چیونٹیاں اپنے انسولین کے ردعمل کو تبدیل کرکے 10 گنا زیادہ زندہ رہتی ہیں۔

وہ جانور جو بہت سی اولاد پیدا کرتے ہیں ان کی زندگی مختصر ہوتی ہے، جب کہ کم پروان چڑھنے والی نسلیں طویل عرصے تک زندہ رہتی ہیں۔ کاکروچ ایک سال سے بھی کم عمر رہتے ہوئے سینکڑوں انڈے دیتے ہیں۔ چوہوں کی زندگی کے دو سال کے دوران درجنوں بچے ہوتے ہیں۔ ہمپ بیک وہیل ہر دو یا تین سال میں صرف ایک بچھڑا پیدا کرتی ہیں اور کئی دہائیوں تک زندہ رہتی ہیں۔ ایسا لگتا ہے کہ انگوٹھے کا اصول ارتقائی حکمت عملیوں کی عکاسی کرتا ہے جو غذائی وسائل کو یا تو تیزی سے دوبارہ پیدا کرنے یا طویل مدتی فائدے کے لیے مزید مضبوط بنانے میں استعمال کرتی ہے۔

لیکن چیونٹی رانیوں کے پاس یہ سب ہو سکتا ہے۔ چیونٹیوں کی کچھ انواع میں، ملکہیں 30 سال سے زیادہ زندہ رہتی ہیں جبکہ ہزاروں پر ہزاروں انڈے دیتی ہیں جو گھونسلے میں تمام کارکن بن جاتے ہیں۔ اس کے برعکس، ورکر چیونٹیاں، جو مادہ ہیں جو دوبارہ پیدا نہیں کرتیں، صرف مہینوں زندہ رہتی ہیں۔ پھر بھی اگر حالات اس کا مطالبہ کرتے ہیں تو، کچھ پرجاتیوں کے کارکن گھونسلے کی بھلائی کے لیے چھدم ملکہ بننے کے لیے قدم بڑھا سکتے ہیں - اور اپنی زندگی کے دورانیے میں نمایاں توسیع حاصل کر سکتے ہیں۔

چیونٹی کی زندگی کے دورانیے میں اس بہت بڑے رینج پر کیا حکمرانی کرتی ہے اس کو اچھی طرح سے سمجھا نہیں گیا ہے، لیکن دو حالیہ مطالعات نے اس بارے میں اہم تفصیلات کا انکشاف کیا ہے کہ چیونٹیوں کی زندگی کا دورانیہ اتنا لچکدار کیوں ہوتا ہے۔ In سائنسنیویارک یونیورسٹی کے محققین نے بتایا کہ کچھ چیونٹی ملکہ ایک پروٹین تیار کرتی ہیں جو انسولین کے بڑھاپے کے اثر کو دباتی ہے تاکہ وہ اپنی زندگی کو کم کیے بغیر انڈے دینے کے لیے درکار تمام اضافی خوراک کھا سکیں۔ اور میں ایک پری پرنٹ حال ہی میں biorxiv.org سرور پر پوسٹ کیا گیا، جرمنی میں محققین نے ایک پرجیوی کے بارے میں بتایا جو اینٹی آکسیڈنٹس اور دیگر مرکبات سے بھرپور کاک ٹیل کو چھپا کر اپنی چیونٹیوں کے میزبانوں کی زندگی کو بہت طویل کرتا ہے۔ دونوں مطالعات اس ثبوت میں اضافہ کرتے ہیں کہ حیاتیات کے مشاہدہ شدہ زندگی کے دورانیے کا ان کے جینوں کی طرف سے عائد کردہ حدود سے بہت کم تعلق ہے۔

