ٹرانسجینک سلک کیڑے مکڑی کا ریشم کیولر سے 6 گنا زیادہ سخت گھومتے ہیں۔

دوسرے دن میں اپنی کیمپر وین کے اندر آدھی نیند کے دوران مکڑی کے جالے میں سب سے پہلے کبوتر گیا۔

چیخوں کو ایک طرف رکھتے ہوئے، میرا منطقی حصہ حیران رہ گیا کہ صرف چند گھنٹوں میں ایک ہی عجیب و غریب رینگنے والے نے اس قدر پیچیدہ — اور حیرت انگیز طور پر اچھال اور لچکدار — ویب بنا لیا ہے۔

مکڑی کا ریشم ایک قدرتی عجوبہ ہے۔ یہ سخت ہے اور نقصان کے خلاف مزاحمت کرتا ہے لیکن یہ انتہائی لچکدار بھی ہے۔ ہلکا، مضبوط، اور بایوڈیگریڈیبل، ریشم کو سرجیکل سیون سے لے کر بلٹ پروف واسکٹ تک کسی بھی چیز کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

ہم انسانی استعمال کے لیے ان میں سے زیادہ ریشم کیوں نہیں تیار کریں گے؟ مکڑیاں خوفناک حیاتیاتی مینوفیکچرنگ مشینیں ہیں۔ عجیب و غریب عنصر کو ایک طرف رکھ کر، وہ بہت جنگجو ہیں — چند سو کو ایک ساتھ رکھیں، اور جلد ہی آپ کے پاس مٹھی بھر فاتح اور بہت کم پروڈکٹ رہ جائے گا۔

تاہم، جینیاتی انجینئرنگ کی بدولت، اب ہمارے پاس مکڑیوں کے ریشم کی تیاری میں مکڑیوں کو مکمل طور پر چھوڑنے کا ایک طریقہ ہو سکتا ہے۔

In پڑھائی پچھلے ہفتے شائع ہوا، چین کی ڈونگہوا یونیورسٹی کی ایک ٹیم نے CRISPR کا استعمال جینیاتی طور پر انجنیئر ریشم کے کیڑے بنانے کے لیے کیا جو مکڑی کا ریشم تیار کر سکتے ہیں۔ نتیجے میں نکلنے والے پٹے Kevlar سے زیادہ سخت ہوتے ہیں — بلٹ پروف واسکٹ میں استعمال ہونے والا ایک مصنوعی جزو۔ مصنوعی مواد کے مقابلے میں، اس طرح کے مکڑی کا ریشم ایک بہت زیادہ بایوڈیگریڈیبل متبادل ہے جسے پیداوار کے لیے آسانی سے پیمانہ کیا جا سکتا ہے۔

یوٹاہ سٹیٹ یونیورسٹی کے ڈاکٹر جسٹن جونز، جو اس مطالعے میں شامل نہیں تھے، نے نئے ویو کو منظوری کی منظوری دی۔ اس کے نتیجے میں پیدا ہونے والا مواد "واقعی اعلیٰ کارکردگی کا حامل فائبر" ہے۔ نے کہا کرنے کے لئے سائنس.

دریں اثنا، مصنفین کے لیے، ان کی حکمت عملی مکڑی کے ریشم تک محدود نہیں ہے۔ مطالعہ نے غیر معمولی طاقت اور لچک کے ساتھ ریشم کے مواد کی تعمیر کے لیے کئی بایو فزیکل اصولوں سے پردہ اٹھایا۔

مزید تجربات ممکنہ طور پر موجودہ صلاحیتوں سے آگے اگلی نسل کے ٹیکسٹائل حاصل کر سکتے ہیں۔

کیڑے، آرتھروپوڈس، اور تاریخ

فطرت جدید مواد کے لیے بہت زیادہ متاثر کرتی ہے۔

ویلکرو لیں، وہ ہک اینڈ لوپ مواد جو آپ کے باتھ روم کے تولیوں کو لٹکا رہا ہو یا آپ کے بچے کے جوتوں کو محفوظ بنا رہا ہو۔ ہر جگہ موجود مواد تھا۔ پہلی بار سوئس انجینئر جارج ڈی میسٹرل نے 1940 کی دہائی میں تصور کیا تھا۔ ایک اضافے کے بعد اس کی پتلون کو برش کرنے کی کوشش کرتے وقت۔ خوردبین کے نیچے مزید نظر ڈالنے سے معلوم ہوا کہ گڑھے میں تیز ہکس تھے جو تانے بانے میں چھین لیتے تھے۔ ڈی میسٹرل نے پیدل سفر کی پریشانی کو آج تمام ہارڈ ویئر اسٹورز پر دستیاب ہک اینڈ لوپ فیبرک میں تبدیل کردیا۔

