جب بھی میں دستانہ پکڑتا ہوں اور محسوس کرتا ہوں کہ یہ مخالف ہاتھ کے لیے ہے تو میں مایوس ہو جاتا ہوں۔
لیکن مصنوعی حیاتیات کے ماہرین کے نزدیک یہ جھنجھلاہٹ ایک حیاتیاتی نرالا ہے جو دوا کو تبدیل کرنے میں مدد کر سکتی ہے۔ دیرپا ادویات کے بارے میں سوچیں جو دن میں تین بار کے بجائے مہینے میں ایک بار لی جا سکتی ہیں۔ یا بائیو مالیکیول پر مبنی تشخیصی ٹولز جو جسم کے اندر موجود ہوتے ہیں تاکہ ابھرتے ہوئے کینسر یا دیگر دائمی بیماریوں پر نظر رکھیں، جسم کے میٹابولزم سے قبل از وقت صاف ہونے کے خوف کے بغیر۔
اس سے بھی زیادہ جرات مندانہ، حیاتیات کا "آئینے کا طول و عرض" مصنوعی زندگی کی شکلوں کو انجینئر کرنے کے لئے ایک سپرنگ بورڈ ہو سکتا ہے جو فطرت سے باہر موجود ہیں، لیکن خود کے لفظی عکاس ہیں۔ دوبارہ بیان کرنے کے لیے: حیاتیات کا آئینہ دار ورژن بنانے کا مطلب ہے زندگی کے بنیادی آپریٹنگ سسٹم کو دوبارہ لکھنا۔
تھوڑا سا بھی سائنس فائی آواز؟ مجھے وضاحت کا موقع دیں. اسی طرح جیسے ہمارا بائیں ہاتھ دائیں ہاتھ کا دستانہ نہیں پہن سکتا، زندگی کے بنیادی بلاکس — DNA، RNA، اور پروٹین — مخصوص 3D ڈھانچے میں جڑے ہوئے ہیں۔ انہیں ادھر ادھر پلٹائیں، جیسے آئینے سے منعکس ہو، اور وہ جسم کے اندر مزید کام نہیں کر سکتے۔ سائنس دانوں کو ابھی تک اس بات کا یقین نہیں ہے کہ فطرت نے آئینے کی دو ممکنہ تصاویر میں سے صرف ایک شکل کیوں چنی۔ لیکن وہ اسے آزمانے کے لیے تیار ہیں۔
ایک نئی تحقیق in سائنس جسم کی پروٹین بنانے والی مشین کے پرزوں کو اس کے آئینے کی تصویر میں دوبارہ کام کر کے پیش قدمی کی۔ مرکز میں ایک ڈھانچہ ہے جسے رائبوزوم کہا جاتا ہے، جو جینیاتی کوڈ لیتا ہے اور اسے امینو ایسڈ میں ترجمہ کرتا ہے- تمام پروٹینوں کے لیے لیگو بلاکس۔ رائبوزوم ایک مشہور سیلولر فن تعمیر ہے، جو دو اہم مالیکیولر اجزاء سے ملا ہوا ہے: آر این اے اور پروٹین۔
ہانگزو، چین میں ویسٹ لیک یونیورسٹی میں طویل عرصے سے آئینے کی زندگی کے شوقین ڈاکٹر ٹنگ ژو کی قیادت میں ٹیم نے اس پہیلی کے RNA حصے سے نمٹا۔ انہوں نے ایک ورک ہارس پروٹین کو دوبارہ انجینئر کیا جو ڈھانچے کا دو تہائی حصہ بناتا ہے تاکہ نتیجے میں آر این اے کے اجزاء آئینے کی شکل میں بنائے جائیں۔
یہ ڈھانچے ابھی تک "انعکاسی" پروٹین کو باہر نکالنے کے قابل نہیں ہیں۔ لیکن کئی ٹیسٹوں سے پتا چلا کہ ترکیب شدہ مالیکیول سیل کے عام "ہاؤس کیپنگ" پروٹینز کے مقابلے میں کہیں زیادہ مزاحم تھے جو ایک ہی پروٹین کے قدرتی ورژن کو چباتے ہیں۔
"بائیوٹیکنالوجی کے نقطہ نظر سے، آئینہ امیج رائبوزوم رکھنے سے بہت ساری ایپلی کیشنز کو فعال کیا جائے گا،" نے کہا ٹیکساس اے اینڈ ایم یونیورسٹی میں ڈاکٹر جوناتھن سکیپینسک، جو اس کام میں شامل نہیں تھے۔ "یہ آئینے کی تصویر حیاتیات کے میدان کے لئے واقعی ایک بہت بڑی پیشرفت ہے۔"
(بائیو) تجسس کی کابینہ
بعض ڈھانچے کے لیے زندگی کی متجسس پیش گوئی کی کہانی 1848 میں لوئس پاسچر کے ساتھ شروع ہوتی ہے۔ آپ نے فرانسیسی کیمسٹ کے بارے میں سنا ہوگا — جو ویکسینیشن، مائکروبیل فرمینٹیشن، اور پاسچرائزیشن کا باپ ہے جو ہمارے دودھ کو پینے کے لیے محفوظ رکھتا ہے۔ جب اپنے شراب کے تابوت میں سے جھانکتے ہوئے، پاسچر کو ایک ٹینٹلائزنگ مالیکیول کی کرسٹل لائن تلچھٹ ملی۔ اگرچہ ان کی شکلیں اور کیمیائی خصوصیات ایک جیسی تھیں، لیکن انہوں نے ایک دوسرے کی عکسی تصاویر بنائی تھیں۔ ایک ترتیب کو "L" کا نام دیا گیا تھا۔ لیووس یا لاطینی میں چھوڑ دیا؛ دوسرے "D" کے لیے دایان، یا صحیح.
