تعارف
اپنی آنکھیں بند کریں اور بیکٹیریا کا تصور کریں۔ شاید آپ ہماری آنت کی تصویر بنا رہے ہیں۔ Escherichia کولی، یا اسٹیفیلوکوکس کی چمکدار سنہری گیندیں، یا لائم بیماری اسپیروکیٹس کے کارک سکرونگ رنگلیٹس۔ پرجاتیوں اور اس کی شکل سے قطع نظر، امکان یہ ہے کہ آپ کے دماغ کی آنکھ ایک خلیے، یا شاید کئی آزاد جاندار خلیے بناتی ہے۔
مائکرو بایولوجسٹ کا کہنا ہے کہ اس تصویر کے ساتھ مسئلہ جولیا شوارٹزمین، کیا یہ اس بات کی عکاسی نہیں کرتا ہے کہ زیادہ تر بیکٹیریا کیسے زندہ رہتے ہیں۔ اکثر، بیکٹیریا چپچپا مالیکیولز کا استعمال کرتے ہوئے خود کو سطح پر لنگر انداز کرتے ہیں، اندر بڑھتے ہیں۔ بڑے، مستحکم اجتماعات بائیو فلم کہتے ہیں۔ آپ کے دانتوں پر تختی ایک بائیو فلم ہے؛ اسی طرح کیتھیٹرز پر بھی انفیکشن ہوتے ہیں، تالاب کی گندگی کا پتلا سبز اور آپ کے باتھ ٹب کی نالی کو بند کرنے والی بندوق۔
لیکن شوارٹزمین کا حالیہ کام، جو اس نے لیب میں پوسٹ ڈاکٹریٹ فیلو کے طور پر کیا۔ اوٹو کورڈیرو میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹکنالوجی میں، یہ ظاہر کرتا ہے کہ کھلے سمندر میں تیرنے والے بیکٹیریا بھی، جن میں بڑے گروہوں کی تشکیل کے لیے لنگر اندازی کی جگہ نہیں ہے، ملٹی سیلولر شکلوں میں موجود ہے۔
"ہم نے ان ڈھانچے کو دیکھا جو صرف ناقابل یقین تھے،" انہوں نے کہا۔
جیسا کہ Schwartzman، Cordero اور ان کے ساتھیوں نے ان میں دکھایا میں حالیہ کاغذ موجودہ حیاتیاتیہ ملٹی سیلولر شکلیں اس لیے پیدا ہوئیں کیونکہ بیکٹیریا نے زندگی کا دور اس سے کہیں زیادہ پیچیدہ بنا دیا جو عام طور پر یونی سیلولر جانداروں میں دیکھا جاتا ہے۔
رات کے کھانے کے لئے کمپنی
شوارٹزمین سمندری بیکٹیریا میں کثیر خلوی صلاحیت کے بارے میں ان دریافتوں پر پہنچے جب کچھ اور بنیادی کے بارے میں جاننے کی کوشش کی گئی: وہ کیسے کھاتے ہیں۔
کھلے سمندر میں، اکثر سمندری جرثوموں کے لیے توانائی کا واحد ذریعہ ایک جیلیٹنس کاربوہائیڈریٹ ہوتا ہے جسے الجنیٹ کہتے ہیں۔ گلوکوز، فریکٹوز اور دیگر سادہ شکروں کے برعکس جو آسانی سے خلیے کی جھلی کو عبور کر سکتے ہیں، الگنیٹ لمبے، کوائل شدہ تاروں سے بنا ہوتا ہے جو اکثر ان پر کھانے والے بیکٹیریا سے بڑا ہوتا ہے۔ شوارٹزمین اس بارے میں مزید جاننا چاہتا تھا کہ بیکٹیریا کس طرح مؤثر طریقے سے کھانا کھاتے ہیں، کیونکہ وہ الجینیٹ کو توڑنے کے لیے جو ہضم انزائمز خارج کرتے ہیں وہ آسانی سے پتلا اور کھلے سمندر کے پانیوں میں بہہ جاتے ہیں۔
