مڈغاسکر میں جین سانپ سے مینڈک تک کیسے چھلانگ لگا سکتے ہیں۔

برساتی جنگل میں ایک پتے پر بیٹھے ہوئے، چھوٹے سنہری مینٹیلا مینڈک نے ایک راز چھپا رکھا ہے۔ یہ اس راز کو کانٹے کی زبان والے مینڈک، سرکنڈے کے مینڈک اور جزیرے کی قوم مڈغاسکر کی پہاڑیوں اور جنگلوں میں موجود ہزاروں مینڈکوں کے ساتھ ساتھ بواس اور دوسرے سانپوں کے ساتھ بھی بتاتا ہے جو ان کا شکار کرتے ہیں۔ اس جزیرے پر، جن میں سے بہت سے جانوروں کی نسلیں کہیں اور نہیں پائی جاتی ہیں، ماہرین جینیات نے حال ہی میں ایک حیران کن دریافت کی ہے: مینڈکوں کے جینوم کے ذریعے چھڑکا ہوا ایک جین ہے، BovB، جو بظاہر سانپوں سے آیا ہے۔

دنیا بھر میں مینڈک اور سانپ کی نسلوں کے جینومز پر چھان بین کے بعد، سائنسدانوں نے اپریل میں رپورٹ کیا۔ ایک کاغذ in آلودگی حیاتیات اور ارتقاء کہ یہ جین کسی نہ کسی طرح پورے سیارے میں کم از کم 50 بار سانپوں سے مینڈکوں تک کا سفر کر چکا ہے۔ لیکن مڈغاسکر میں اس نے اپنے آپ کو مینڈکوں میں حیران کن بدکاری کے ساتھ داخل کر لیا ہے: وہاں نمونے لیے گئے مینڈکوں کی 91% پرجاتیوں میں یہ موجود ہے۔ کچھ ایسا لگتا ہے کہ مڈغاسکر کو موبائل حاصل کرنے کے لیے جین کے لیے ایک غیر معمولی طور پر سازگار جگہ بناتی ہے۔

جب اتسوشی کورابایاشی، ناگاہاما انسٹی ٹیوٹ آف بائیو سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کے ایک ایسوسی ایٹ پروفیسر اور نئے مقالے کے سینئر مصنف نے پہلی بار مینڈکوں میں سانپ کے جین کا ورژن دیکھا تو وہ حیران رہ گئے۔ اس نے جینومکس میں مہارت رکھنے والے ایک ساتھی سے اس کے بارے میں پوچھا، اور ساتھی نے فوراً چیخ کر کہا، "یہ افقی منتقلی ہونی چاہیے!" - والدین کی طرف سے بچے کے جین کی عمودی وراثت کے برعکس ایک جین کی ایک نسل سے دوسری نسل میں منتقلی۔

اس غم و غصے نے قرابایاشی کو ایک ایسے رجحان کی پگڈنڈی پر بھیج دیا جسے ایک بار انتہائی نایاب سمجھا جاتا تھا، حالانکہ بہتر جینومک ترتیب کے عروج نے ماہرین حیاتیات کو اس رائے کا ازسر نو جائزہ لیا ہے۔ اور یہ نیا کاغذ، جو ظاہر کرتا ہے کہ بعض جگہوں پر جینز کی افقی منتقلی کا امکان دوسروں کے مقابلے میں زیادہ ہوسکتا ہے، کہانی کو مزید پیچیدہ بناتا ہے۔ یہ تجویز کرتا ہے کہ افقی منتقلی کے لیے وضاحت طلب کرتے وقت، محققین کو سادہ جینیاتی میکانزم سے ہٹ کر ماحولیاتی سیاق و سباق کی طرف دیکھنے کی ضرورت پڑ سکتی ہے جس میں پرجاتیوں کی زندگی بسر ہوتی ہے۔ جینومسسٹ ابھی تک یہ سمجھنے کے لیے جدوجہد کر رہے ہیں کہ پیچیدہ جانداروں میں کتنی عام یا نایاب افقی منتقلی ہوتی ہے، لیکن کچھ جگہیں، جیسے مڈغاسکر، ان کے لیے گرم جگہیں ہو سکتی ہیں۔

