گزرتا ہے، ماحول میں موجود گیسوں کو مزید نامیاتی مالیکیولز میں تبدیل کرتا ہے، جس کا آپ تصور کر سکتے ہیں کہ خلیے کی طرح کے چھیدوں میں گھس جاتے ہیں، خود کو خلیے جیسی ہستیوں میں ڈھانپتے ہیں اور مزید بناتے ہیں۔ خود کے. یہ ترقی کی ایک بہت ہی کھردری شکل ہے، لیکن اس لحاظ سے یہ زندگی کی طرح ہے۔
لیکن پھر یہ پہلے پروٹو سیلز ان پروٹون گراڈینٹ سے کیسے آزاد ہوئے جو انہیں ہائیڈرو تھرمل وینٹ میں مفت ملے؟
اس میں سے بہت کچھ قیاس آرائی پر مبنی ہے، لیکن جواب ایسا لگتا ہے کہ آپ کو آزاد ہونے کے لیے جین کی ضرورت ہے۔ اور اس طرح یہ ایک بنیادی سوال ہے: جین کہاں اور کب آتے ہیں؟
ہم نے یہ دکھایا ہے کہ نظریاتی طور پر، اگر آپ RNA کی بے ترتیب ترتیب متعارف کراتے ہیں اور فرض کرتے ہیں کہ وہاں موجود نیوکلیوٹائڈز پولیمرائز کر سکتے ہیں، تو آپ کو نیوکلیوٹائڈز کی تھوڑی سی زنجیریں ملتی ہیں۔ آئیے کہتے ہیں کہ سات یا آٹھ بے ترتیب حروف لمبے ہیں، جس میں کوئی بھی معلومات انکوڈ نہیں ہے۔ اب یہ دو طریقے ہیں جو واقعی آپ کی مدد کر سکتے ہیں۔ ایک یہ کہ یہ مزید آر این اے کے لیے ایک ٹیمپلیٹ کے طور پر کام کرتا ہے: یہ ایک ہی ترتیب کی صحیح نقل تیار کرنے کے قابل ہے، چاہے اس ترتیب میں کوئی معلومات نہ ہوں۔ لیکن دوسری چیز جو یہ اصولی طور پر کر سکتی ہے وہ ہے امینو ایسڈز کے سانچے کے طور پر کام کرنا۔ امینو ایسڈز اور آر این اے میں حروف کے درمیان غیر مخصوص بایو فزیکل تعامل کے نمونے موجود ہیں - ہائیڈروفوبک امینو ایسڈ کے ہائیڈروفوبک بیسز کے ساتھ تعامل کا زیادہ امکان ہوتا ہے۔
لہذا آپ کے پاس آر این اے کا ایک بے ترتیب ترتیب ہے جو ایک نان رینڈم پیپٹائڈ تیار کرتا ہے۔ اور یہ نان رینڈم پیپٹائڈ اتفاق سے بڑھتے ہوئے پروٹو سیل میں کچھ کام کر سکتا ہے۔ یہ سیل کو بہتر یا بدتر بڑھ سکتا ہے؛ یہ آر این اے کو خود کو نقل کرنے میں مدد کر سکتا ہے۔ یہ cofactors سے منسلک ہو سکتا ہے. پھر آپ کے پاس اس پیپٹائڈ اور آر این اے کی ترتیب کا انتخاب ہے جس نے اسے جنم دیا۔ اگرچہ یہ ایک بہت ہی ابتدائی نظام ہے، اس کا مطلب ہے کہ ہم ابھی جینز، معلومات اور قدرتی انتخاب کی دنیا میں داخل ہوئے ہیں۔
ہم ابھی بغیر معلومات والے سسٹم سے معلومات والے سسٹم میں گئے ہیں، اس سسٹم میں شاید ہی کوئی تبدیلی آئی ہو۔ ہم نے صرف یہ کیا ہے کہ بے ترتیب آر این اے متعارف کرایا جائے۔ اب، کیا یہ سچ ہے؟ ان کا کہنا ہے کہ انتہائی خوبصورت خیالات کو بدصورت حقائق سے مارا جا سکتا ہے۔ اور یہ سچ نہیں ہو سکتا، لیکن اس میں اتنی زیادہ وضاحتی طاقت ہے کہ میں یقین نہیں کر سکتا کہ یہ سچ نہیں ہے۔
لہذا ہائیڈرو تھرمل وینٹ میں ہمیں کچھ کربس سائیکل انٹرمیڈیٹس ملتے ہیں۔ لیکن پھر وہ سب ایک سائیکل کے طور پر کیسے اکٹھے ہو گئے۔ کیا یہ اہم ہے کہ یہ رد عمل کی لکیری سلسلہ کے بجائے ایک سائیکل کے طور پر کام کرتا ہے؟