سائنسدانوں نے بعد میں پایا کہ L- اور D- فارم کے مالیکیولز حیاتیات کے بنیادی کوڈ کے طور پر موجود ہیں۔ ڈی این اے کے بلڈنگ بلاکس، ہماری جینیات کا بلیو پرنٹ، قدرتی طور پر ڈی شکل میں ہیں۔ امینو ایسڈ، اس کے برعکس، عام طور پر بائیں طرف مڑتے ہیں۔
اس تعصب کی جڑیں حیاتیات کے مرکزی اصول میں پیوست ہیں۔ ڈی این اے کا آر این اے میں ترجمہ کیا جاتا ہے اور اس کے بعد اسے رائبوزوم میں منتقل کیا جاتا ہے تاکہ وہ مزید پروٹین میں بنائے جائیں جو زندگی کے لیے ضروری عمل انجام دیتے ہیں۔ لیکن یہ ہے کرکس: ہر قدم پر، سیل کی مشینری کسی خاص کے مالیکیولز کو پمپ کرتی ہے۔ شائستگی. ہمارے بافتوں اور اعضاء کو ایک سریلی دنیا کے لیے پروگرام کیا گیا ہے - یعنی ایک ایسی چیز جس میں زیر بحث چیز کو اس کے عکس کی شبیہہ پر نہیں لگایا جا سکتا، چاہے اسے گھمایا جائے۔
کچھ سال پہلے، سائنسدانوں نے پوچھا: کیا ہوگا اگر ہم مصنوعی طور پر اس نظام میں آئینہ لگا سکیں اور اسے زندگی کی ایک نئی مصنوعی جہت میں توڑ دیں جو مخالف کیراٹی سے بنی ہے؟
دی گلاس کے ذریعے
زندگی کو اپنے آپ کے آئینے کے مخالف ورژن میں دوبارہ لکھنا، اسے ہلکے سے کہنا، ایک مشکل کام ہے۔
نئی تحقیق نے رائبوزوم کے آئینے کے "عکاس" کرنے والے حصوں پر توجہ مرکوز کی۔ پچھلے مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ آئینے کی تصویر والے ڈی این اے کی نقل تیار کرنا اور یہاں تک کہ اسے میسنجر آئینے آر این اے میں بھی ترجمہ کرنا ممکن ہے۔ مصنفین نے وضاحت کی کہ آر این اے سے پروٹین تک، "اگلا مرحلہ آئینے کی تصویر کے ترجمے کا احساس کرنا ہے۔"
چڑھنے کے لیے یہ ایک اونچی پہاڑی ہے۔ رائبوزوم ایک بہت بڑا ڈھانچہ ہے جس میں تقریباً 2,900 آر این اے لیٹر بلڈنگ بلاکس اور 50 سے زیادہ متنوع پروٹین ہوتے ہیں۔ کیمسٹ اس سے قبل RNAs کی آئینہ تصویر کو لمبی زنجیروں میں ترکیب کرنے میں کامیاب رہے ہیں۔ لیکن یہ تکلیف دہ ہے، غلطی کا شکار ہے، اور زیادہ سے زیادہ صرف 70 حروف تک پہنچ سکتا ہے۔
اگر انسان ساختہ کیمسٹری کام نہیں کرتی ہے، تو فطرت میں کیوں نہیں ٹیپ کرتے؟ خلیوں میں، آر این اے حروف کو عام طور پر حیاتیاتی ڈیٹا چینز میں ایک انزائم کے ساتھ جوڑا جاتا ہے - ایک پروٹین جسے آر این اے پولیمریز کہتے ہیں۔ انزائم کا "عکس"، نظریہ میں، RNA کا ایک عکاس ورژن بھی بنا سکتا ہے جو رائبوزوم بناتا ہے۔ واپس 2019 میں، ژو کی ٹیم نے وائرس سے پروٹین ورک ہارس کو "پلٹ" کر اس خیال پر وار کیا۔ اس نے کام کیا - لیکن یہ دردناک طور پر سست تھا اور نتیجے میں مالیکیول غلطیوں سے چھلنی تھے۔