"عمر بڑھنے کے بارے میں زیادہ تر مطالعہ ایسے نمونے والے جانداروں پر کیے جاتے ہیں جن کی زندگی بہت کم ہوتی ہے،" کہا لارینٹ کیلر، سوئٹزرلینڈ کی لوزان یونیورسٹی میں ماحولیات اور ارتقاء کے پروفیسر۔ انہوں نے وضاحت کی کہ سماجی کیڑے عمر بڑھنے میں جین کے اظہار کی اہمیت کا مطالعہ کرنے کے دلچسپ مواقع پیش کرتے ہیں کیونکہ ملکہ اور کالونی میں کام کرنے والے اکثر ایک جیسا جینوم رکھتے ہیں لیکن ان کی زندگی کے دورانیے میں شدت کے لحاظ سے فرق ہوتا ہے۔ (دو عشرے پہلے، کیلر نے دکھایا کہ چیونٹی کی ملکہیں 100 گنا لمبے عرصے تک زندہ رہتی ہیں جتنی عمر کے تنہا حشرات سے چیونٹیوں نے تیار کی تھی۔)

اور چونکہ کارکنان قلیل المدت ہوتے ہیں، اس لیے آپ یہ جاننے کی کوشش کر سکتے ہیں کہ انہیں طویل عرصے تک زندہ کیسے بنایا جائے۔ ارجن راجکمار، ایک پوسٹ ڈاکٹرل ساتھی جو اب میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کے وائٹ ہیڈ انسٹی ٹیوٹ میں کارکن چیونٹیوں پر تولیدی رکاوٹوں کا مطالعہ کرتا ہے، حال ہی میں میک گل یونیورسٹی میں اپنا گریجویٹ کام مکمل کر چکا ہے۔ دلچسپ امکان یہ ہے کہ کیڑوں کی زندگی کو بڑھانے والے میٹابولک میکانزم کا اطلاق انسانوں سمیت دیگر پرجاتیوں پر بھی ہو سکتا ہے۔ "ہم یہ سمجھنا چاہتے ہیں کہ آپ کس طرح کسی چیز کو طویل عرصے تک زندہ کرتے ہیں، نہ کہ [صرف] کیوں کوئی چیز اتنی لمبی رہتی ہے،" انہوں نے کہا۔

کم عمر کے ساتھ زیادہ کھانا

کئی دہائیوں سے، مطالعات نے انسولین اور بائیو کیمیکل سگنلنگ سسٹم کی طرف اشارہ کیا ہے جسے یہ بڑھاپے کے کلیدی ریگولیٹرز کے طور پر فعال کرتا ہے۔ انسولین اس بات پر اثر انداز ہوتی ہے کہ جسم کے خلیات کس طرح شوگر گلوکوز کو لیتے اور استعمال کرتے ہیں، اس لیے اس کا بنیادی اثر ہوتا ہے کہ خلیوں کو نشوونما، تولید اور مرمت کے لیے دستیاب توانائی کی مقدار۔ اس عمل میں، یہ ممکنہ طور پر نقصان دہ فری ریڈیکلز اور دیگر آکسیڈائزنگ مالیکیولز کی نسل کو بھی منظم کرتا ہے جو میٹابولزم کے ضمنی پروڈکٹس ہیں۔ بہت سے محققین کو شبہ ہے کہ یہی وجہ ہے کہ کیلوری پر پابندی والی غذا، جو انسولین کی سطح کو کم رکھتی ہے، بہت سی پرجاتیوں میں زندگی کا دورانیہ بڑھاتی نظر آتی ہے۔

مزید یہ کہ ایسا لگتا ہے کہ انسولین نے چیونٹیوں کے لیے اہمیت میں اضافہ کیا ہے۔ کئی سال پہلے، ارتقائی ماہر حیاتیات کی قیادت میں کام کیا۔ ڈینیئل کرونر راکفیلر یونیورسٹی میں یہ تبدیلیاں ظاہر ہوئیں چیونٹیاں انسولین کا جواب کیسے دیتی ہیں۔ ایسا لگتا ہے کہ انہیں تولیدی ملکہ اور غیر تولیدی کارکنوں کے ساتھ پرہیزگاری نوآبادیاتی معاشروں کو تیار کرنے کے لئے تیار کیا گیا ہے۔

تو چار سال پہلے، جب وکرم چندرا was a graduate student at Rockefeller University studying the differences between ant queens and workers, insulin was very much on his mind. He and Ingrid Fetter-Pruneda, a postdoctoral fellow in the lab at the time, co-led a team that looked at gene expression in seven ant species and concluded that more insulin signaling occurred in the brains of the queens than in the workers. When they injected worker ants with insulin, it activated their dormant ovaries and triggered egg development. According to Kronauer, who oversaw the study, these findings showed that insulin signaling caused the ants to become reproductive.