جب جینز بھٹکتے ہیں۔

بیکٹیریا میں افقی منتقلی عام ہے۔ کرہ ارض پر تقریباً ہر کرین کو آباد کرنے والے سنگل خلیے والے جاندار اپنے ماحول سے اس طرح آسانی سے جینز اٹھا لیتے ہیں جس طرح لنٹ برش بلی کے بالوں کو اٹھاتا ہے۔ یہ ایک وجہ ہے کہ اینٹی بائیوٹکس کے خلاف بیکٹیریا کی مزاحمت وسیع ہے: حفاظتی جین آسانی سے گزر جاتے ہیں، اور قدرتی انتخاب اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ مزاحم بیکٹیریا اپنے پڑوسیوں کا مقابلہ کریں اور اپنے جینز کو اگلی نسل میں منتقل کریں۔ بیکٹیریا جینز کو اتنی آسانی سے تبدیل کرتے ہیں کہ کچھ سائنسدانوں نے یہ تجویز بھی کی ہے کہ بیکٹیریا بنتے ہیں متعلقہ زندگی کا جال شاخوں والے خاندانی درخت کے بجائے۔

تاہم، انسان، مینڈک اور سانپ جیسے یوکرائیوٹک جانداروں کے خلیے مختلف ہیں۔ ان کا سیل نیوکلئس عام طور پر جینوم کی حفاظت کے لیے ایک قلعہ لگتا ہے۔ ڈی این اے کو احتیاط سے جوڑا جاتا ہے اور اس قلعہ کی لائبریری میں محفوظ کیا جاتا ہے، انزائمز صرف ان جینز کو بلاتے ہیں جن کی انہیں کسی بھی وقت جانچ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ سیل اپنے ڈی این اے کو پہنچنے والے نقصان کو روکنے اور ٹوٹ پھوٹ کو ٹھیک کرنے کے لیے فیل سیف سے بھرا ہوا ہے۔ اگر جینوم ایک انمول روشن مخطوطہ کی طرح ہے، تو اس کے لائبریرین تلواریں اٹھائے ہوئے ہیں۔

اس کے باوجود، یوکرائٹس پر مشتمل افقی جین کی منتقلی کی مثالیں سائنسی ادب میں گھومتی رہتی ہیں۔ آرکٹک، شمالی بحرالکاہل اور شمالی بحر اوقیانوس کے برفیلے پانیوں میں تیرنے والی غیر متعلقہ مچھلیاں بالکل ایک ہی جین ایک پروٹین کے لیے جو ان کے خون کو جمنے سے بچاتا ہے۔ یہ ممکنہ طور پر ہیرنگ سے smelts میں کود گیا. لوری گراہم, کینیڈا میں کوئینز یونیورسٹی میں ایک سالماتی ماہر حیاتیات، اور اس کے ساتھیوں نے پچھلے سال اس کی اطلاع دی۔ ان کے نتائج اتنے متضاد تھے کہ گراہم کو کام شائع کرنے میں دشواری کا سامنا کرنا پڑا۔

اسی طرح ارتقائی ماہر حیاتیات Etienne GJ Danchin اور فرانس میں نیشنل ریسرچ انسٹی ٹیوٹ برائے زراعت، خوراک اور ماحولیات میں ان کے ساتھی تعلیم حاصل کر رہے ہیں۔ خامروں کا ایک مجموعہ کہ نیماٹوڈ کیڑے بیکٹیریا سے حاصل ہوتے ہیں۔ اور ایسا لگتا ہے کہ 100 سے زیادہ جین خاندانوں نے بہت پہلے جرثوموں سے پودوں میں چھلانگ لگا دی تھی۔ جنلنگ ہوانگ ایسٹرن کیرولینا یونیورسٹی اور ساتھیوں کے ایک کاغذ میں اس سال.