پروٹین کی ترکیب کی پوری مشینری سے نمٹنے کے بجائے، مصنفین نے ایک اہم رکن: T7 RNA پولیمریز کو جوڑ دیا۔ مصنوعی حیاتیات کے دائرے کا پیارا، یہ انزائم ایک بھاری بھرکم ہارس ہے جو RNA کی لمبی زنجیریں بنا سکتا ہے—بشمول وہ جو پروٹین بنانے والے رائبوسومز بناتے ہیں—اعلی کارکردگی کے ساتھ۔
ایکس رے تجزیہ کا استعمال کرتے ہوئے، ٹیم نے پایا کہ T7 کو تین حصوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، ہر ایک روایتی ترکیب کی پہنچ میں ہے۔ ہر طبقے کی ترکیب کرتے ہوئے - ان کے قدرتی ہم منصبوں کا ایک آئینہ ورژن - حتمی ڈھانچہ T7 انزائم کے آئینہ ورژن میں خود سے جمع ہوتا ہے۔
"اس سائز کے پروٹین کو اکٹھا کرنا ایک مشکل کوشش تھی،" سکیپینسکی نے کہا۔
نامعلوم میں
ہاتھ میں آئینہ T7، ٹیم نے اگلا ایک پلٹایا ہوا رائبوزوم بنانا شروع کیا۔ پروٹین بنانے والی فیکٹری تین بڑے آر این اے ٹکڑوں سے بنی ہے۔ جب ان اجزاء کے لیے ڈی این اے ہدایات کے آئینے والے ورژن دیے گئے، انجنیئرڈ T7 انزائم نے خوشی سے تینوں حصوں کو ایک ہی بار میں بنایا۔ اضافی ٹیسٹوں سے پتا چلا کہ آئینے سے پلٹنے والے انزائم میں اس کے قدرتی ہم منصب کی طرح غلطی کی شرحیں تھیں۔
مزید یہ کہ آئینے کی تصویر والے T7 — آئینہ RNAs — کے ذریعے باہر نکالے گئے مالیکیولز قدرتی طور پر پیدا ہونے والے خلیات سے کہیں زیادہ مستحکم تھے۔ یہ آر این اے پر مبنی ویکسین یا دواسازی کے لیے ایک ممکنہ اعزاز ہے، جو اکثر اثر کرنے سے پہلے جسم کے اندر آسانی سے اکٹھا ہو جاتے ہیں۔ چونکہ آئینے کے مالیکیول جسم کے حیاتیاتی عمل کے لیے اجنبی ہوتے ہیں، اس لیے وہ زیادہ دیر تک چپکے رہ سکتے ہیں، ممکنہ طور پر RNA یا پروٹین پر مبنی ویکسین اور ادویات کے اثرات کو بڑھا سکتے ہیں۔
آگے ایک لمبی سڑک ہے۔ ابھی تک، ٹیم نے ابھی تک مکمل آئینہ رائبوسوم نہیں بنایا ہے۔ RNAs ساخت کا تقریباً دو تہائی حصہ بناتا ہے، جس میں 50 سے زیادہ پروٹین باقی ہیں۔ جینیاتی انجینئرنگ کے ذریعے پروٹین کے اجزاء کو شامل کرنا اپنے آپ میں ایک کارنامہ ہے۔ آیا وہ آئینہ دار آر این اے کے ساتھ فنکشنل آئینے کے رائبوزوم میں جمع ہوں گے یا نہیں یہ بالکل نامعلوم ہے۔
لیکن ٹیم کی نظریں اس انعام پر ہیں: "آئینے کی تصویر کے ترجمے کا ادراک مالیکیولر بائیولوجی کے آئینے کی تصویر کے مرکزی اصول کو مکمل کر دے گا،" انہوں نے لکھا۔