اس دریافت نے ماہرین حیاتیات کے درمیان طویل مدتی تعاون کے حصے کے طور پر کیے گئے نئے کام کی بنیاد رکھی۔ کلاڈ ڈیسپلان اور ڈینی رینبرگ نیویارک یونیورسٹی میں. انہوں نے ظاہر کیا کہ ارتقاء نے چیونٹیوں میں انسولین سگنلنگ پاتھ وے کے کچھ اجزاء کو ان طریقوں سے دوبارہ بنایا ہے جو اس بات کی وضاحت کر سکتے ہیں کہ ملکہیں طویل عرصے تک کیوں زندہ رہتی ہیں۔

Desplan اور Reinberg نے ہندوستانی جمپنگ چیونٹیوں کا مطالعہ کیا (ہارپیگناتھوس نمکین)، جن کی ملکہیں تقریباً پانچ سال زندہ رہتی ہیں اور جن کے کارکن صرف سات ماہ جیتے ہیں۔ لیکن اس پرجاتیوں میں، زندگی کی مدت میں یہ فرق پتھر میں قائم نہیں ہے. اگر کوئی ملکہ مر جاتی ہے یا اسے کالونی سے نکال دیا جاتا ہے، تو کارکن اس کی خوشبو کے غائب ہونے سے تقریباً فوراً ہی تبدیلی محسوس کرتے ہیں۔ ان میں سے کچھ پھر "گیمرگیٹس" (سیڈو کوئینز) بن جاتے ہیں جو اپنی جگہ لینے کے لیے غلبہ کا مقابلہ کرتے ہیں۔ آخرکار، مٹھی بھر فاتح گیم گیٹس - عام طور پر تین سے پانچ کے درمیان - مشترکہ طور پر کالونی کے انڈے کی تہوں کے طور پر ملکہ کا کردار سنبھال لیتے ہیں۔ اس کے بعد دوسرے کارکن کسی بھی ضرورت سے زیادہ گیم گیٹ کو "پولیس" کرتے ہیں، انہیں زبردستی انڈے دینے سے روکتے ہیں۔

گیم گیٹس کا رویہ صرف وہی چیز نہیں ہے جو بدلتا ہے، تاہم: وہ فعال بیضہ دانی تیار کرتے ہیں اور انڈے دے سکتے ہیں - اور ان کی زندگی کا دورانیہ تین یا چار سال تک ہوتا ہے۔ چونکہ گیمرگیٹس ملکہ کی طرح پرکشش نہیں ہوتے ہیں، اس لیے ملکہ کے انڈوں کی پیداوار کو تبدیل کرنے میں عام طور پر ان میں سے تین سے پانچ کا وقت لگتا ہے۔ اگر گیمر گیٹ کو کسی کالونی میں متعارف کرایا جاتا ہے جہاں ایک ملکہ رہ رہی ہے، تو گیمر گیٹ دوبارہ ورکر بن جاتا ہے اور اس کی عمر کم ہو جاتی ہے۔

جب کوئی کارکن گیمرگیٹ بن جاتا ہے تو اس کا میٹابولزم بدل جاتا ہے۔ وہ زیادہ کھاتی ہے، اور نتیجے میں اس کے انسولین کی سطح میں اضافہ اس کے بیضہ دانی کی نشوونما کو متحرک کرتا ہے۔ وہ کھانے کو لپڈ بنانے کے لیے استعمال کرتی ہے جو انڈے میں پیک کیے جاتے ہیں۔ لیکن انسولین اور عمر بڑھنے کے پچھلے مطالعات سے، NYU کے محققین نے توقع کی تھی کہ زیادہ انسولین سگنلنگ کا تعلق ایک مختصر زندگی کے دورانیے سے ہو گا، زیادہ طویل نہیں۔