خوبصورتی سے واضح وجوہات ہیں کہ ان میں سے کچھ غیر متوقع منتقلی پر ارتقا کیوں مسکرایا۔ جین والی مچھلی منجمد نہیں ہوتی۔ نیماٹوڈس کے ہاضمہ انزائمز انہیں ان پودوں کی سیل دیواروں سے زیادہ توانائی حاصل کرنے کے قابل بناتے ہیں جو وہ کھاتے ہیں۔ بیکٹیریا سے اٹھائے گئے خامروں کے جھرمٹ کی وجہ سے، گرم چشمہ میں رہنے والی سرخ طحالب کا ارتقائی ماہر حیاتیات نے مطالعہ کیا۔ دیباشیش بھٹاچاریہ اور اس کا طالب علم جولیا وان ایٹن Rutgers یونیورسٹی میں ایسے مادوں کے ساتھ رابطے میں زندہ رہ سکتے ہیں جو دوسری صورت میں انہیں مار ڈالیں گے۔ اگر ایک جین بقا کو بڑھاتا ہے، تو پہلے جاندار کی اولاد کو اسے حاصل کرنے میں زیادہ وقت نہیں لگتا۔

تاہم، یہ تمام آوارہ جینز لازمی طور پر کوئی فائدہ نہیں پہنچاتے۔ BovB ایک معروف ٹرانسپوسن ہے، جینیاتی مواد کا ایک سکریپ جو جینوم کے ارد گرد تصادفی طور پر چھلانگ لگانے کا شکار ہے۔ ایک طرح سے، مڈغاسکر میں سانپوں سے مینڈکوں میں اس کی چھلانگ - تاہم وہ واقع ہوئی ہیں - معمول کے مقابلے میں صرف عجیب طور پر بڑی چھلانگ ہیں۔ اس کے علاوہ، اگرچہ transposons ہو سکتا ہے جینوم پر گہرے اثرات, BovB روایتی معنوں میں فنکشن والا جین نہیں ہے۔ یہ صرف تھوڑا سا ڈی این اے ہے جو خود کی کاپیاں بناتا ہے۔ قرابایاشی نوٹ کرتے ہیں کہ اگرچہ امکان ہے۔ BovB مینڈکوں کے فائدے کو رد نہیں کیا جا سکتا، اس کا امکان زیادہ ہے۔ BovB خود نقل میں اپنی جارحانہ کامیابی کے ذریعے برقرار رہتا ہے۔ اس سے یہ بتانے میں مدد مل سکتی ہے کہ ایسا کیوں ہے جب یوکرائٹس دوسرے جانداروں کے جینیاتی مواد کے ساتھ سمیٹ لیتے ہیں، transposons کی طرح BovB اکثر ملوث ہیں.

جیسا کہ یہ عجیب لگتا ہے کہ یوکرائٹس کے لیے بیکٹیریا سے جینز اٹھانا، اجنبی اب بھی حقیقت یہ ہے کہ دوسری سمت میں افقی جین کی منتقلی کی مثالیں بہت کم ہیں۔ کسی وجہ سے، بیکٹیریا ہمارے جین نہیں چاہتے ہیں۔ یوکرائیوٹک جینز میں ساختی خصوصیات ہیں جو انہیں بیکٹیریا کے لیے کامل مواد سے کم بناتی ہیں، لیکن اس کے ساتھ ساتھ دیگر معاون عوامل بھی ہو سکتے ہیں۔

"ہو سکتا ہے کہ یوکرائٹس میں وہ جین نہ ہوں جن میں بیکٹیریا دلچسپی رکھتے ہیں،" کہا پیٹرک کیلنگیونیورسٹی آف برٹش کولمبیا کے ماہر حیاتیات جو افقی منتقلی کا مطالعہ کرتے ہیں۔

وائرل ہو رہا ہے

بیکٹیریا کے برعکس، وائرس اپنے یوکرائیوٹک میزبانوں سے جینز اٹھانے میں حقیقی مہارت رکھتے ہیں۔ وائرس، خاص طور پر جنہیں ریٹرو وائرس کہا جاتا ہے، میں میزبان کے خلیات اور مرکزے میں داخل ہونے کے اوزار ہوتے ہیں، اور وہ میزبان جینوم میں جینیاتی مواد داخل کرنے کے ماہر ہوتے ہیں۔ انسانی جینوم کا 8% تک ریٹرو وائرس کے بچ جانے والے حصے سے بنا ہے، جو ہماری نسل کی تاریخ میں بہت پہلے کے انفیکشن کے ٹکڑے ہیں۔