یہی وجہ ہے کہ اس نے اور کورڈیرو کی لیب میں ایک اور پوسٹ ڈاکٹر علی ابراہیمی نے چمکدار سمندری بیکٹیریم کی نشوونما کی پیمائش شروع کردی Vibrio splendidus الجنیٹ سے لدے گرم شوربے کے فلاسکس میں۔ مائیکروبائیولوجی کے بہت سے تجربات میں، سائنس دان جرثوموں کو غذائی اجزا کا ایک سمورگاس بورڈ فراہم کرتے ہیں تاکہ خلیوں کو جلد سے جلد تقسیم ہونے کی ترغیب دی جا سکے، لیکن شوارٹزمین اور ابراہیمی کے فلاسکس نے مجبور کیا۔ ویبرو بیکٹیریا نسبتاً کم مقدار میں بڑے سائز کے الگنیٹ پولیمر پر قائم رہتے ہیں، جیسا کہ وہ سمندر میں کرتے ہیں۔
اس کے باوجود جب شوارٹزمین نے ڈیٹا اکٹھا کرنا شروع کیا تو اس نے سوچا کہ اس نے ایک دوکھیباز غلطی کی ہے۔ جیسے جیسے بیکٹیریا بڑھتے جاتے ہیں، وہ صاف، عنبر کے رنگ کے کلچر شوربے کو گندے سٹو میں تبدیل کر دیتے ہیں۔ دھندلاپن کی پیمائش کرکے، شوارٹزمین فلاسک میں موجود جرثوموں کی تعداد کو بڑھا سکتا ہے اور اس بات کا اندازہ لگانے کے لیے کہ خلیے کتنی تیزی سے تقسیم ہو رہے ہیں، ترقی کا منحنی خطوط بنا سکتا ہے۔ بیکٹیریا کے ماہرین کئی دہائیوں سے اس طرح ترقی کی شرح کا تخمینہ لگا رہے ہیں۔ پوسٹ ڈاک کے طور پر، شوارٹزمین نے گنتی گنوائی تھی کہ اس نے کئی سالوں میں کتنی بار ایسا کیا تھا۔
اس کے لیے ترقی کا وکر ویبرو ثقافتوں نے، تاہم، معمول کی آسانی سے بڑھتی ہوئی لکیر کو نہیں دکھایا بلکہ رولر کوسٹر کے ٹریک کی طرح ایک ہچکولے دار جھٹکا دکھایا۔ اس سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے کہ اس نے کتنی بار اس عمل کو دہرایا، بیکٹیریا نے شوربے میں متوقع بادل نہیں پیدا کیا۔
ایک مائکروسکوپک سنو گلوب
یہ چیک کرنے کے لیے کہ کیا ہو رہا ہے، شوارٹزمین نے کلچر سلوشن کا ایک قطرہ شیشے کی مائیکروسکوپ سلائیڈ پر جمع کیا اور 40 گنا میگنیفیکیشن پر لینس کے ذریعے جھانکا۔ اس نے اور ابراہیمی نے جو کچھ دیکھا وہ انفرادی طور پر نہیں تھا۔ ویبرو بلکہ خوبصورت، تہہ دار اوربس جو سینکڑوں یا ہزاروں بیکٹیریا پر مشتمل ہوتے ہیں جو ایک ساتھ رہتے ہیں۔
"یہ صرف بیکٹیریا کا بلاب نہیں تھا،" شوارٹزمین نے کہا۔ "یہ ایک کروی چیز ہے، اور آپ بیچ میں خلیات کو ملاتے ہوئے دیکھ سکتے ہیں۔"
مزید کام سے پتہ چلتا ہے کہ کھوکھلے دائرے تھے۔ ویبروسمندر میں کھانے کے پیچیدہ چیلنج کا حل۔ ایک انفرادی بیکٹیریا صرف اتنا ہی انزائم پیدا کر سکتا ہے۔ alginate کو توڑنا بہت زیادہ تیزی سے جاتا ہے جب ویبرو ایک ساتھ کلسٹر کر سکتے ہیں. شوارٹزمین کا کہنا ہے کہ یہ ایک جیتنے والی حکمت عملی ہے۔ اگر بہت زیادہ ہیں۔ ویبرو، بیکٹیریا کی تعداد دستیاب الجنیٹ سے زیادہ ہے۔
