یوکریوٹس: اس کے آثار قدیمہ کی کہانی

پروکیریٹس اور یوکرائٹس میں زندگی کی شکلوں کے روایتی گروہ بندی پر 1977 میں نظر ثانی کی گئی جب rRNA ترتیب کی خصوصیت سے یہ بات سامنے آئی کہ آثار قدیمہ (اس وقت 'آرچی بیکٹیریا' کہلاتا ہے) ''بیکٹیریا سے اتنا ہی دور تعلق رکھتا ہے جتنا کہ بیکٹیریا یوکرائٹس سے ہے۔'' اس نے جانداروں کی گروپ بندی کی ضرورت محسوس کی۔ یوبیکٹیریا (تمام عام بیکٹیریا پر مشتمل)، آثار قدیمہ اور یوکرائٹس میں۔ یوکرائٹس کی اصلیت کا سوال باقی رہا۔ وقت کے ساتھ ساتھ، یوکرائٹس کے آثار قدیمہ کے حق میں شواہد ملنا شروع ہو گئے۔ خاص دلچسپی یہ تھی کہ Asgard archaea کے جینوم میں کئی سیکڑوں یوکرائیوٹک سگنیچر پروٹین (ESPs) جین موجود ہیں۔ ESPs cytoskeleton اور eukaryotes کے پیچیدہ سیلولر ڈھانچے کی خصوصیات کی نشوونما میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ 21 دسمبر 2022 کو شائع ہونے والے ایک پیش رفت کے مطالعے میں، محققین نے اسگارڈ آثار قدیمہ کی ایک افزودہ ثقافت کی کامیاب کاشت کی اطلاع دی ہے جس کی تصویر انہوں نے کرائیو الیکٹران ٹوموگرافی کے ذریعے بنائی تھی۔ انہوں نے مشاہدہ کیا کہ Asgard خلیات واقعی پیچیدہ ایکٹین پر مبنی cytoskeleton رکھتے ہیں۔ یہ eukaryotes کے آثار قدیمہ کا پہلا براہ راست بصری ثبوت تھا، جو eukaryotes کی ابتدا کی تفہیم میں ایک اہم قدم ہے۔  

1977 تک، زمین پر زندگی کی شکلوں کو گروپ کیا گیا تھا یوکرائٹس (پیچیدہ شکلیں جن میں خلیے کے جینیاتی مواد کو اچھی طرح سے متعین نیوکلئس میں شامل کرنا اور سائٹوسکلٹن کی موجودگی) اور پروکیریٹس (بیکٹیریا اور آرکیبیکٹیریا سمیت بغیر کسی مخصوص نیوکلیوس کے سائٹوپلازم میں جینیاتی مواد کے ساتھ سادہ زندگی کی شکلیں)۔ یہ خیال تھا کہ سیلولر یوکرائٹس تقریباً 2 بلین سال پہلے تیار ہوا، غالباً پروکیریٹس سے۔ لیکن، یوکرائٹس کی ابتدا کیسے ہوئی؟ پیچیدہ سیلولر لائف فارمز، سادہ سیلولر لائف فارمز سے کیسے جڑے ہوئے ہیں؟ حیاتیات میں یہ ایک بڑا کھلا سوال تھا۔  

جین اور پروٹین کی مالیکیولر بائیولوجی میں تکنیکی ترقی نے اس مسئلے کے بنیادی حصے تک پہنچنے میں مدد کی جب، 1977 میں، آثار قدیمہ (اس وقت 'آرچی بیکٹیریا' کہلاتا تھا) پایا گیا''۔بیکٹیریا سے جتنا دور کا تعلق بیکٹیریا سے ہے۔ یوکرائٹس'.' پروکریٹس اور یوکرائٹس میں زندگی کی شکلوں کا پہلا فرق سیل آرگنیلز کی سطح پر فینوٹائپیکل اختلافات پر مبنی تھا۔ فائیلوجنیٹک تعلق، اس کے بجائے، وسیع پیمانے پر تقسیم شدہ مالیکیول پر مبنی ہونا چاہیے۔ رائبوسومل آر این اے (آر آر این اے) ایک ایسا ہی بائیو مالیکیول ہے جو خود کو نقل کرنے والے تمام نظاموں میں موجود ہے اور جس کی ترتیب وقت کے ساتھ بہت کم بدلتی ہے۔ آر آر این اے کی ترتیب کی خصوصیت پر مبنی تجزیہ کے لیے جانداروں کو ایوبیکٹیریا (تمام عام بیکٹیریا پر مشتمل) میں گروپ بندی کی ضرورت تھی۔ آثار قدیمہ، اور eukaryotes¹.  