محققین کو انسولین سگنلنگ کی تفصیلات میں جواب چھپا ہوا پایا۔ جب انسولین سیل کی سطح پر اپنے رسیپٹر سے منسلک ہوتا ہے، تو یہ خلیے کے اندر رد عمل کے جھرنوں کو بند کرتا ہے، جس میں دو الگ الگ کیمیائی راستے شامل ہیں۔ ایک راستہ MAP kinase نامی ایک انزائم کو چالو کرتا ہے اور یہ میٹابولزم اور بیضہ دانی کی نشوونما کے لیے اہم ہے۔ دوسرا راستہ ٹرانسکرپشن عنصر کو دباتا ہے جو لگتا ہے کہ لمبی عمر کو فروغ دیتا ہے۔ محققین کی حیرت میں، جب انہوں نے گیمرگیٹس میں بیضہ دانی اور چربی والے جسم (جو تقریباً ممالیہ کے جگر کے برابر ہے) کو دیکھا، تو انہوں نے پایا کہ MAP kinase پاتھ وے فعال تھا لیکن دوسرا ایسا نہیں تھا۔

مزید کام سے پتہ چلتا ہے کہ گیم گیٹس کے بیضہ دانیوں نے ایک پروٹین، Imp-L2 کا سختی سے اظہار کیا، جس نے MAP kinase کے راستے کو نظر انداز کیا لیکن چربی کے جسم میں دوسرے راستے میں مداخلت کی۔ ڈیسپلان نے کہا کہ "یہ پروٹین ایک ایسے راستے کی حفاظت کا کام کرتا ہے جو میٹابولزم کی اجازت دیتا ہے، لیکن اس راستے کو روکتا ہے جو عمر بڑھنے کا باعث بنتا ہے،" ڈیسپلان نے کہا۔

دوسرے محققین نے نشاندہی کی کہ نئی تحقیق سے قطعی طور پر یہ ظاہر نہیں ہوتا ہے کہ Imp-L2 زندگی کے دورانیے کو متاثر کرتا ہے: Desplan اور Reinberg نے براہ راست یہ جانچ نہیں کی کہ آیا کارکنوں میں پروٹین کو فعال کرنے سے وہ طویل عرصے تک زندہ رہیں گے یا اسے گیم گیٹس میں روکنے سے وہ مر جائیں گے۔ جلد. اس طرح کے تجربات مشکل ہوتے ہیں کیونکہ ان سے چیونٹیوں کو مہینوں یا سالوں تک انسولین روکنے والے انجیکشن لگانے کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔

بہر حال، Desplan اور Reinberg کی یہ تجویز کہ چیونٹیاں انسولین سگنلنگ سسٹم کی مختلف شاخوں میں ہیرا پھیری کر رہی ہیں، "واقعی قابل فہم، دلچسپ مفروضہ ہے،" چندرا نے کہا، جو اس وقت ہارورڈ یونیورسٹی میں پوسٹ ڈاکٹریٹ محقق ہیں۔ "اگر یہ مزید لیبز کو اس کی جانچ کرنے کی ترغیب دیتا ہے، تو یہ بہت اچھا ہوگا۔"

چونکہ چیونٹیوں کے مقابلے پھلوں کی مکھیوں پر جینیاتی تجربات کرنا آسان ہے، اس لیے ڈیسپلان کی ٹیم اب دیکھ رہی ہے کہ آیا وہ چیونٹیوں کی زندگی کا دورانیہ بڑھا سکتی ہیں یا نہیں۔ Drosophila پھل کی مکھیاں Imp-L2 کے اظہار کو متحرک کرکے۔ کسی دن، Desplan کو چوہوں میں بھی تجربہ کرنے کی امید ہے۔ انہوں نے کہا کہ ہمارے پاس بہت سارے دلچسپ کام ہیں۔

پرجیوی جو زندگی کو لمبا کرتا ہے۔

ایک عجیب موڑ میں، ایسا لگتا ہے کہ فطرت نے پہلے ہی کسی اور پرجاتی میں اسی طرح کے تجربے کا اپنا ورژن چلا لیا ہے۔ جرمنی میں محققین نے حال ہی میں دریافت کیا ہے کہ ایک پرجیوی ٹیپ کیڑے نے اپنے فائدے کے لیے چیونٹی کی زندگی کی انتہائی پلاسٹکٹی کو جوڑ توڑ کرنے کی صلاحیت تیار کی ہے۔