ہم اکثر کربس سائیکل پر توجہ مرکوز کرتے ہیں جو ایک ہی توانائی پیدا کرنے والے رد عمل کو بار بار انجام دیتے ہیں۔ لیکن کربس سائیکل دونوں سمتوں میں کام کر سکتا ہے۔ ہمارے مائٹوکونڈریا میں، یہ کاربن ڈائی آکسائیڈ اور ہائیڈروجن کو درمیانی مالیکیولز سے نکال کر توانائی کے لیے جھلی پر برقی چارج پیدا کرتا ہے۔ تاہم، بہت سے قدیم بیکٹیریا میں، یہ بالکل اس کے برعکس کرتا ہے: یہ کاربن ڈائی آکسائیڈ اور ہائیڈروجن کے ساتھ رد عمل کو چلانے کے لیے جھلی پر برقی چارج کا استعمال کرتا ہے تاکہ وہ درمیانے درجے پیدا ہو، جو ترقی کے لیے درکار امینو ایسڈ بنانے کا پیش خیمہ بن جائیں۔
اور یہ صرف قدیم بیکٹیریا میں نہیں ہے - ہمارے خلیے اب بھی کربس سائیکل کو بائیو سنتھیسز کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ ہم 1940 کی دہائی سے جانتے ہیں کہ کربس سائیکل بعض اوقات ہمارے خلیات میں پیچھے کی طرف چل سکتا ہے، اور یہ کہ اس کے درمیانی مالیکیول بعض اوقات امینو ایسڈ بنانے کے لیے پیش خیمہ کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ ہمارا مائٹوکونڈریا ہمارے خلیات کی ضروریات کی بنیاد پر دو مخالف عمل، توانائی کی پیداوار اور بایو سنتھیسز کو متوازن کر رہا ہے۔ اس کے بارے میں ین اور یانگ کی ایک قسم ہے۔
کریبس سائیکل نے کبھی بھی حقیقی سائیکل کے طور پر کام نہیں کیا سوائے انتہائی توانائی بخش خلیوں کے، جیسے کبوتروں کے پرواز کے عضلات، جہاں اسے پہلی بار دریافت کیا گیا تھا۔ زیادہ تر خلیوں میں، کریبس سائیکل سائیکل سے زیادہ ایک چکر کی طرح ہوتا ہے، جس میں چیزیں مختلف مقامات پر آتی اور باہر جاتی ہیں۔ اور یہ ایک چکر ہے جو دونوں سمتوں میں جا سکتا ہے، اس لیے یہ ایک طرح کی گڑبڑ ہے۔
آکسیجن کا عروج میٹابولک فلوکس کی پسندیدہ سمت اور پہلے کثیر خلوی جانوروں کے ارتقاء سے کیسے جڑا ہوا تھا؟
ایسا لگتا ہے کہ پہلے جانور اس وقت تیار ہو رہے تھے جب آکسیجن کی سطح واقعی زیادہ وقت کم تھی۔ وہ گٹر میں گیسوں کی طرح سلفائیڈ سے بھری کیچڑ میں رینگتے رہے۔ ان ابتدائی کیڑوں کو رینگنے کے لیے کچھ آکسیجن کی ضرورت تھی، لیکن انھیں اس تمام سلفائیڈ کو detoxify کرنے اور اپنے ماحول میں موجود کاربن ڈائی آکسائیڈ سے نمٹنے کی بھی ضرورت تھی۔
یہ مجھ پر آمادہ ہوا کہ آپ ایسا کرنے کا واحد طریقہ مختلف قسم کے ٹشو رکھنے سے ہے جو مختلف کام کرتے ہیں۔ جیسے ہی آپ رینگتے ہیں، آپ کو پٹھوں کی ضرورت ہوتی ہے، اور آپ کو کسی قسم کے نظام تنفس کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ دو مختلف قسم کے ٹشو ہیں، جن میں سے ایک کو آکسیجن کو برقرار رکھنا چاہیے اور جب آپ کو ضرورت ہو تو اسے فراہم کرنا چاہیے، جبکہ دوسرا آکسیجن کی عدم موجودگی میں کام کرنے کی کوشش کرتا ہے۔ انہیں اپنی بائیو کیمسٹری مختلف طریقوں سے کرنی ہوتی ہے، اپنے کربس سائیکل کے ذریعے مختلف بہاؤ کے ساتھ۔ آپ کو ایک ساتھ دو یا تین چیزیں کرنے پر مجبور کیا جاتا ہے۔