بیکٹیریا نے ایک زیادہ پیچیدہ زندگی سائیکل تیار کرکے اس مسئلے کو حل کیا۔ بیکٹیریا تین الگ الگ مراحل میں رہتے ہیں۔ سب سے پہلے، ایک انفرادی خلیہ بار بار تقسیم ہوتا ہے اور بیٹی کے خلیے بڑھتے ہوئے گچھوں میں لپٹے رہتے ہیں۔ دوسرے مرحلے میں، جمع شدہ خلیے اپنے آپ کو ایک کھوکھلے کرہ میں دوبارہ ترتیب دیتے ہیں۔ سب سے باہر کے خلیے اپنے آپ کو ایک دوسرے سے چپکتے ہیں، جو ایک خوردبین برف کے گلوب کی طرح کچھ بناتے ہیں۔ اندر کے خلیے زیادہ متحرک ہو جاتے ہیں، تیراکی کرتے ہیں کیونکہ وہ پھنسے ہوئے الجنیٹ کو کھاتے ہیں۔ تیسرے مرحلے میں، ٹوٹنے والی بیرونی تہہ پھٹ جاتی ہے، جس سے اچھی طرح سے کھلائے جانے والے اندرونی خلیات سائیکل کو نئے سرے سے شروع کرنے کے لیے چھوڑ دیتے ہیں۔
اثر میں ، ویبرو خلیوں کا ایک متفاوت مرکب بن جاتا ہے، بیکٹیریا ہر مرحلے میں اپنے رویے کو کنٹرول کرنے کے لیے مختلف جین استعمال کرتے ہیں۔ جب خلیے ڈھانچے میں اپنے پڑوسیوں کے ساتھ تعامل کرتے ہیں تو جو چیز سامنے آتی ہے وہ ہے "پیچیدگی کی ایک حیرت انگیز مقدار"، Schwartzman نے کہا، جو جنوری میں یونیورسٹی آف سدرن کیلیفورنیا میں اپنی لیب شروع کر رہی ہے۔ "بیکٹیریا مسلسل اپنے ماحول سے معلومات لے رہے ہیں، اور بعض اوقات وہ ماحول کو تبدیل کرنے والے طریقوں سے جواب دیتے ہیں۔"
اس پیچیدگی کی ادائیگی ہوتی ہے۔ ویبرو کئی طریقوں سے. ایک کثیر خلوی مرحلے کو شامل کرنے کے لیے اپنی زندگی کے چکر میں ردوبدل کرکے، بیکٹیریا الجنیٹ کو مؤثر طریقے سے ہضم کر سکتے ہیں: ان کی تعداد بڑھ جاتی ہے، اور کھوکھلا خول انزائمز کو مرتکز کرنے میں مدد کرتا ہے۔ دریں اثنا، کمیونٹی کی ساخت بہت زیادہ خلیوں کو پیدا ہونے سے روکتی ہے۔ خول میں موجود خلیے دوبارہ پیدا ہونے کا موقع کھو دیتے ہیں، لیکن ان کا ڈی این اے بہرحال اگلی نسل میں زندہ رہتا ہے، کیونکہ مدار کے تمام خلیے کلون ہوتے ہیں۔
ملٹی سیلولرٹی کتنی عام ہے؟
کام کے مطابق "ایک خوبصورت کاغذ" ہے۔ جورڈی وین گیسٹلجو یورپی مالیکیولر بائیولوجی لیبارٹری میں مائکروبیل ڈیولپمنٹ کے ارتقاء کا مطالعہ کرتا ہے اور اس تحقیق میں شامل نہیں تھا۔ وان گیسٹل کا کہنا ہے کہ نتائج اس خیال کو تقویت دیتے ہیں کہ، استثناء کے بجائے، مائکروبیل گروپ کا رہنا معمول ہے۔
انہوں نے کہا کہ "یہ اس طرح کے سادہ بیکٹیریا میں زندگی کے چکر کی پیچیدگی کو خوبصورتی سے بیان کرتا ہے۔"
اناہیت پینیشینآسٹریلیا کی Macquarie یونیورسٹی کے ایک مائکرو بایولوجسٹ کا کہنا ہے کہ Schwartzman اور Cordero کا کام بیکٹیریا کے بارے میں پیشگی تصورات کے لیے ایک مفید چیلنج پیش کرتا ہے۔ "یہ ہماری سمجھ میں کندہ ہے کہ ایک جرثومہ صرف ایک خلیہ ہے،" انہوں نے کہا، اور اس کے نتیجے میں، محققین اکثر ایسے پیچیدہ طرز عمل کی تلاش نہیں کرتے جو مائکروبیل زندگی پر حاوی ہو سکتے ہیں۔ "یہ ایسا ہے جیسے کسی پودے کے بیج یا بیضہ کو دیکھنا اور یہ اندازہ لگانے کی کوشش کرنا کہ پورا پودا کیسا ہے۔"