بعض اوقات منتقلی دوسرے راستے سے بھی جاتی ہے۔ میں ایک کاغذ میں شائع فطری مائکروبالوجی گزشتہ دسمبر، کیلنگ، اس کے ساتھی نکولس ارون یونیورسٹی آف آکسفورڈ اور ان کے ساتھیوں نے 201 یوکرائٹس اور 108,842 وائرسوں کے درمیان افقی جین کی منتقلی کا پہلا جامع تجزیہ کیا۔ انہیں 6,700 سے زیادہ جین کی منتقلی کے شواہد ملے، جس میں میزبان سے وائرس کی منتقلی وائرس سے میزبان کی منتقلی سے دوگنا عام ہے۔ انہوں نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ افقی جین کی منتقلی دونوں طرف ارتقاء کے بڑے محرک رہے ہیں: وائرس اکثر اپنے میزبانوں کو متاثر کرنے کے لیے زیادہ موثر بننے کے لیے حاصل کیے گئے یوکرائیوٹک جینز کا استعمال کرتے ہیں، جب کہ یوکرائیوٹس بعض اوقات وائرل جینز کے عناصر کو نئی خصوصیات بنانے یا ان کو منظم کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ میٹابولزم نئے طریقوں سے۔

اس طرح کی دریافتوں نے کچھ ماہرین حیاتیات کو اس بات پر قائل کیا ہے کہ کم از کم کچھ افقی جین کی منتقلی وائرس کے ذریعے ممکن ہو سکتی ہے۔ اگر وائرس اپنے میزبانوں سے جینز اٹھا سکتے ہیں، اور اگر وہ اپنے جینوم کے ٹکڑوں کو پیچھے چھوڑ سکتے ہیں، تو ایسا لگتا ہے کہ وہ بعض اوقات آخری میزبان کے جینوں کو بھی لے سکتے ہیں جس سے انہوں نے متاثر کیا تھا، یا یہاں تک کہ ایک نسل پہلے سے، اور انہیں دے سکتے ہیں۔ ایک نیا میزبان.

وائرس کی شمولیت یوکرائٹس میں افقی منتقلی کے بارے میں ایک اور پہیلی کو حل کرنے میں بھی مدد کر سکتی ہے۔ منتقلی کے لیے، سفر کرنے والے جینز کو رکاوٹوں کی ایک پوری سیریز کو دور کرنے کی ضرورت ہے۔ سب سے پہلے انہیں ڈونر پرجاتیوں سے نئی میزبان پرجاتیوں تک پہنچنا چاہیے۔ پھر انہیں نیوکلئس میں داخل ہونا چاہیے اور میزبان جینوم میں خود کو جوڑنا چاہیے۔ لیکن صرف کسی بھی خلیے کے جینوم میں داخل ہونے سے کچھ نہیں ہوگا: مینڈک اور ہیرنگ جیسی کثیر خلوی مخلوق میں، ایک جین اس وقت تک جانور کی اولاد میں نہیں جائے گا جب تک کہ وہ جراثیمی خلیے یعنی نطفہ یا انڈے میں داخل نہ ہو جائے۔

وائرس واقعات کے اس سلسلے کو زیادہ امکان بنا سکتے ہیں۔ ڈینچن نے کہا کہ نیماٹوڈ جیسے چھوٹے جانداروں میں تولیدی راستہ اور اس کے جراثیم کے خلیے آنتوں کی نالی سے زیادہ دور نہیں ہوتے ہیں، جہاں کھانے پر داخل ہونے والے وائرس بس سکتے ہیں۔ چونکہ مینڈک اپنے انڈے اور سپرم کو کھلے پانی میں چھوڑتے ہیں، اس لیے وہ خلیے ماحول میں موجود وائرسوں کے لیے ممکنہ طور پر خطرے سے دوچار ہوتے ہیں جو کہ جینز میں پھسل سکتے ہیں۔

یہاں تک کہ بڑی مخلوقات کے ساتھ، یہ آپ کے خیال سے کہیں زیادہ آسان ہوسکتا ہے۔ اس وقت، یہ اب بھی ایک قیاس آرائی پر مبنی خیال ہے، لیکن "تعمیری راستہ جرثوموں اور وائرسوں سے بھرا ہوا ہے،" ڈانچن نے کہا۔ "ہم جانتے ہیں کہ کچھ وائرس خاص طور پر جراثیم کے خلیوں کو متاثر کرتے ہیں۔"