اب، اس کے برعکس، سادہ جانداروں کا یہ پراسرار گروہ تھا جسے Ediacaran fauna کہتے ہیں۔ وہ سمندر میں تقریباً 200 میٹر گہرائی میں رہتے تھے اور تقریباً 540 ملین سال پہلے کیمبرین دھماکے سے پہلے ناپید ہو گئے تھے، جب ماحول میں آکسیجن کی سطح گر گئی تھی۔ Ediacaran حیوانات میں زیادہ بافتوں کی تفریق نہیں تھی، اور وہ ایک وقت میں بائیو کیمیکل طور پر صرف ایک کام کر سکتے تھے۔ جب کیمبرین سے پہلے آکسیجن کی سطح گر گئی، تو وہ نئے ماحول کے مطابق نہیں ہو سکے۔
لیکن جیسے ہی آپ کے پاس متعدد ٹشوز ہیں، آپ متوازی طور پر کام کر سکتے ہیں۔ آپ توازن کر سکتے ہیں کہ یہ ٹشو کیا کر رہا ہے اور وہ ٹشو کیا کر رہا ہے۔ آپ ایک ہی وقت میں توانائی اور بایو سنتھیس کو یکساں طور پر بہت آسانی سے نہیں کر سکتے ہیں - ایک یا دوسرا کرنا آسان ہے۔ اس طرح ہمیں مختلف ٹشوز میں مختلف میٹابولزم ہونے پر مجبور کرتا ہے۔
لہٰذا بافتوں کی تفریق صرف ایسے جینوں کے بارے میں نہیں ہے جو کہتے ہیں، "یہ جگر بننے والا ہے،" یا "یہ اعصابی ٹشو بننے جا رہا ہے۔" یہ طرز زندگی کی اجازت دیتا ہے جو پہلے ممکن نہیں تھا، اور اس نے پہلے کیڑے کو خراب حالات سے گزرنے دیا جس نے باقی سب کچھ مار ڈالا۔ اس کے بعد کیمبرین دھماکہ ہوا۔ جب آکسیجن کی سطح آخر کار بڑھ گئی، تو متعدد ٹشوز کے ساتھ یہ شاندار کیڑے اچانک شہر میں واحد شو تھے۔
یہ کینسر کے بارے میں آپ کے کچھ خیالات سے منسلک ہے۔ 1970 کی دہائی سے، کینسر کے علاج اور روک تھام کے لیے کام کرنے والی زیادہ تر بایومیڈیکل اسٹیبلشمنٹ نے آنکوجینز پر توجہ مرکوز کی ہے۔ پھر بھی آپ دلیل دیتے ہیں کہ کینسر کوئی جینومک بیماری نہیں ہے جتنی میٹابولک بیماری ہے۔ کیا آپ وضاحت کر سکتے ہیں کیوں؟
تقریباً 10 سال پہلے، کینسر کمیونٹی اس دریافت سے حیران رہ گئی تھی کہ کچھ کینسروں میں، تغیرات کربس سائیکل کے کچھ حصوں کو پیچھے کی طرف لے جا سکتے ہیں۔ یہ کافی صدمے کے طور پر آیا کیونکہ کربس سائیکل کو عام طور پر صرف توانائی پیدا کرنے کے لیے آگے گھومنے کے طور پر سکھایا جاتا ہے۔ لیکن یہ پتہ چلتا ہے کہ اگرچہ کینسر کے خلیے کو توانائی کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن اسے واقعی اس سے بھی زیادہ ضرورت ہوتی ہے وہ کاربن پر مبنی تعمیراتی بلاکس کی نشوونما کے لیے ہے۔ لہٰذا اونکولوجی کے پورے شعبے نے کربس سائیکل کے اس الٹ پھیر کو ایک قسم کی میٹابولک ری وائرنگ کے طور پر دیکھنا شروع کیا جو کینسر کے خلیوں کو بڑھنے میں مدد کرتا ہے۔
اس دریافت نے اس حقیقت کی دوبارہ تشریح بھی کی کہ کینسر کے خلیات بنیادی طور پر اس سے بڑھتے ہیں جسے ایروبک گلائکولائسز کہتے ہیں۔ درحقیقت، کینسر کے خلیے اپنے مائٹوکونڈریا میں آکسیجن جلانے سے تنفس کے لیے خمیری خلیوں کی طرح توانائی کے لیے خمیر کرنے کے لیے سوئچ کرتے ہیں، یہاں تک کہ آکسیجن کی موجودگی میں بھی۔ جب اوٹو واربرگ نے تقریباً 100 سال پہلے اس کی اطلاع دی تو اس نے توانائی کی طرف توجہ دی۔ لیکن کینسر کمیونٹی اب دیکھتی ہے کہ یہ تبدیلی ترقی کے بارے میں ہے۔ توانائی کے لیے ایروبک گلائکولائسز پر سوئچ کرنے سے، کینسر کے خلیے اپنے مائٹوکونڈریا کو دوسرے مقاصد کے لیے آزاد کرتے ہیں۔ کینسر کے خلیوں میں زندگی کی تعمیر کے بلاکس بنانے کے لیے بائیو سنتھیٹک مائٹوکونڈریا ہوتا ہے۔