ایک کم کانٹے دار مثال ریشم ہے۔ سب سے پہلے قدیم چین کی طرف سے مہذب تقریباً 5,000 سال پہلے، ریشم کو جھرجھری دار، گول ریشم کے کیڑے سے کاتا جاتا ہے اور قدیم کرگھوں کا استعمال کرتے ہوئے کپڑے میں کاتا جاتا ہے۔ یہ نازک ریشم پورے مشرقی ایشیاء اور مغرب میں پھیلی ہوئی ہیں، جو کہ مشہور سلک روڈ کو قائم کرنے میں مدد کرتی ہیں۔

پھر بھی جیسا کہ کوئی بھی شخص جس کے پاس ریشمی لباس یا چادریں ہیں وہ جان جائیں گے، یہ ناقابل یقین حد تک نازک مواد ہیں جو آسانی سے چیر کر ٹوٹ جاتے ہیں۔

ریشم کے کیڑے کے ریشم کے ساتھ ہمیں جن چیلنجوں کا سامنا ہے وہ زیادہ تر مواد کے ذریعہ مشترکہ ہیں۔

ایک مسئلہ طاقت کا ہے: وقت گزرنے کے ساتھ ساتھ مواد کو کتنا کھینچا جاسکتا ہے۔ دھونے کے بعد قدرے سکڑے ہوئے سویٹر کو جھکانے کا تصور کریں۔ ریشوں کی طاقت جتنی کم ہوگی، لباس کے اپنی شکل برقرار رکھنے کا امکان اتنا ہی کم ہوگا۔ دوسرا مسئلہ سختی کا ہے۔ سیدھے الفاظ میں، یہ ہے کہ ٹوٹنے سے پہلے مواد کتنی توانائی جذب کر سکتا ہے۔ ایک پرانا سویٹر صرف ایک ٹگ کے ساتھ آسانی سے سوراخ کر دے گا۔ دوسری طرف، کیولر، ایک بلٹ پروف مواد، لفظی طور پر گولیاں لے سکتا ہے۔

ٹیم نے کہا کہ بدقسمتی سے، آج کے انجینئرڈ مواد میں دونوں خصوصیات باہمی طور پر خصوصی ہیں۔

تاہم، فطرت کے پاس ایک حل ہے: مکڑی کا ریشم مضبوط اور سخت ہے۔ مسئلہ آرتھروپوڈس کو ایک محفوظ اور موثر ماحول میں ریشم پیدا کرنے کے لیے جھگڑ رہا ہے۔ یہ جانور شیطانی شکاری ہیں۔ قید میں ایک سو ریشم کے کیڑے سکون سے گلے مل سکتے ہیں۔ سو مکڑیاں ایک ساتھ پھینک دیں اور آپ کو خون کی ہولی ملے گی جس میں سے صرف ایک یا دو زندہ رہ جائیں گے۔

مکڑی کے کیڑے کا رحم

کیا ہوگا اگر ہم بہترین ریشم کے کیڑے اور مکڑیوں کو یکجا کر سکیں؟

سائنسدان ہیں طویل عرصے سے چاہتے تھے انجینئر ایک"پیارا ملناجینیاتی انجینئرنگ کی مدد سے دو پرجاتیوں کی تاریخ۔ نہیں، یہ کراس اسپیس روم کام نہیں ہے۔ بنیادی خیال یہ ہے کہ جینیاتی طور پر ریشم کے کیڑوں کو مکڑی کا ریشم پیدا کرنے کی صلاحیت سے نوازا جائے۔

لیکن مکڑی ریشم کے پروٹین کو انکوڈنگ کرنے والے جین بڑے ہوتے ہیں۔ یہ ان کو قدرتی خلیات پر غالب آئے بغیر اور ان کے ناکام ہونے کا باعث بننے کے بغیر دوسری مخلوقات کے جینیاتی کوڈ میں جام کرنا مشکل بنا دیتا ہے۔