کیلنگ کا مشورہ ہے کہ افقی جین کی منتقلی کے اسرار کو سمجھنے کے لیے، شاید ہمیں ان کے بارے میں کسی جاندار کے طرز عمل، اس کے پڑوسیوں اور اس کے ماحول کے ماحولیاتی نتائج کے طور پر سوچنا چاہیے۔ اگر افقی طور پر منتقل ہونے والا جین بقا کا کوئی فائدہ دیتا ہے، تو اس کا امکان اس مخصوص منظر نامے پر بہت زیادہ ہوتا ہے جس میں جین کا وصول کنندہ خود کو تلاش کرتا ہے — ایک برفیلا سمندر، ایک گرم چشمہ، سخت دفاع کے ساتھ بھوک لگانے والا میزبان پودا۔ "وہ ماحولیات سے اتنے جڑے ہوئے ہیں جہاں وہ چیز ہے، لیکن یہ بدل جاتی ہے،" اس نے قیاس کیا۔ ماحول میں غلط تبدیلی کے ساتھ، منتقل شدہ جین "اب فائدہ مند نہیں رہا، اور یہ کھو گیا ہے۔"

ماحولیاتی سراگ

یوکرائٹس میں افقی جین کی منتقلی ہر وقت ہو سکتی ہے: آپ کے گھر کے پچھواڑے کے تالاب میں، آپ کے پاؤں کے نیچے کی مٹی میں، جانوروں، کیڑے مکوڑوں اور پودوں میں جو ماحولیاتی نظام بناتے ہیں۔ بھٹاچاریہ نے کہا، "مجھے لگتا ہے کہ ہمارے علم سے کہیں زیادہ منتقلی ہے۔ "ہم انہیں صرف اس لیے نہیں دیکھتے کہ وہ بہہ گئے ہیں۔"

یہ معلوم کرنے کے لیے کہ مینڈکوں کے لیے سانپ کا ہونا کتنا عام ہے۔ BovB، قرابایاشی کی ٹیم ڈی این اے کی ترتیب کے لیے دنیا بھر سے مینڈکوں کے نمونے حاصل کرنے کے لیے اپنے ساتھیوں تک پہنچی۔ انہوں نے پایا کہ 149 پرجاتیوں میں سے 50 کے ساتھ واپس آئے BovB. 32 ملاگاسی مینڈک جن کا انہوں نے تجربہ کیا وہ تمام انواع کے ایک چوتھائی سے بھی کم نمونے پر مشتمل تھے، لیکن ان میں سے 29 میں سانپ کا جین تھا - جو دنیا بھر میں پائے جانے والے تمام منتقلی کی واضح اکثریت ہے۔ مزید یہ کہ مینڈک کے کم از کم دو نسبوں نے حاصل نہیں کیا۔ BovB جب تک کہ ان کے آباؤ اجداد افریقہ سے مڈغاسکر ہجرت کر گئے۔

کاغذ کے بارے میں سب سے دلچسپ بات، گراہم نے کہا، "کیا یہ ظاہر کر رہا ہے کہ ٹرانسفر کی شرح یکساں نہیں ہے۔ یہ جغرافیائی علاقوں میں وسیع پیمانے پر مختلف ہوتا ہے۔" اگر دنیا بھر میں جین کی منتقلی کو دیکھنے کے مقصد کے ساتھ مزید مطالعات کا تعین کیا گیا ہے — یہ دیکھنا کہ آیا مختلف جگہوں پر مختلف شرحوں پر منتقلی ہوئی ہے — جو ہمیں ملتا ہے وہ ہمیں حیران کر سکتا ہے۔ شاید جغرافیہ ہماری توقع سے زیادہ اہمیت رکھتا ہے۔

کیا مڈغاسکر کے ماحول کے بارے میں کوئی ایسی چیز ہے جو اسے جین کی منتقلی کے لیے ایک گرم مقام بناتی ہے؟ کوئی نہیں جانتا. قرابایاشی کا کہنا ہے کہ انہیں اور ان کے گروپ کو سانپ پر سب سے زیادہ شبہ ہے۔ BovB مڈغاسکر میں اپنے آپ کو ایک نئے میزبان میں شامل کرنے میں تھوڑا سا بہتر ہونے کی وجہ سے دنیا کے دیگر حصوں سے مختلف ہے۔