اس کے بعد، آثار قدیمہ اور یوکرائیوٹس کے درمیان قریبی تعلق کے شواہد ابھرنے لگے۔ 1983 میں، یہ پایا گیا کہ آرکیہ کے ڈی این اے پر منحصر آر این اے پولیمریز اور یوکرائٹس ایک ہی قسم کے ہیں؛ دونوں حیرت انگیز طور پر ایک جیسی امیونو کیمیکل خصوصیات دکھاتے ہیں اور دونوں ایک مشترکہ آبائی ساخت سے ماخوذ ہیں۔². پروٹین کے جوڑے کے ایک قیاس شدہ جامع فائیلوجنیٹک درخت کی بنیاد پر، 1989 میں شائع ہونے والی ایک اور تحقیق نے انکشاف کیا کہ آثار قدیمہ کا یوکرائیوٹس سے ایوبیکٹیریا سے زیادہ قریبی تعلق ہے۔³. اس وقت تک، کے آثار قدیمہ کی اصل یوکرائٹس قائم کیا گیا تھا لیکن صحیح آثار قدیمہ کی انواع کی شناخت اور مطالعہ کرنا باقی تھا۔  

میں کامیابی کے بعد جینومک اسٹڈیز میں اضافہ جینوم پروجیکٹ, اس علاقے کے لئے ایک بہت ضروری فلپ فراہم کی. 2015-2020 کے درمیان، کئی مطالعات سے پتہ چلا کہ Asgard آثار قدیمہ یوکرائیوٹ مخصوص جین لے جاتے ہیں۔ ان کے جینوم پروٹین کے لیے افزودہ ہوتے ہیں جنہیں یوکرائٹس کے لیے مخصوص سمجھا جاتا ہے۔ ان مطالعات نے واضح طور پر اسگارڈ آثار قدیمہ کی شناخت کی کہ ان کے جینوم میں سیکڑوں یوکرائیوٹک سگنیچر پروٹین (ESPs) جینوں کی موجودگی کی وجہ سے یوکرائیوٹ سے قریب ترین جینیاتی قربت ہے۔  

اگلا مرحلہ ESPs کے کردار کی تصدیق کے لیے Asgard archaea کے اندرونی تہہ خانے کی ساخت کو جسمانی طور پر تصور کرنا تھا جیسا کہ وسیع پیمانے پر کہا جاتا ہے کہ ESPs پیچیدہ سیلولر ڈھانچے کی تشکیل میں کلیدی کردار ادا کرتے ہیں۔ اس کے لیے اس آثار قدیمہ کی انتہائی افزودہ ثقافتوں کی ضرورت تھی لیکن اسگارڈ کو پراسرار اور پراسرار سمجھا جاتا ہے۔ ایک لیبارٹری میں ان کا مطالعہ کرنے کے لئے کافی مقدار میں کاشت کرنے میں دشواری کا باعث بننا۔ حال ہی میں 21 دسمبر 2022 کو رپورٹ کی گئی ایک تحقیق کے مطابق، اب اس مشکل پر قابو پا لیا گیا ہے۔  

محققین نے چھ سال کی سخت محنت کے بعد جدید تکنیک تیار کی ہے اور لیبارٹری میں کامیابی کے ساتھ کاشت کی ہے، جو ایک انتہائی افزودہ ثقافت ہے۔امیدوار Lokiarchaeum ossiferum'، Asgard phylum کا ایک رکن۔ یہ ایک قابل ذکر کامیابی تھی، اس لیے بھی کہ اس نے محققین کو Asgard کے اندرونی سیلولر ڈھانچے کو دیکھنے اور مطالعہ کرنے کے قابل بنایا۔    

کریو الیکٹران ٹوموگرافی کو افزودگی کی ثقافت کی تصویر بنانے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ اسگارڈ کے خلیوں میں کوکائڈ سیل باڈیز اور برانچڈ پروٹریشنز کا نیٹ ورک تھا۔ سیل کی سطح کی ساخت پیچیدہ تھی۔ Cytoskeleton پورے خلیے میں پھیلا ہوا ہے۔ بٹی ہوئی دوہرے پھنسے ہوئے تنتوں میں لوکی ایکٹن (یعنی ایکٹین ہومولوگس جو لوکیارچیوٹا کے ذریعے انکوڈ کیا گیا ہے) پر مشتمل ہوتا ہے۔ اس طرح، اسگارڈ کے خلیوں میں پیچیدہ ایکٹین پر مبنی سائٹوسکلٹن تھا، جسے محققین تجویز کرتے ہیں، پہلے کے ارتقاء سے پہلے یوکرائٹس.  

eukaryotes کے آثار قدیمہ کے پہلے ٹھوس جسمانی/بصری ثبوت کے طور پر، یہ حیاتیات میں ایک قابل ذکر پیش رفت ہے۔

*** 

حوالہ جات:  

1. ووز سی آر اور فاکس جی ای، 1977۔ پراکاریوٹک ڈومین کا فائیلوجنیٹک ڈھانچہ: پرائمری کنگڈمز۔ نومبر 1977 کو شائع ہوا۔ PNAS۔ 74 (11) 5088-5090۔ DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.74.11.5088  

2. Huet، J.، ET اللہ تعالی 1983۔ آرکیبیکٹیریا اور یوکرائٹس ایک عام قسم کے ڈی این اے پر منحصر آر این اے پولیمریزز رکھتے ہیں۔ EMBO J. 2، 1291–1294 (1983)۔ DOI: https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1983.tb01583.x  

3. Iwabe، N.، ET اللہ تعالی 1989. آرکیبیکٹیریا، یوبیکٹیریا، اور یوکرائٹس کا ارتقائی تعلق نقل شدہ جینوں کے فائیلوجنیٹک درختوں سے لگایا گیا ہے۔ پروک نیٹل اکیڈ۔ سائنس USA 86، 9355–9359۔ DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.86.23.9355  

4. Rodrigues-Oliveira, T., ET اللہ تعالی. 2022۔ اسگارڈ آثار قدیمہ میں ایکٹین سائٹوسکلٹن اور پیچیدہ سیل فن تعمیر۔ شائع شدہ: 21 دسمبر 2022۔ فطرت (2022)۔ DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y  

***