نیا ویبرو تلاش کرنے سے جرثوموں کی بڑھتی ہوئی فہرست میں اضافہ ہوتا ہے جو اپنی زندگی کے کم از کم حصے کے لیے ملٹی سیلولر بن سکتے ہیں۔ پچھلے سال، جارجیا انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کے محققین نے رپورٹ کیا کہ ان کی لیبارٹری میں یونی سیلولر خمیر تیار ہوا کثیر خلوی شکل صرف دو سالوں میں. اور اکتوبر میں، جاپان میں محققین ان کی دریافت کا اعلان کیا بیکٹیریا کی جو غاروں کی دیواروں پر ملٹی سیلولر ڈھانچے میں بڑھتے ہیں؛ جب چٹانیں زیر زمین ندیوں میں ڈوب جاتی ہیں، تو ڈھانچے دوسرے مقامات پر نوآبادیاتی بنانے کے لیے بیج جیسے مخصوص خلیات کو نکال دیتے ہیں۔
Schwartzman اور van Gestel دونوں کا خیال ہے کہ کثیر خلوی صلاحیت کی صلاحیت زندگی کی تاریخ کے اوائل میں تیار ہوئی اور بیکٹیریا کے قدیم کزنز، آثار قدیمہ کے ساتھ مشترک ہے، جو یونیسیلولر بھی معلوم ہوتے ہیں۔ وہ سوچتے ہیں کہ یہ صرف وقت کی بات ہے جب تک کہ محققین کو اسی طرح کی خصوصیات والی دوسری نسلیں مل جائیں - اور شوارٹزمین نے پہلے ہی تلاش کرنا شروع کر دیا ہے۔
جیمز شاپیرو۔شکاگو یونیورسٹی سے ریٹائرڈ مائکرو بایولوجسٹ، کو اس بات میں کوئی شک نہیں ہے کہ وہ اسے تلاش کر لیں گی۔
1980 کی دہائی کے آغاز سے، شاپیرو اور دیگر مائکرو بایولوجی کی روشنیاں جیسے بونی باسلر پرنسٹن یونیورسٹی میں دکھایا گیا کہ اچھی طرح سے مطالعہ کیے جانے والے بیکٹیریا کا واحد خلوی طرز زندگی اکثر مصنوعی فلاسک ماحول کا نمونہ ہوتا ہے جس میں وہ اگائے گئے تھے۔ میں ایک 1998 آرٹیکل میں مائکرو بایولوجی کا سالانہ جائزہ، شاپیرو نے دلیل دی کہ بیکٹیریا یون سیلولر اکیلے نہیں ہیں۔ "میں اس نتیجے پر پہنچا کہ بنیادی طور پر تمام بیکٹیریا ملٹی سیلولر جاندار ہیں،" انہوں نے کہا۔
اپنے چار دہائیوں کے کیریئر کے دوران، شاپیرو نے دیکھا کہ اس کا مفروضہ تقریباً غیر متعصبانہ سے ناقابل تردید میں بدل گیا۔ "پہلے، میں نے صرف توجہ حاصل کی، لیکن اب یہ روایتی حکمت بن گیا ہے،" انہوں نے کہا۔ "ملٹی سیلولرٹی بیکٹیریا کی موروثی خاصیت ہے۔"
ایڈیٹر کا نوٹ: کورڈیرو مائکروبیل ایکو سسٹم کے اصولوں پر سائمنز تعاون کے شریک ڈائریکٹر ہیں۔ Schwartzman، Cordero اور ان کے ساتھیوں کی تحقیق کو سائمنز فاؤنڈیشن نے اس تعاون کے ذریعے سپورٹ کیا، جو اس ادارتی طور پر آزاد میگزین کو بھی سپانسر کرتا ہے۔