لیکن جزیرے پر پرجیویوں کی کثرت بھی ایک اہم عنصر ہو سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، "مڈغاسکر میں، بہت سی جونکیں ہیں،" نے کہا میگوئل وینس، جرمنی میں براؤنشویگ یونیورسٹی آف ٹیکنالوجی کے ماہر ہرپٹولوجسٹ اور نئے مقالے کے مصنف۔ "اگر آپ بارش کے جنگل میں ہیں، تو آپ ان کو دیکھیں گے۔" خون چوسنے والی مخلوق مینڈک اور سانپ سمیت کئی قسم کے جانوروں کو کھاتی ہے اور وہ نمونے لینے والے انسانوں سے بالاتر نہیں ہیں۔ وینس اور اس کے ساتھیوں کا قیاس ہے کہ جونک مینڈکوں میں سانپ کے جمپنگ جین پر مشتمل خون لا سکتی ہے، یا شاید چھلانگ لگانے والا جین سانپوں کے ساتھ پچھلے رابطوں سے جونک کے اپنے جینوم میں موجود ہے۔ پھر شاید کوئی نامعلوم وائرس باقی کام کرتا ہے۔

بدقسمتی سے، ایسے منظرناموں کو ثابت کرنا یا غلط ثابت کرنا آسان نہیں ہے جو یہ بیان کرتے ہیں کہ اس طرح کی افقی منتقلی کیسے ہوئی ہو گی۔ ڈی این اے کی ترتیب کو محفوظ رکھنے کے لیے انتخاب کے بغیر، وہ تبدیل ہو جاتے ہیں اور طویل عرصے تک گھل مل جاتے ہیں، منتقلی کے سالماتی ثبوت کو مٹا دیتے ہیں۔ گراہم نے کہا کہ اور اگر کوئی وائرس منتقلی میں ملوث ہے، تو یہ پہلی جگہ بہت کم ثبوت چھوڑ سکتا ہے۔ اس لیے محققین کو تقریباً ایکٹ میں جینیاتی چھلانگ پکڑنے کی ضرورت پڑ سکتی ہے تاکہ یہ معلوم ہو سکے کہ یہ کیسے ہو رہا ہے۔

بھٹاچاریہ ایک پروجیکٹ کے ابتدائی مراحل میں ہیں جس کا مقصد صرف ایسا کرنا ہے۔ ییلو اسٹون نیشنل پارک میں لیمونیڈ کریک کے گرم چشموں میں، وہ اور اس کے ساتھی منتقلی کے نشانات تلاش کر رہے ہیں جو شاید ابھی بھی پکڑے جانے کے عمل میں ہیں۔ وہ سرخ طحالب کے ڈی این اے کا مطالعہ کر رہے ہیں جس نے بیکٹیریا سے جینز اٹھائے ہیں جو چشموں میں بھی رہتے ہیں، ایسے جین جو اصل سے صرف چھوٹے فرق رکھتے ہیں۔ "ہم لاکھوں سال پہلے کی بات نہیں کر رہے ہیں،" بھٹاچاریہ نے کہا۔ "ہم ڈی این اے کے بارے میں بات کر رہے ہیں جو انتہائی مماثلت رکھتا ہے، جو زندگی کے دو مختلف ڈومینز میں ایک ہی ماحول میں ایک ساتھ رہتا ہے۔"

اگر سائنسدانوں کو معلوم ہوتا ہے کہ قریبی چشموں میں موجود طحالب میں ان منتقل شدہ جینوں میں سے کسی کی کمی نہیں ہے، تو وہ ایک پڑوسی چشمے سے دوسرے چشمے تک، طحالب کے ذریعے باہر کی طرف منتقل ہونے والی جینیاتی تبدیلی کی لہر کے آغاز کا مشاہدہ کر رہے ہیں۔ ہر نیا گرم تالاب تبدیلی کے دہانے پر ایک جزیرہ ہو سکتا ہے۔