یہاں، ٹیم نے سب سے پہلے ریشم کی کم سے کم ساخت کا شکار کرنے کے لیے ایک کمپیوٹیشنل طریقہ استعمال کیا۔ نتیجے میں ماڈل نے ریشم کے کیڑے اور مکڑیوں کے درمیان ریشم پروٹین کے فرق کو نقشہ بنایا۔ خوش قسمتی سے، دونوں انواع ایک جیسے پروٹین ڈھانچے میں سے ریشوں کو گھماتی ہیں — جنہیں پولیامائیڈ فائبر کہتے ہیں — حالانکہ ہر ایک مختلف پروٹین کے اجزاء پر مبنی ہے۔

قسمت کا ایک اور حصہ مشترکہ اناٹومی ہے۔ ٹیم نے کہا کہ "گھریلو ریشم کے کیڑے اور مکڑی کے ریشم کے غدود میں نمایاں طور پر ایک جیسے جسمانی اور کیمیائی ماحول کی نمائش ہوتی ہے۔"

ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے، انہوں نے ایک اہم جز کی نشاندہی کی جو ریشم کی طاقت اور جفاکشی کو بڑھاتا ہے- ایک نسبتاً چھوٹا ریشم پروٹین، MiSp، جس میں پایا جاتا ہے۔ Araneus ventricosus مشرقی ایشیا سے مکڑیاں

CRISPR-Cas9 کے ساتھ، ایک جین ایڈیٹنگ ٹول، ٹیم نے پھر MiSp کے لیے ریشم کے کیڑوں میں کوڈنگ کرنے والے جینز کو شامل کیا۔ اس کو پورا کرنا ایک تکنیکی ڈراؤنا خواب تھا، جس کی ضرورت تھی۔ سینکڑوں ہزاروں ریشم کے کیڑے کے انڈوں میں مائیکرو انجیکشن لگاتے ہیں تاکہ ان کے ریشم گھومنے والے غدود میں ترمیم کی جا سکے۔ سنٹی چیک کے طور پر، ٹیم نے ایک جین بھی شامل کیا جس نے ریشم کے کیڑوں کی آنکھیں خوفناک حد تک سرخ کر دیں، جو کامیابی کا اشارہ دیتی ہے۔

مطالعہ مصنف Junpeng Mi "رقص کیا اور عملی طور پر بھاگ کر" مرکزی مصنف، ڈاکٹر مینگ کنگ کے دفتر کے پاس گیا۔ "مجھے وہ رات واضح طور پر یاد ہے، کیونکہ جوش نے مجھے بیدار رکھا،" ایم آئی نے کہا۔

نتیجے میں کیڑے مکڑی کے ریشم کیولر سے تقریباً چھ گنا زیادہ سخت ہیں لیکن پھر بھی لچکدار ہیں۔ جونز نے کہا، یہ حیران کن ہے، کیونکہ MiSp استعمال کرنے والے ریشے ہمیشہ کھینچے نہیں ہوتے۔ بونس کے طور پر، ریشم کے کیڑے قدرتی طور پر ریشوں کو مضبوط کرنے کے لیے ایک قسم کی حفاظتی کوٹنگ کا سپرے کرتے ہیں۔ اس نے انہیں ممکنہ طور پر بنایا زیادہ پائیدار پچھلے مصنوعی طور پر بنائے گئے مکڑی کے ریشم کے مقابلے میں۔

ٹیم طبی سیون کے لیے حیاتیاتی اعتبار سے ہم آہنگ ریشم کو ڈیزائن کرنے کے لیے اپنے کمپیوٹیشنل ماڈل کو مزید تلاش کر رہی ہے۔ اس سے آگے وہ مزید تخلیقی ہونے کی امید کرتے ہیں۔ مصنوعی حیاتیات کے ماہرین طویل عرصے سے مصنوعی امینو ایسڈ تیار کرنا چاہتے ہیں (وہ مالیکیولر ٹکڑے جو پروٹین بناتے ہیں)۔ اگر ہم بایوڈیگریڈیبل کپڑوں میں مصنوعی امینو ایسڈ شامل کریں تو کیا ہوگا؟

ایم آئی نے کہا، "ایک سو سے زیادہ انجنیئرڈ امینو ایسڈز کا تعارف انجینئرڈ اسپائیڈر سلک ریشوں کے لیے بے پناہ صلاحیت رکھتا ہے۔

تصویری کریڈٹ: جونپینگ ایم آئی، کالج آف بائیولوجیکل سائنس اینڈ میڈیکل انجینئرنگ، ڈونگہوا یونیورسٹی، شنگھائی، چین

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://singularityhub.com/2023/09/26/transgenic-silkworms-spin-spider-silk-6x-tougher-than-kevlar/