ٹیپ کیڑے کو اپنی زندگی کا کچھ حصہ آکرن چیونٹیوں کے اندر گزارنا چاہیے (Temnothorax nylanderi)، جو اپنے ان گھونسلوں سے نام لیتے ہیں جو وہ انفرادی acorns کے اندر بناتے ہیں۔ جب کارکن چارہ لینے کے لیے باہر جاتے ہیں، تو وہ کبھی کبھار ٹیپ کیڑے کا انڈا کھاتے ہیں اور انفیکشن کا شکار ہو جاتے ہیں۔ لیکن اپنی زندگی کے چکر کو مکمل کرنے کے لیے، ٹیپ کیڑے کو ایک لکڑہارے کو بھی متاثر کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، اور اسے یہ موقع اس وقت ملتا ہے جب لکڑہارے چیونٹیوں کے گھر کو کھا جاتے ہیں۔

چند سال پہلے، سارہ بیروس، کی لیبارٹری میں ایک طالبہ سوزین فوٹزک جرمنی کی جوہانس گٹن برگ یونیورسٹی آف مینز میں، کچھ چیونٹیوں کے گھونسلے کھولے اور یہ عجیب انکشاف کیا کہ جب تمام غیر متاثرہ کارکنان اپنے مہینوں کے مشاہدے کے دوران مر گئے، متاثرہ افراد نہیں ہوئے۔ (طفیلی چیونٹیوں کو پہچاننا آسان ہے کیونکہ ان کا رنگ بھورے سے پیلے میں بدل جاتا ہے۔) جب بیروس نے فوٹزک کو اس کے بارے میں بتایا، تو فوٹزک نے یہ سوچ کر یاد کیا، "یہ ممکن نہیں ہے۔ سب کچھ مر جاتا ہے۔" لیکن بیروس اصرار کر رہا تھا، "اور اس لیے ہم نے اسے ٹھیک سے دیکھا۔"

کام میں گزشتہ موسم گرما میں سماجی کیڑوں کے مطالعہ کے لیے بین الاقوامی یونین کے اجلاس میں پیش کیا گیا تھا اور کرسمس سے ٹھیک پہلے پوسٹ کیا گیا تھا۔ biorxiv.org پری پرنٹ سرور, Foitzik کی ٹیم نے دکھایا کہ چیونٹیوں میں ٹیپ کیڑے کے لاروا مرحلے کے دوران، یہ چیونٹی کے خون کے برابر (hemolymph) میں پروٹین پمپ کرتا ہے جو ڈرامائی طور پر کارکن کی زندگی کو بڑھاتا ہے۔ ہندوستانی کودنے والی چیونٹیوں کے برعکس، ایکورن چیونٹیاں عام طور پر گیم گیٹس میں نہیں بنتیں، اس لیے پرجیویوں کی ان کی زندگی میں توسیع کی کوئی قدرتی نظیر نہیں ملتی۔

"اثر بہت مضبوط ہے،" Kronauer نے کہا. تین سالہ تجربے کے دوران، متاثرہ کارکنان غیر متاثرہ افراد کے مقابلے میں پانچ گنا زیادہ زندہ رہے اور انہوں نے شرح اموات رانیوں کی نسبت کم دکھائی۔ انہوں نے کہا کہ پرجیوی کے ہیرا پھیری نے کارکنوں کی زندگی کا دورانیہ اتنا بڑھا دیا کہ "بنیادی طور پر آپ اسے ملکہ سے ممتاز نہیں کر سکتے،" انہوں نے کہا۔

اگرچہ متاثرہ ایکورن چیونٹی کے کارکن تولیدی نہیں ہوتے ہیں، لیکن وہ کئی حوالوں سے زیادہ ملکہ کی طرح بن جاتے ہیں، فوٹزک نے کہا: وہ کم کام کرتے ہیں اور کالونی میں غیر متاثرہ کارکنوں سے زیادہ توجہ دیتے ہیں۔ اگر ملکہ کو گھونسلے سے نکال دیا جائے تو وہ بیضہ دانی تیار کرنے والے پہلے کارکن بھی ہیں۔