یہ سچ ہے کہ آپ کینسر میں آنکوجین کی تبدیلی دیکھتے ہیں۔ لیکن کینسر محض کچھ جینیاتی طور پر متعین تغیرات کی وجہ سے نہیں ہوتے ہیں جو خلیوں کو بغیر رکے بڑھتے رہنے پر مجبور کرتے ہیں۔ میٹابولزم بھی اہم ہے، ترقی کے لیے ایک قابل اجازت ماحول فراہم کرنے کے لیے۔ ترقی اس معنی میں جین سے پہلے آتی ہے۔
اگر یہ اتپریورتنوں کا جمع نہیں ہے تو ہمیں کیا چیز کینسر کا زیادہ خطرہ بناتی ہے جیسا کہ ہماری عمر بڑھتی ہے؟
میرے خیال میں سانس کو کوئی نقصان جو کربس سائیکل کو سست کر دیتا ہے اس کے بایو سنتھیسس میں تبدیل ہونے کا زیادہ امکان بناتا ہے۔ جیسے جیسے ہم بوڑھے ہوتے جاتے ہیں اور ہر قسم کے سیلولر نقصان کو جمع کرتے جاتے ہیں، ہمارے میٹابولزم کا یہ مرکزی حصہ شاید پیچھے جانا شروع کر دیتا ہے، یا اتنا مؤثر طریقے سے آگے نہیں بڑھ پاتا۔ اس کا مطلب ہے کہ ہمارے پاس توانائی کم ہوگی۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ ہم وزن بڑھانا شروع کر دیں گے کیونکہ ہم کاربن ڈائی آکسائیڈ کو تبدیل کرنا شروع کر دیں گے جسے ہم دوبارہ نامیاتی مالیکیولز میں خارج کر دیں گے۔ کینسر جیسی بیماریوں کا ہمارا خطرہ بڑھ جاتا ہے کیونکہ ہمارے پاس میٹابولزم ہے جو اس قسم کی نشوونما کا شکار ہے۔
جیرونٹولوجی کمیونٹی 10 سے 20 سالوں سے ان خطوط پر بات کر رہی ہے۔ عمر سے متعلقہ بیماریوں کا سب سے بڑا خطرہ اتپریورتن نہیں ہے۔ یہ پرانا ہو رہا ہے. اگر ہم عمر بڑھنے کے بنیادی عمل کو حل کر سکتے ہیں، تو ہم زیادہ تر عمر سے متعلقہ بیماریوں کا علاج کر سکتے ہیں۔ یہ بہت سے معاملات میں بہت آسان لگتا ہے۔ کیا ہم واقعی اچانک 120 یا 800 تک زندہ رہنے والے ہیں؟ میں اسے جلد ہی ہوتا ہوا نہیں دیکھ رہا ہوں۔ لیکن پھر سوال یہ ہے کہ کیوں نہیں؟
ہم بوڑھے کیوں ہوتے ہیں؟ بڑھتے ہوئے سیلولر نقصان کا کیا سبب ہے؟
ہم نے پچھلے پانچ یا چھ سالوں میں دریافت کیا ہے کہ کربس سائیکل انٹرمیڈیٹس طاقتور سگنلز ہیں۔ لہٰذا اگر سائیکل سست ہو جاتا ہے اور پیچھے کی طرف جانا شروع ہو جاتا ہے، تو ہم انٹرمیڈیٹس جمع کرنا شروع کر دیتے ہیں، اور succinate جیسی چیزیں مائٹوکونڈریا سے خون بہنا شروع ہو جاتی ہیں۔ وہ ہزاروں جینوں کو آن اور آف کرتے ہیں، اور وہ خلیات کی ایپی جینیٹک حالت کو تبدیل کرتے ہیں۔ بڑھاپا آپ کی میٹابولزم کی حالت کو ظاہر کرتا ہے۔
ہم یہ بھول جاتے ہیں کہ میٹابولزم میں آپ کے جسم کے ہر ایک خلیے میں ایک سیکنڈ، سیکنڈ کے بعد 20 بلین رد عمل شامل ہوتے ہیں۔ کربس سائیکل کے دائیں طرف سمیت ان تمام راستوں میں مالیکیولز کا سراسر حجم مسلسل تبدیل ہو رہا ہے، بہت زیادہ ہے۔ یہ رد عمل کا ایک ناقابل تلافی دریا ہے۔ ہم اس کے بہاؤ کو ریورس نہیں کر سکتے، لیکن ہم شاید اسے بینکوں کے درمیان تھوڑا بہتر کرنے کی امید کر سکتے ہیں۔
