یہ سمندری کیڑا سورج کی کرنوں سے مونگلو کو کیسے بتا سکتا ہے | کوانٹا میگزین

نیپلز کی خلیج میں گرمیوں کی ایک رات میں، کیڑوں کے گروہ سمندری گھاس سے اوپر کی طرف تیرتے ہوئے چاند کی روشنی میں پانی کی سطح کی طرف آتے تھے۔ کچھ عرصہ پہلے، مخلوقات نے ایک خوفناک جنسی میٹامورفوسس شروع کیا: ان کا نظام انہضام مرجھا گیا، اور ان کے تیرنے کے پٹھوں میں اضافہ ہوا، جب کہ ان کے جسم انڈے یا سپرم سے بھر گئے۔ انگلی کی لمبائی والی مخلوق، جو اب جنسی خلیات کے پٹھوں کے تھیلوں سے تھوڑی زیادہ ہے، یک جہتی میں سطح پر پھڑپھڑاتی ہے اور چند گھنٹوں کے دوران، ایک عجیب شادی کے رقص میں ایک دوسرے کے گرد چکر لگاتی ہے۔ انہوں نے بے شمار انڈے اور نطفہ خلیج میں چھوڑے - اور پھر چاندنی والٹز کیڑوں کی موت پر ختم ہوا۔

سمندری برسٹل ورم Platynereis dumerilii ساتھی ہونے کا صرف ایک موقع ملتا ہے، اس لیے اس کا آخری رقص سولو نہ ہوتا۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ ایک ہی وقت میں بہت سے کیڑے جمع ہوتے ہیں، انواع اپنے تولیدی وقت کو چاند کے چکروں کے ساتھ ہم آہنگ کرتی ہے۔

ایک پانی کے اندر کیڑا کیسے بتا سکتا ہے کہ چاند کب سب سے زیادہ روشن ہے؟ ارتقاء کا جواب ایک مالیکیول کے ذریعہ ایک عین مطابق آسمانی گھڑی کا زخم ہے جو چاند کی کرنوں کو محسوس کر سکتا ہے اور کیڑوں کی تولیدی زندگی کو قمری مراحل سے ہم آہنگ کر سکتا ہے۔

کسی نے کبھی نہیں دیکھا تھا کہ ان میں سے ایک چاندنی مالیکیول کیسے کام کرتا ہے۔ تاہم حال ہی میں شائع ہونے والی ایک تحقیق میں فطرت، قدرت مواصلات، جرمنی میں محققین مختلف ڈھانچے کا تعین کیا کہ برسٹل ورمز میں ایسا ہی ایک پروٹین اندھیرے اور سورج کی روشنی میں لیتا ہے۔ انہوں نے بائیو کیمیکل تفصیلات کو بھی بے نقاب کیا جو اس بات کی وضاحت کرنے میں مدد کرتی ہے کہ پروٹین روشن سورج کی کرنوں اور نرم مونگلو کے درمیان کیسے فرق کرتا ہے۔

یہ پہلا موقع ہے کہ سائنسدانوں نے کسی بھی پروٹین کی سالماتی ساخت کا تعین کیا ہے جو چاند کے مراحل سے حیاتیاتی گھڑی کو ہم آہنگ کرنے کے لیے ذمہ دار ہے۔ بائیو کیمسٹ نے کہا کہ "میں کسی دوسرے نظام سے واقف نہیں ہوں جس کو اس حد تک نفاست کے ساتھ دیکھا گیا ہو"۔ برائن کرین کارنیل یونیورسٹی کے، جو نئی تحقیق میں شامل نہیں تھے۔

اس طرح کی دریافتیں انسانوں سمیت کئی قسم کی مخلوقات کی فزیالوجی سے متعلق ہو سکتی ہیں۔ "ہمارے پاس کوئی دوسری مثال نہیں ہے جہاں ہم ان میکانزم کو اس طرح کے مالیکیولر تفصیل سے سمجھتے ہیں،" کہا ایوا ولفجرمنی کی جوہانس گٹن برگ یونیورسٹی آف مینز کے ایک بایو کیمسٹ جو اس مقالے کے شریک مصنفین میں سے ایک ہیں۔ "یہ مطالعات ہمیں یہ جاننے میں مدد کرتے ہیں کہ چاند کی روشنی کے آسکیلیٹر اور چاند کے مراحل کے ساتھ ہم آہنگی کیسے کام کر سکتی ہے۔"

