Hyperthermophile
ہائپر تھرموفائل ایک ایسا جاندار ہے جو انتہائی گرم ماحول میں 60 ڈگری سیلسیس (140 ڈگری فارن ہائٹ) سے اوپر کی طرف پروان چڑھتا ہے۔ ہائپر تھرموفائلز کے وجود کے لیے زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت اکثر 80 ڈگری سیلسیس (176 ڈگری فارن ہائٹ) سے اوپر ہوتا ہے۔ ہائپر تھرموفائلز اکثر آرکیا ڈومین کے اندر ہوتے ہیں، حالانکہ کچھ بیکٹیریا انتہائی درجہ حرارت کو برداشت کرنے کے قابل بھی ہوتے ہیں۔ ان میں سے کچھ بیکٹیریا 100 ڈگری سیلسیس سے زیادہ درجہ حرارت پر زندہ رہنے کے قابل ہوتے ہیں، سمندر کی گہرائی میں جہاں زیادہ دباؤ پانی کے ابلتے مقام کو بڑھاتا ہے۔ بہت سے ہائپر تھرموفائل دیگر ماحولیاتی انتہاؤں کا بھی مقابلہ کرنے کے قابل ہوتے ہیں، جیسے کہ زیادہ تیزابیت یا زیادہ تابکاری کی سطح۔ ہائپر تھرموفائلز ایکسٹریموفائلز کا ایک ذیلی مجموعہ ہیں۔ ان کا وجود ماورائے ارضی زندگی کے امکان کی حمایت کر سکتا ہے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ زندگی ماحولیاتی انتہاؤں میں ترقی کر سکتی ہے۔ ییلو اسٹون نیشنل پارک میں گرم چشموں سے الگ تھلگ ہائپر تھرموفائلز کی اطلاع سب سے پہلے تھامس ڈی بروک نے 1965 میں دی تھی۔ تب سے اب تک 70 سے زیادہ انواع قائم ہو چکی ہیں۔ انتہائی ہائپر تھرموفائل گہرے سمندر کے ہائیڈرو تھرمل وینٹ کی انتہائی گرم دیواروں پر رہتے ہیں، جن کی بقا کے لیے کم از کم 90 ڈگری سیلسیس درجہ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک غیر معمولی گرمی برداشت کرنے والا ہائپر تھرموفائل سٹرین 121 ہے، جو 121 ڈگری سیلسیس (اسی وجہ سے اس کا نام) پر آٹوکلیو میں 24 گھنٹوں کے دوران اپنی آبادی کو دوگنا کرنے میں کامیاب رہا ہے۔ میتھانوپیرس کینڈلری کے لیے موجودہ ریکارڈ نمو کا درجہ حرارت 122 ڈگری سیلسیس ہے۔ اگرچہ کسی بھی ہائپر تھرموفائل نے 122 ڈگری سیلسیس سے زیادہ درجہ حرارت پر پھلتا پھولتا نہیں دکھایا ہے، لیکن ان کا وجود ممکن ہے۔ تناؤ 121 دو گھنٹے تک 130 ڈگری سینٹی گریڈ تک زندہ رہتا ہے، لیکن اس وقت تک دوبارہ پیدا کرنے کے قابل نہیں تھا جب تک کہ اسے نسبتا ٹھنڈے 103 ڈگری سینٹی گریڈ پر ترقی کے تازہ میڈیم میں منتقل نہیں کیا گیا تھا۔ ہائپر تھرموفائلز کے بارے میں ابتدائی تحقیق میں قیاس کیا گیا کہ ان کے جینوم کی خصوصیت اعلی گوانائن-سائٹوسین مواد سے ہو سکتی ہے ؛ تاہم، حالیہ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ "جینوم کے جی سی مواد اور حیاتیات کے زیادہ سے زیادہ ماحولیاتی نمو کے درجہ حرارت کے درمیان کوئی واضح تعلق نہیں ہے"۔ ہائپر تھرموفائلز میں پروٹین کے مالیکیول ہائپر تھرموسٹیبلٹی کا مظاہرہ کرتے ہیں-یعنی، وہ اعلی درجہ حرارت پر ساختی استحکام (اور اس وجہ سے کام) کو برقرار رکھ سکتے ہیں۔ اس طرح کے پروٹین ایسے حیاتیات میں اپنے فنکشنل اینالاگس کے لیے یکساں ہوتے ہیں جو کم درجہ حرارت پر پروان چڑھتے ہیں لیکن بہت زیادہ درجہ حرارت پر زیادہ سے زیادہ فنکشن ظاہر کرنے کے لیے تیار ہوئے ہیں۔ ہائپر تھرموسٹیبل پروٹین کے زیادہ تر کم درجہ حرارت والے ہومولوگس 60 ڈگری سیلسیس سے اوپر کے ہوتے ہیں۔ اس طرح کے ہائپر تھرموسٹیبل پروٹین اکثر تجارتی طور پر اہم ہوتے ہیں، کیونکہ کیمیائی تعاملات اعلی درجہ حرارت پر تیزی سے آگے بڑھتے ہیں۔ فزیولوجی جنرل فزیولوجی انتہائی ماحول میں رہنے کی حقیقت کی وجہ سے، ہائپر تھرموفائلز کو کئی قسم کے عوامل، جیسے پی ایچ، ریڈوکس پوٹینشل، نمکیات کی سطح، اور درجہ حرارت کے مطابق ڈھالا جا سکتا ہے۔ وہ کم سے کم اور زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کے درمیان تقریبا 25-30 °C درجہ حرارت کی حد میں میسوفائلز کی طرح بڑھتے ہیں۔ تیز ترین نمو ان کے زیادہ سے زیادہ نمو والے درجہ حرارت پر حاصل کی جاتی ہے جو 106 ڈگری سیلسیس تک ہو سکتی ہے۔ وہ اپنی مورفولوجی میں جو اہم خصوصیات پیش کرتے ہیں وہ یہ ہیں: سیل وال: آرکیا کا سب سے بیرونی حصہ، یہ سیل کے ارد گرد ترتیب دیا جاتا ہے اور سیل کے مندرجات کی حفاظت کرتا ہے۔ اس میں پیپٹائڈوگلیکن نہیں ہوتا ہے، جو انہیں قدرتی طور پر lysozyme.The کے خلاف مزاحم بناتا ہے۔ سب سے عام دیوار ایک پیرا کرسٹلین سطح کی پرت ہے جو ہیکساگونل سمیٹری کے پروٹین یا گلائکوپروٹین کے ذریعہ بنتی ہے۔ ایک غیر معمولی خصوصیت جینس کے ہاتھ سے آتی ہے جس میں دیوار کا فقدان ہوتا ہے، ایک ایسی کمی جو سیل جھلی کی نشوونما سے پوری ہوتی ہے جس کی منفرد کیمیائی ساخت: اس میں کل لپڈ کے بہت زیادہ تناسب میں ایک لپڈ ٹیٹریتھر اور گلوکوز ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، اس کے ساتھ گلائکوپروٹین ہوتے ہیں جو لپڈ کے ساتھ مل کر تھرموپلاسما ایس پی پی کی جھلی کو تیزابیت اور تھرموفیلک حالات کے خلاف استحکام دیتے ہیں جس میں یہ رہتا ہے۔ سائٹوپلاسمک جھلی: یہ درجہ حرارت کے لیے اہم موافقت ہے۔ یہ جھلی یوکرائٹس سے معلوم اور اس سے یکسر مختلف ہے۔ آرکی بیکٹیریا کی جھلی ایک ٹیٹریتھر یونٹ پر بنی ہوتی ہے، اس طرح گلیسرول مالیکیولز اور ہائیڈروفوبک سائیڈ چینز کے درمیان ایتھر بانڈز قائم ہوتے ہیں جو فیٹی ایسڈ پر مشتمل نہیں ہوتے ہیں۔ یہ سائیڈ چینز بنیادی طور پر دہرائی جانے والی آئسوپرین اکائیوں پر مشتمل ہوتی ہیں۔ جھلی کے بعض نکات پر، ان نکات پر کوولینٹ بانڈز اور ایک مونو لیئر سے منسلک سائیڈ چینز پائی جاتی ہیں۔ اس طرح، جھلی یوکرائیوٹک حیاتیات اور بیکٹیریا میں موجود تیزابیت والی دو تہوں کے مقابلے میں درجہ حرارت میں ہونے والی تبدیلیوں کے لیے بہت زیادہ مستحکم اور مزاحم ہوتی ہے۔ پروٹین: وہ بلند درجہ حرارت پر خراب ہو جاتے ہیں اس لیے انہیں بھی موافقت اختیار کرنی چاہیے۔ اسے حاصل کرنے کے لیے، وہ پروٹین اور پروٹین کمپلیکس کا استعمال کرتے ہیں جنہیں ہیٹ شاک پروٹین بھی کہا جاتا ہے۔ ان کا کام ترکیب کے دوران پروٹین کو باندھنا یا لپیٹنا ہے، جس سے اس کے درست ہونے کے لیے سازگار ماحول پیدا ہوتا ہے، جس سے اسے اپنی ترتیبی تشکیل تک پہنچنے میں مدد ملتی ہے۔ اس کے علاوہ، وہ خبروں کو اپنی کارروائی کی جگہ تک پہنچانے میں تعاون کر سکتے ہیں۔ ڈی این اے: کئی میکانزم کے ذریعے بلند درجہ حرارت کے مطابق بھی ڈھل جائے گا۔ پہلا سائیکلک پوٹاشیم 2,3-ڈائیفاسفوگلیسریٹ ہے، جسے جینس کی صرف چند انواع میں الگ کیا گیا ہے۔ میتھانوپیرس کی خصوصیت یہ ہے کہ یہ ان درجہ حرارت پر ڈی این اے کے نقصان کو روکتا ہے۔ ٹوپو آئسومیرس ایک انزائم ہے جو تمام ہائپر تھرموفائلز میں پایا جاتا ہے۔ یہ مثبت گھماؤ کے تعارف کے لیے ذمہ دار ہے جس میں یہ اعلی درجہ حرارت کے خلاف زیادہ استحکام فراہم کرتا ہے۔ Sac7d یہ پروٹین جینس میں پایا گیا ہے اور اس کی خصوصیت ڈی این اے کے پگھلنے والے درجہ حرارت میں 40 ڈگری سیلسیس تک اضافہ ہے۔ اور آخر میں وہ ہسٹون جن کے ساتھ یہ پروٹین وابستہ ہیں اور اس کی سپر کوائلنگ میں تعاون کرتے ہیں۔ میٹابولزم ہائپر تھرموفائلز میٹابولزم میں بہت زیادہ تنوع رکھتے ہیں جن میں کیمولیتھو آٹوٹروفس اور کیمورگانوہیٹرٹروفس شامل ہیں، جبکہ فوٹوٹروفک ہائپر تھرموفائلز معلوم نہیں ہیں۔ شوگر کیٹابولزم میں اینٹنر-ڈوڈوروف راستے کے غیر فاسفوریلیٹڈ ورژن شامل ہیں۔ ایمبڈن-میئرہوف راستے کے کچھ ترمیم شدہ ورژن، کینونکل ایمبڈن-میئرہوف راستہ صرف ہائپر تھرموفیلک بیکٹیریا میں موجود ہے لیکن آرکیا میں نہیں۔ شوگر کیٹابولزم کے بارے میں زیادہ تر معلومات پائروکوکس فیوریوسس کے مشاہدے سے ملی ہیں۔ یہ بہت سی مختلف شکروں جیسے اسٹارچ، مالٹوز اور سیل بائیوز پر اگتا ہے، کہ ایک بار خلیے میں داخل ہونے کے بعد وہ گلوکوز میں تبدیل ہو جاتے ہیں، لیکن وہ دیگر نامیاتی سبسٹریٹ کو بھی کاربن اور توانائی کے ذریعہ کے طور پر استعمال کر سکتے ہیں۔ کچھ شواہد سے پتہ چلتا ہے کہ گلوکوز کو ایک ترمیم شدہ ایمبڈن-میئرہوف راستے کے ذریعے کیٹابولائز کیا جاتا ہے، جو کہ یوکرائٹس اور بیکٹیریا دونوں میں موجود معروف گلائکولیسس کا کینونکل ورژن ہے۔ دریافت ہونے والے کچھ اختلافات اس راستے کے ابتدائی رد عمل کے شوگر کینیز سے متعلق ہیں: روایتی گلوکوکینز اور فاسفوفرکٹوکینز کے بجائے، دو نئے شوگر کینیز دریافت کیے گئے ہیں۔ یہ انزائم اے ڈی پی پر منحصر گلوکوکینز (اے ڈی پی-جی کے) اور اے ڈی پی پر منحصر فاسفو فرکٹوکینز (اے ڈی پی-پی ایف کے) ہیں، وہ انہی رد عمل کو متحرک کرتے ہیں لیکن اے ڈی پی کو اے ٹی پی کے بجائے فاسفوریل ڈونر کے طور پر استعمال کرتے ہیں، جو اے ایم پی تیار کرتے ہیں۔ موافقت ایک اصول کے طور پر، ہائپر تھرموفائلز 50 ڈگری سیلسیس یا اس سے نیچے نہیں پھیلتے، کچھ 80 یا 90 ڈگری سے نیچے بھی نہیں۔ اگرچہ وہ ماحول کے درجہ حرارت پر بڑھنے سے قاصر ہیں، لیکن وہ کئی سالوں تک وہاں زندہ رہنے کے قابل ہیں۔ ان کی سادہ نشوونما کی ضروریات کی بنیاد پر، ہائپر تھرموفائل کسی بھی گرم پانی پر مشتمل جگہ پر بڑھ سکتے ہیں، یہاں تک کہ دوسرے سیاروں اور چاند جیسے مریخ اور یوروپا پر بھی۔ تھرموفائلز-ہائپرتھرموفائلز اپنے خلیوں کو گرمی کے مطابق ڈھالنے کے لیے مختلف میکانزم استعمال کرتے ہیں، خاص طور پر سیل وال، پلازما جھلی اور اس کے حیاتیاتی سالمات (ڈی این اے، پروٹین وغیرہ) کے لیے: بیکٹیریا میں لمبی زنجیر اور سنترپت فیٹی ایسڈ کی پلازما جھلی میں موجودگی اور آرکیا میں "ایتھر" بانڈز (ڈایٹر یا ٹیٹریتھر)۔ کچھ آرکیا میں جھلی کی یک پرت ساخت ہوتی ہے جو اس کی حرارت کی مزاحمت کو مزید بڑھاتی ہے۔ GroES اور GroEL چیپرونز کا حد سے زیادہ اظہار جو سیلولر تناؤ جیسے درجہ حرارت میں پروٹین کے صحیح فولڈنگ میں مدد کرتا ہے جس میں وہ بڑھتے ہیں۔ پوٹاشیم ڈائیفاسفوگلیسریٹ جیسے مرکبات کا جمع ہونا جو ڈی این اے کو کیمیائی نقصان (ڈیپوریشن یا ڈیپائریمیڈیشن) کو روکتا ہے۔ سپرمیڈائن کی پیداوار جو ڈی این اے، آر این اے اور رائبوسومز کو مستحکم کرتی ہے۔ ڈی این اے ریورس ڈی این اے گائرز کی موجودگی جو مثبت سپر کوائلنگ پیدا کرتی ہے اور گرمی کے خلاف ڈی این اے کو مستحکم کرتی ہے۔ α-ہیلکس علاقوں میں زیادہ مواد والے پروٹین کی موجودگی، گرمی کے لیے زیادہ مزاحم۔ ڈی این اے کی مرمت ہائپر تھرموفیلک آرکیا میں ڈی این اے کے نقصان سے نمٹنے کے لیے خصوصی حکمت عملی دکھائی دیتی ہے جو ان حیاتیات کو دوسرے حیاتیات سے ممتاز کرتی ہے۔ ان حکمت عملیوں میں ہومولوگس ریکومبینیشن (ڈی این اے کی مرمت کا عمل) میں استعمال ہونے والے کلیدی پروٹین کی ایک لازمی ضرورت، نیوکلیوٹائڈ کے اخراج کی مرمت کے ڈی این اے کی مرمت کے عمل کی واضح کمی اور میوٹس/میوٹل ہومولوگس (ڈی این اے بے میل مرمت پروٹین) کی کمی شامل ہے۔ مخصوص ہائپر تھرموفائلز آرکیا سٹرین 121، بحر الکاہل میں 121 ڈگری سیلسیس پر رہنے والا ایک آثار قدیمہ۔ پیرولوبس فوماری، ایک آثار قدیمہ جو بحر اوقیانوس کے ہائیڈروتھرمل وینٹ میں 113 ڈگری سیلسیس پر رہتا ہے۔ پائروکوکس فیوریوسس، ایک آرکیئن جو 100 ڈگری سیلسیس پر پھلتا پھولتا ہے، سب سے پہلے اٹلی میں آتش فشاں وینٹ کے قریب دریافت ہوا۔ آرکیگلوبس فلجیڈس میتھانوکوکس جناسچی ایروپیرم پرنیکس سلفوبس میتھانوپیرس کینڈلیری اسٹرین 116، وسطی ہندوستانی رج میں 80-122 °C میں ایک آرکیئن۔ گرام نیگیٹیو بیکٹیریا ایکویفیکس ایولیکس جیوتھرموبیکٹیریم فیریریڈوسینس، جو آبزڈیئن پول، ییلو اسٹون نیشنل پارک میں 65-100 °C میں پھلتا پھولتا ہے۔ تھرموٹوگا، خاص طور پر تھرموٹوگا میریٹیما یہ بھی دیکھیں میسوفائل سائیکروفائل تھرموفائل ہائپر تھرموفیلک آرکیا کی منفرد خصوصیات مزید پڑھنا کتنا گرم ہے؟ ٹی-لمٹ ایکسپیڈیشن تھرمو فائلز گیزرز