فوٹزک اور اس کی ٹیم نے پایا کہ ٹیپ کیڑے کا لاروا متاثرہ چیونٹیوں کے ہیمولیمف میں 250 سے زیادہ پروٹین تیار کرتا ہے اور خارج کرتا ہے - جو تمام گردش کرنے والے پروٹینوں کا تقریبا 7٪ بنانے کے لئے کافی ہے۔ زیادہ تر پروٹین کی خصوصیات نہیں ہیں، لیکن ان میں سے دو اینٹی آکسیڈینٹ کے طور پر قابل شناخت ہیں۔ "لہذا ایسا لگتا ہے کہ [ٹیپ ورم] چیونٹی میں اینٹی آکسیڈنٹس جاری کر رہا ہے، اور اس سے زندگی کا دورانیہ بڑھ سکتا ہے،" اس نے کہا۔

جب Foitzik اور اس کی ٹیم نے طفیلی چیونٹیوں میں جین کے اظہار میں تبدیلیوں کی پیمائش کی تو انہوں نے پایا کہ متاثرہ چیونٹیاں بھی زیادہ اینٹی آکسیڈنٹ بنا رہی ہیں۔ مزید یہ کہ ملکہیں اور متاثرہ کارکن ایک جین کا زیادہ اظہار کر رہے تھے۔ چاندی، لیکن غیر متاثر کارکن نہیں تھے۔ محققین نے پہلے سے منسلک کیا چاندی پھلوں کی مکھیوں میں طویل عمر کے لیے جین۔

اگرچہ یہ واضح ہے کہ ترقیاتی اور میٹابولک تبدیلیوں کا ایک مجموعہ اس وقت ہوتا ہے جب کارکن زیادہ ملکہ کی طرح بن جاتے ہیں، اس کے علاوہ یہ چھیڑنا مشکل ہے کہ کون سی تبدیلیاں زندگی کی مدت بڑھانے کے لیے سب سے اہم ہیں۔ انسولین اور اینٹی آکسیڈینٹ اہم ہیں، لیکن کیلر کا خیال ہے کہ بہت سے دوسرے عوامل بھی کردار ادا کرنے کا امکان رکھتے ہیں۔ "لہذا میں سمجھتا ہوں کہ کوئی ایک راستہ ایسا نہیں ہوگا جو زندگی کے دورانیے میں فرق کی وضاحت کرے - شاید آپ کو بہت سی چیزوں کو تبدیل کرنے کی ضرورت ہے،" انہوں نے کہا۔

کیلر کا خیال ہے کہ پرجیویوں کے بارے میں نتائج دلچسپ ہیں کیونکہ پرجیویوں کی زندگی کو لمبا کرنے کے بجائے عام طور پر چھوٹا ہوتا ہے۔ لیکن اس صورت میں، چیونٹی کی عمر میں توسیع بھی پرجیویوں کے لیے موافق معلوم ہوتی ہے: ٹیپ کیڑے کو متاثرہ چیونٹی میں کافی دیر تک برقرار رہنا پڑتا ہے تاکہ ایک لکڑہارے کو آکرن تلاش کر کے کھا سکے۔ اگر کارکن اس سے پہلے مر جائے تو ٹیپ ورم اس کے ساتھ مر جاتا ہے۔ ورکر کی زندگی کو سالوں تک لمبا کرنے سے، ٹیپ کیڑا ان مشکلات کو بہتر بناتا ہے جو آخرکار ایک لکڑہارے کو دکھائے گا۔ ہیمولیمف میں اینٹی آکسیڈنٹس کی کثرت ٹیپ ورم لاروا کو اس وقت تک زندہ رہنے میں بھی مدد دے سکتی ہے جب تک کہ ان کے میزبان رہتے ہیں۔

"یہاں پرجیوی ایک سماجی میزبان کا استحصال کر رہا ہے،" Foitzik نے وضاحت کی۔ تنہائی کے غیر فقرے کو طفیلی بنانا کوئی معنی نہیں رکھتا کیونکہ وہ کبھی بھی اتنی دیر تک زندہ نہیں رہتے۔ "لیکن ایک سماجی کیڑے میں، جہاں ملکہیں پہلے ہی 20 سال سے گھونسلے کی حفاظت میں رہتی ہیں، آپ اس طرح کی چال کھیل سکتے ہیں۔"

Correction: January 10, 2023
An earlier version of this article neglected to mention the contributions of Fetter-Pruneda to the study with Chandra on differences in gene expression between ant castes.