اگرچہ ہم آج صبح کی پہلی روشنی کی بجائے الارم کلاک کی آواز پر زیادہ بیدار ہوتے ہیں، لیکن ہمارے جسم اب بھی سورج کے ساتھ وقت رکھتے ہیں۔ انسانوں میں، بہت سے دوسرے جانوروں کی طرح، جدید ترین حیاتیاتی گھڑیاں جنہیں سرکیڈین کلاک کہتے ہیں، جسم کی تال کو صبح اور رات کی دھڑکنوں سے ہم آہنگ کرتے ہیں۔ کرپٹو کروم پروٹین بہت سے جانداروں کی سرکیڈین گھڑیوں کے اہم ٹکڑے ہیں، یا تو روشنی کو محسوس کرتے ہیں، جیسا کہ پودوں میں، یا دوسرے پروٹین کے ساتھ ہم آہنگی کرتے ہیں، جیسا کہ انسانوں میں۔

اگرچہ سورج کے مقابلے میں سیکڑوں ہزاروں گنا زیادہ بیہوش ہے، چاند بھی ایک باقاعدہ شیڈول کے مطابق زمین کو روشن کرتا ہے۔ ایک مکمل سائیکل، نئے چاند سے پورے چاند تک اور دوبارہ واپس، 29.5 دن تک رہتا ہے۔ بہت سے جاندار، خاص طور پر مختلف قسم کی سمندری زندگی، اس قمری کیلنڈر کو ایک قابل اعتماد گھڑی کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔ مرجان، mussels، سمندری کیڑے اور یہاں تک کہ کچھ مچھلیوں کو ان کی تولیدی سرگرمی کو چاند کے مراحل کے مطابق کرنے کے لیے جانا جاتا ہے۔

اپنی سرکلونر گھڑیوں کو ہم آہنگ کرنے کے لیے، جانداروں کو کسی نہ کسی طرح چاند کی روشنی کو محسوس کرنا چاہیے اور اسے سورج کی روشنی سے ممتاز کرنا چاہیے، جو کہ بنیادی طور پر ایک ہی قسم کی روشنی ہے، صرف اس سے کہیں زیادہ شدید۔ بالکل وہی جو خلیات ایک قمری کیلنڈر کو برقرار رکھنے کا انتظام کرتے ہیں - سورج کی روشنی سے نہ صرف چاند کی روشنی بلکہ نئے چاند سے پورے چاند کو بھی پہچاننا - اب بھی بڑی حد تک پراسرار ہے۔

حال ہی میں، سائنس دانوں نے یہ سوچنا شروع کر دیا ہے کہ کیا کرپٹو کروم چاند کی گھڑیوں میں شامل ہو سکتے ہیں، جیسا کہ وہ سرکیڈین تال میں ہیں۔ 2007 میں، سائنسدانوں نے پایا کچھ مرجانوں میں اشارے، جس نے روشنی کے نیچے زیادہ فعال طور پر کرپٹو کروم پروٹین کا اظہار کیا۔

کچھ سال پہلے، ولف نے کرونوبیولوجسٹ کے ساتھ شمولیت اختیار کی۔ کرسٹن ٹیسمار-رائبل یونیورسٹی آف ویانا کی میکس پیروٹز لیبز کی ترقی کے لیے P. dumerilii چونکہ یہ اپنے پنروتپادن کو چاند کے مراحل سے ہم آہنگ کرتا ہے۔ انہوں نے ثابت کیا کہ L-Cry نامی روشنی کو محسوس کرنے والا کرپٹو کروم کیڑے کی قمری گھڑی کا ایک اہم ٹکڑا ہے۔ ان کی ٹیم کا کام، 2022 میں شائع، نے دکھایا کہ پروٹین سورج کی روشنی کے ساتھ ساتھ چاند کی روشنی سے تاریکی میں فرق کر سکتا ہے۔

تاہم، یہ واضح نہیں تھا کہ پروٹین کیسے کام کرتا ہے۔ درحقیقت، حیاتیاتی کیمیائی سطح پر کسی ایک جاندار کی سرکلونر گھڑی کو نہیں سمجھا گیا۔

ولف نے کہا، "اسے کافی نظر انداز کیا گیا ہے۔ "اس معمولی چاندنی سگنل کو سنجیدگی سے نہیں لیا گیا ہے۔ یہ ہمیشہ سورج بمقابلہ اندھیرا تھا۔"

یہ جاننے کے لیے کہ L-Cry کیسے کام کرتا ہے، محققین اس بات پر گرفت کرنا چاہتے تھے کہ روشنی کے سامنے آنے پر اس کا ڈھانچہ کیسے تبدیل ہوتا ہے۔ بھیڑیا نے کیڑا ایل کرائی پروٹین یونیورسٹی آف کولون بھیج دیا تاکہ ان کی تصویر کشی کی جا سکے۔ ایلمر بہرمنکی ساختی بائیو کیمسٹری لیب، جو حساس، عارضی پروٹینوں میں مہارت رکھتی ہے۔ لیکن بہرمن کی تجربہ کار ٹیم نے برسوں تک جدوجہد کی کہ L-Cry کو ان کے کریو الیکٹران مائیکروسکوپ کے ذریعے اچھی طرح سے برتاؤ کر سکے۔

وہ اس وقت نہیں جانتے تھے، لیکن روشنی نمونوں میں چھپ رہی تھی۔ "شاید ڈیڑھ سال تک، جب ہم نے سوچا کہ ہم اندھیرے میں کام کر رہے ہیں، ہم اتنے اندھیرے میں نہیں تھے،" بہرمن نے کہا۔ دروازے کے ہر شگاف کو ڈھانپنے اور سیاہ سلکان ٹیپ سے ایل ای ڈی ٹمٹمانے کے بعد، آخرکار انہیں ایک واضح تصویر مل گئی۔

اندھیرے میں، P. dumeriliiکے L-Cry پروٹین باؤنڈ جوڑوں کے طور پر تیار ہوتے ہیں جنہیں ڈائمر کہتے ہیں۔ جب وہ تیز سورج کی روشنی سے متاثر ہوتے ہیں، تو ڈائمر دوبارہ دو مونومر میں ٹوٹ جاتے ہیں۔

کرین نے کہا کہ یہ اس کے برعکس ہے جس طرح روشنی کو محسوس کرنے والے کرپٹو کروم پودوں میں اندھیرے سے سورج کی روشنی کو بتاتے ہیں۔ پلانٹ کریپٹو کروم سورج کی روشنی میں گروپ کرتے ہیں اور اندھیرے میں الگ ہوجاتے ہیں۔

L-Cry کی چاندنی کی شکل کو ان تجربات میں براہ راست نہیں پکڑا گیا تھا، لیکن dimer ڈھانچے کی نئی تفہیم سے پتہ چلتا ہے کہ L-Cry چاند کی روشنی کو سورج کی روشنی سے کیسے ممتاز کرتا ہے۔ پروٹین کی چاندنی کی شکل صرف تاریک ڈائمر سے بنائی جا سکتی ہے - نہ کہ آزاد تیرتی سورج کی روشنی کی شکل سے۔ اس سے یہ بتانے میں مدد ملتی ہے کہ کیڑے کیسے چاندنی کے لیے فجر اور شام کی مدھم روشنی کو سمجھنے سے گریز کرتے ہیں۔

اگرچہ یہ مطالعہ ایک جانور میں صرف ایک پروٹین پر توجہ مرکوز کرتا ہے، لیکن یہ سوچنے کی وجہ ہے کہ قمری وقت کا یہ طریقہ کار ایک ارتقائی کہانی کا حصہ ہے جو برسٹل ورم کے المناک چاندنی رومانس سے آگے ہے۔ کرین نے کہا کہ "یہ بالکل ممکن ہے کہ دیگر قسم کے کرپٹو کروم بھی اس قسم کے میکانزم کو استعمال کرتے ہیں۔"

دوسرے جانوروں کے ماہانہ تولیدی چکر ہوتے ہیں، حالانکہ ضروری نہیں کہ وہ براہ راست چاند سے جڑے ہوں۔ Tessmar-Raible نے کہا، مثال کے طور پر، ہم انسانوں کے پاس ایک سائیکل ہے جس کی لمبائی قمری سائیکل کے برابر ہے۔ "حیض کا دور، فی تعریف، ایک ماہانہ آسکیلیٹر ہے۔"

انسانی ماہواری کو ہم آہنگ کرنے میں چاند کے مراحل کا کوئی بھی ممکنہ کردار ہے۔ انتہائی متنازعہ. اس کے باوجود، حیض، مہینے اور چاند etymological جڑوں سے زیادہ حصہ لے سکتے ہیں۔ Tessmar-Raible نے کہا کہ برسٹل ورم ہارمونز جو قمری مراحل کے ساتھ مطابقت پذیر ہوتے ہیں انسانوں میں قریبی کزن ہوتے ہیں۔ "مجھے نہیں لگتا کہ یہ کہنا بہت دور کی بات ہے کہ کیڑے انسانوں میں ماہانہ تولیدی وقت کے لیے راہ ہموار کر سکتے ہیں۔" شاید ہماری جدید 28 دن کی تالیں ارتقائی باقیات ہیں، جو پرانے سیلولر کلاک ورک کے ٹکڑوں سے جڑی ہوئی ہیں، جو کچھ اتھلے پرائمری سمندر میں، ایک بار سمندری کیڑوں کو چاند کے چکر میں وقت رکھنے میں مدد کرتی تھیں۔

Quanta ہمارے سامعین کی بہتر خدمت کے لیے سروے کا ایک سلسلہ کر رہا ہے۔ ہماری لے لو حیاتیات ریڈر سروے اور آپ کو مفت جیتنے کے لیے داخل کیا جائے گا۔ Quanta پنی