Microbial genetics
مائکروبیل جینیات مائیکرو بائیولوجی اور جینیاتی انجینئرنگ کے اندر ایک موضوع کا شعبہ ہے۔ مائکروبیل جینیات مختلف مقاصد کے لیے مائکروجنزموں کا مطالعہ کرتی ہے۔ مشاہدہ کیے جانے والے مائکروجنزم بیکٹیریا اور آرکیا ہیں۔ کچھ پھپھوندی اور پروٹوزوا بھی اس شعبے میں مطالعہ کے لیے استعمال ہونے والے مضامین ہیں۔ مائکروجنزموں کے مطالعے میں جینوٹائپ اور اظہار کے نظام کا مطالعہ شامل ہے۔ جینو ٹائپز کسی جاندار کی وراثت میں ملنے والی ترکیبیں ہیں۔ (آسٹن، "جینوٹائپ"، این ڈی) جینیاتی انجینئرنگ مائکروبیل جینیات کے اندر کام اور مطالعہ کا ایک شعبہ ہے۔ ریکومبیننٹ ڈی این اے ٹیکنالوجی کا استعمال اس کام کا ایک عمل ہے۔ اس عمل میں ڈی این اے کی ترتیب میں ہیرا پھیری کے ذریعے ریکومبیننٹ ڈی این اے مالیکیول بنانا شامل ہے۔ اس کے بعد پیدا ہونے والا ڈی این اے میزبان جاندار کے ساتھ رابطے میں ہوتا ہے۔ کلوننگ بھی جینیاتی انجینئرنگ کی ایک مثال ہے۔ رابرٹ ہک اور انتونی وین لیوینہوک کے ذریعہ اس عرصے کے دوران مائکروجنزموں کی دریافت کے بعد سے وہ بہت سے عمل کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال ہوئے ہیں اور جینیات میں مطالعہ کے مختلف شعبوں میں ان کا استعمال ہوا ہے۔ مثال کے طور پر: مائکروجنزموں کی تیز رفتار نمو کی شرح اور مختصر نسل کے اوقات کو سائنس دان ارتقاء کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ رابرٹ ہک اور انتونی وین لیوینہوک کی دریافتوں میں مائکروجنزموں کی عکاسی، مشاہدات اور وضاحتیں شامل تھیں۔ میوکور مائیکرو فنگس ہے جسے ہک نے پیش کیا اور اس کی عکاسی کی۔ اس کی شراکت، میوکور پہلی مائکروجنزم کے طور پر جس کی مثال دی جائے گی۔ خوردبین پروٹوزوا اور خوردبین بیکٹیریا میں انتونی وین لیووینہوک کی شراکت سے سائنسی مشاہدات اور وضاحتیں حاصل ہوئیں۔ یہ شراکتیں ایک سادہ خوردبین کے ذریعے انجام دی گئیں، جس کی وجہ سے آج بھی جرثوموں کی سمجھ میں اضافہ ہوا اور سائنس دانوں کی سمجھ میں ترقی جاری ہے۔ مائکروبیل جینیات کا ان عملوں اور راستوں کا مطالعہ کرنے کے قابل ہونے میں بھی استعمال ہوتا ہے جو انسانوں میں پائے جانے والے طریقوں سے ملتے جلتے ہیں جیسے کہ منشیات کی میٹابولزم۔ ارتقاء کو سمجھنے میں کردار مائکروبیل جینیات چارلس ڈارون کے کام پر توجہ مرکوز کر سکتی ہے اور سائنس دانوں نے جرثوموں کے استعمال سے ان کے کام اور نظریات کا مطالعہ جاری رکھا ہے۔ خاص طور پر، ڈارون کا نظریہ قدرتی انتخاب ایک استعمال شدہ ماخذ ہے۔ مائکروبیل جینیات کا استعمال کرتے ہوئے ارتقاء کا مطالعہ کرنے میں سائنس دان ارتقائی توازن کو دیکھتے ہیں۔ وہ اسے کیسے پورا کر سکتے ہیں اس کی ایک مثال قدرتی انتخاب یا جرثوموں کے بہاؤ کا مطالعہ ہے۔ اس علم کا اطلاق مختلف طریقوں سے موجودگی یا غیر موجودگی کی تلاش سے ہوتا ہے۔ ان طریقوں میں بعض راستوں، جینوں اور افعال کی شناخت شامل ہے۔ ایک بار جب موضوع کا مشاہدہ کیا جاتا ہے، تو سائنس دان اس کا موازنہ محفوظ جین کی ترتیب سے کر سکتے ہیں۔ اس طرح مائکروبیل ارتقاء کا مطالعہ کرنے کے عمل میں ارتقاء کب ہوا اس کا ٹائم اسکیل دینے کی صلاحیت کا فقدان ہے۔ تاہم، اس طرح ارتقاء کی جانچ کرکے، سائنس دان ارتقاء کی شرحوں اور نتائج کو سیکھ سکتے ہیں۔ جرثوموں اور ماحول کے درمیان تعلقات کا مطالعہ مائکروبیل جینیات کے ارتقاء کا ایک اہم جزو ہے۔ مائکروجنزم جن کا مطالعہ مائکروبیل جینیات سے احاطہ کرتا ہے بیکٹیریا بیکٹیریا تقریبا 3.5 بلین سال سے اس سیارے پر موجود ہیں، اور ان کی درجہ بندی ان کی شکل کے مطابق کی جاتی ہے۔ بیکٹیریل جینیات ان کی موروثی معلومات کے طریقہ کار، ان کے کروموسوم، پلازمیڈز، ٹرانسپوسن اور فیجز کا مطالعہ کرتی ہے۔ جین کی منتقلی کے نظام جن کا بیکٹیریا میں بڑے پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے ان میں جینیاتی تبدیلی، کنجگیشن اور ٹرانسڈکشن شامل ہیں۔ قدرتی تبدیلی درمیانی میڈیم کے ذریعے دو خلیوں کے درمیان ڈی این اے کی منتقلی کے لیے بیکٹیریل موافقت ہے۔ ڈونر ڈی این اے کا جذب اور وصول کنندہ کروموسوم میں اس کی دوبارہ مربوط شمولیت کا انحصار متعدد بیکٹیریل جینوں کے اظہار پر ہوتا ہے جن کی مصنوعات اس عمل کو ہدایت دیتی ہیں۔ عام طور پر، تبدیلی ایک پیچیدہ، توانائی کی ضرورت والا ترقیاتی عمل ہے جو ڈی این اے کے نقصان کی مرمت کے لیے موافقت معلوم ہوتا ہے۔ بیکٹیریل کنجگیشن بیکٹیریل خلیوں کے درمیان جینیاتی مواد کی منتقلی ہے جو سیل سے سیل کے براہ راست رابطے کے ذریعے یا دو خلیوں کے درمیان پل جیسے تعلق کے ذریعے ہوتی ہے۔ ایسچریچیا کولی میں بیکٹیریل کنجگیشن کا بڑے پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے، لیکن یہ دوسرے بیکٹیریا جیسے مائیکوبیکٹیریم سمیگمیٹس میں بھی ہوتا ہے۔ کنجگیشن کے لیے ڈونر اور وصول کنندہ کے تناؤ کے درمیان مستحکم اور توسیعی رابطے کی ضرورت ہوتی ہے، ڈی این ایز مزاحم ہوتا ہے، اور منتقل شدہ ڈی این اے کو ہومولوگس ریکومبینیشن کے ذریعے وصول کنندہ کروموسوم میں شامل کیا جاتا ہے۔ ای کولی کنجگیشن پلازمیڈ جینز کے اظہار کے ذریعے ہوتا ہے، جبکہ مائیکوبیکٹیریل کنجگیشن بیکٹیریل کروموسوم پر موجود جینز کے ذریعے ہوتا ہے۔ ٹرانسڈکشن وہ عمل ہے جس کے ذریعے غیر ملکی ڈی این اے کو وائرس یا وائرل ویکٹر کے ذریعے کسی خلیے میں داخل کیا جاتا ہے۔ ٹرانسڈکشن ایک عام ٹول ہے جو سالماتی ماہر حیاتیات میزبان خلیے کے جینوم میں غیر ملکی جین کو مستقل طور پر متعارف کرانے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ آرکیا ان حیاتیات کا ایک ڈومین ہے جو پروکیریوٹک، واحد خلیہ ہیں، اور ان کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ 4 ارب سال پہلے تیار ہوئے تھے۔ "ان کے خلیوں کے اندر کوئی سیل نیوکلئس یا کوئی اور آرگنیلز نہیں ہوتے ہیں۔ آرکیا غیر جنسی طور پر ایک عمل میں نقل کرتا ہے جسے بائنری فشن کہا جاتا ہے۔ سیل ڈویژن سائیکل میں اس وقت شامل ہوتا ہے جب بیٹی کے خلیوں کے کروموسوم نقل کرتے ہیں۔ چونکہ آرکیا میں ایک واحد ساخت والا کروموسوم ہوتا ہے، اس لیے دو بیٹی کے خلیات الگ ہو جاتے ہیں اور خلیے تقسیم ہو جاتے ہیں۔ آرکیا میں حرکت پذیری شامل ہے جس میں فلاجیلا شامل ہے، جو کہ دم جیسی ساخت ہے۔ آرکیئل کروموسوم نقل کے مختلف ماخذوں سے نقل کرتے ہیں، جس سے دو ہیپلوئڈ بیٹی کے خلیات پیدا ہوتے ہیں۔ وہ بیکٹیریا کے ساتھ ایک مشترکہ آباؤ اجداد کا اشتراک کرتے ہیں، لیکن بیکٹیریا کے مقابلے میں یوکرائٹس سے زیادہ قریب سے متعلق ہیں۔ کچھ آرکیا انتہائی ماحول سے بچنے کے قابل ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے جینیات کے میدان میں بہت سے استعمال ہوتے ہیں۔ ایسی ایپلی کیشنز میں سے ایک آرکیئل انزائمز کا استعمال ہے، جو وٹرو میں سخت حالات سے بہتر طور پر بچ سکیں گے۔ ہیلو فیلک آرکیئن ہیلوبیکٹیریم وولکانی اور ہائپر تھرمو فیلک آرکیئنز سلفوبس سولفٹریکس اور سلفوبس ایسڈوکالڈیریس میں جین کی منتقلی اور جینیاتی تبادلے کا مطالعہ کیا گیا ہے۔ ایچ وولکانی خلیوں کے درمیان سائٹوپلاسمک پل بناتا ہے جو ظاہر ہوتا ہے کہ دونوں سمتوں میں ایک خلیے سے دوسرے خلیے میں ڈی این اے کی منتقلی کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ جب ایس سولفٹریکس اور ایس ایسڈوکلڈیریئس کو ڈی این اے کو نقصان پہنچانے والے ایجنٹوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے، تو انواع سے متعلق مخصوص سیلولر جمع ہوتا ہے۔ سیلولر جمع کروموسومل مارکر کے تبادلے اور اعلی تعدد کے ساتھ جینیاتی دوبارہ ملاپ میں ثالثی کرتا ہے۔ خیال کیا جاتا ہے کہ سیلولر جمع کرنے سے سلفوبس خلیوں کے درمیان انواع کے مخصوص ڈی این اے کی منتقلی میں اضافہ ہوتا ہے تاکہ ہومولوگس ریکومبینیشن کے ذریعے خراب ڈی این اے کی مرمت میں اضافہ کیا جا سکے۔ آرکیا کو 3 ذیلی گروپوں میں تقسیم کیا گیا ہے جو ہیلوفائلز، میتھانوجینز اور تھرمواسیڈوفائلز ہیں۔ پہلا گروپ، میتھانوجینز، آرکی بیکٹیریا ہیں جو دلدل اور دلدل کے ساتھ ساتھ انسانوں کے آنتوں میں بھی رہتے ہیں۔ وہ مردہ حیاتیات کے ساتھ سڑنے اور سڑنے میں بھی اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ میتھانوجینز اینیروبک جاندار ہیں، جو آکسیجن کے سامنے آنے پر ہلاک ہو جاتے ہیں۔ آثار قدیمہ کے بیکٹیریا کا دوسرا ذیلی گروہ، ہیلوفائل وہ جاندار ہیں جو نمک کی زیادہ مقدار والے علاقوں جیسے عظیم سالٹ لیک اور بحیرہ مردار میں موجود ہیں۔ تھرموایسیڈوفائلز کا تیسرا ذیلی گروپ جسے تھرموفائلز بھی کہا جاتا ہے، وہ جاندار ہیں جو تیزابیت والے علاقوں میں رہتے ہیں۔ وہ گرم چشموں اور گیئر جیسے کم پی ایچ کی سطح والے علاقے میں موجود ہوتے ہیں۔ زیادہ تر تھرموفائلز ییلو اسٹون نیشنل پارک میں پائے جاتے ہیں۔ آرکیئل جینیات ان جینوں کا مطالعہ ہے جو واحد نیوکلئس سے پاک خلیوں پر مشتمل ہوتے ہیں۔ آرکیا میں ایک واحد، سرکلر کروموسوم ہوتے ہیں جن میں ڈی این اے کی ترکیب کے آغاز کے لیے نقل کے متعدد ماخذ ہوتے ہیں۔ آرکیا کی ڈی این اے نقل میں اسی طرح کے عمل شامل ہوتے ہیں جن میں آغاز، لمبائی اور خاتمہ شامل ہیں۔ آر این اے پرائمر کی ترکیب کے لیے استعمال ہونے والا پرائمیز یوکیریوٹس کے مقابلے میں مختلف ہوتا ہے۔ آرکیا کا پرائمس آر این اے ریکگنیشن موٹف (آر آر ایم) کا انتہائی ماخوذ ورژن ہے۔ آرکیا گرام مثبت بیکٹیریا سے آتا ہے، جس میں دونوں میں ایک واحد لپڈ دو پرت ہوتی ہے، جو اینٹی بائیوٹکس کے خلاف مزاحم ہوتی ہے۔ آرکیا یوکرائٹس میں مائٹوکونڈریا سے ملتے جلتے ہیں جس میں وہ میٹابولزم نامی کیمیائی رد عمل کے ذریعے اڈینوسین ٹرائی فاسفیٹ (اے ٹی پی) کے طور پر توانائی جاری کرتے ہیں۔ فوٹوٹروفک آرکیا کے نام سے جانا جانے والا کچھ آرکیا اے ٹی پی تیار کرنے کے لیے سورج کی توانائی کا استعمال کرتے ہیں۔ کیمیکلز کو اے ٹی پی میں تبدیل کرنے کے لیے اے ٹی پی سنتھس کو فوٹو فاسفوریلیشن کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ آرکیا اور بیکٹیریا ساختی طور پر ایک جیسے ہیں حالانکہ ان کا زندگی کے درخت میں گہرا تعلق نہیں ہے۔ بیکٹیریا اور آرکیا دونوں خلیوں کی شکلیں ایک کروی شکل سے مختلف ہوتی ہیں جسے کوکس یا چھڑی کی شکل جسے بیسیلس کہا جاتا ہے۔ ان کا کوئی اندرونی جھلی اور ایک خلیے کی دیوار کے ساتھ بھی تعلق نہیں ہے جو خلیے کو اپنی شکل برقرار رکھنے میں مدد کرتا ہے۔ اگرچہ آرکیئل خلیوں میں خلیوں کی دیواریں ہوتی ہیں، لیکن ان میں پیپٹائڈوگلیکن نہیں ہوتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ آرکیا سیلولوز یا چٹین پیدا نہیں کرتا ہے۔ آرکیا میں موجود ٹی آر این اے کی وجہ سے آرکیا کا یوکرائٹس سے سب سے زیادہ گہرا تعلق ہے، لیکن بیکٹیریا میں نہیں۔ آرکیا میں وہی رائبوسومز ہوتے ہیں جو یوکیریوٹس ہوتے ہیں جو پروٹین میں ترکیب کرتے ہیں۔ آثار قدیمہ اور بیکٹیریا کی مورفولوجی کے علاوہ، ان ڈومینز کے درمیان دیگر اختلافات بھی ہیں۔ آرکیا جو انتہائی اور سخت ماحول میں کم پی ایچ کی سطح کے ساتھ رہتے ہیں جیسے کہ نمک کی جھیلیں، سمندر، اور افواہوں اور انسانوں کے آنتوں میں رہتے ہیں انہیں ایکسٹریموفائل بھی کہا جاتا ہے۔ اس کے برعکس، بیکٹیریا مختلف علاقوں جیسے پودوں، جانوروں، مٹی اور چٹانوں میں پائے جاتے ہیں۔ پھپھوندی ملٹی سیلولر اور یونی سیلولر دونوں طرح کے جاندار ہو سکتے ہیں، اور غذائی اجزاء حاصل کرنے کے طریقے سے دوسرے جرثوموں سے ممتاز ہیں۔ پھپھوندی نامیاتی مادے کو توڑنے کے لیے اپنے ارد گرد انزائموں کا اخراج کرتی ہے۔ فنگل جینیات خمیر، اور فلیمینٹس فنگی کو یوکرائیوٹک جینیاتی تحقیق کے لیے ماڈل حیاتیات کے طور پر استعمال کرتی ہے، بشمول سیل سائیکل ریگولیشن، کرومیٹن ڈھانچہ اور جین ریگولیشن۔ فنگس نیوروپورا کراسا کے مطالعے نے یہ سمجھنے میں کافی تعاون کیا ہے کہ جین کیسے کام کرتے ہیں۔ این۔ کراسا فایلم ایسکومیکوٹا کی سرخ روٹی کے مولڈ کی ایک قسم ہے۔ اسے ایک ماڈل جاندار کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ اس کی نشوونما آسان ہے اور اس کا ایک ہیپلوئڈ لائف سائیکل ہے جو جینیاتی تجزیہ کو آسان بناتا ہے کیونکہ اولاد میں ریسیسیو خصلتیں ظاہر ہوں گی۔ جینیاتی ریکومبینیشن کے تجزیے کو ایسکوسپورس میں مییوسس کی مصنوعات کے ترتیب شدہ ترتیب سے سہولت فراہم ہوتی ہے۔ اپنے قدرتی ماحول میں، این کراسا بنیادی طور پر اشنکٹبندیی اور ذیلی اشنکٹبندیی علاقوں میں رہتا ہے۔ یہ اکثر آگ لگنے کے بعد مردہ پودوں کے مادے پر بڑھتے ہوئے پایا جا سکتا ہے۔ نیوروپورا کو ایڈورڈ ٹیٹم اور جارج بیڈل نے اپنے تجربات میں استعمال کیا جس کے لیے انہوں نے 1958 میں فزیولوجی یا میڈیسن میں نوبل انعام جیتا۔ ان تجربات کے نتائج براہ راست ون جین ون انزائم مفروضے کی طرف لے گئے جو مخصوص پروٹین کے لیے مخصوص جین کوڈ ہیں۔ یہ تصور سالماتی جینیات اور اس کے بعد ہونے والی تمام پیشرفتوں میں افتتاحی بندوق ثابت ہوا۔ Saccharomyces cerevisiae فایلم اسکومیکوٹا کا خمیر ہے۔ نباتاتی نشوونما کے دوران جو عام طور پر اس وقت ہوتی ہے جب غذائی اجزاء وافر مقدار میں ہوتے ہیں، ایس سیریوسیا مائٹوسس کے ذریعے ڈپلوئڈ خلیوں کے طور پر دوبارہ پیدا ہوتا ہے۔ تاہم، بھوک لگنے پر، یہ خلیے ہیپلوئڈ سپورس بنانے کے لیے مییوسس سے گزرتے ہیں۔ ملاپ اس وقت ہوتا ہے جب ملاپ کی مخالف اقسام ایم اے ٹی اے اور ایم اے ٹی اے کے ہیپلوئڈ خلیات رابطے میں آتے ہیں۔ Ruderfer et al. اس بات کی نشاندہی کی کہ، فطرت میں، اس طرح کے رابطے دو وجوہات کی بناء پر قریب سے متعلق خمیر کے خلیوں کے درمیان اکثر ہوتے ہیں۔ پہلا یہ ہے کہ مخالف ملاپ کی قسم کے خلیات ایک ہی اکس میں ایک ساتھ موجود ہوتے ہیں، وہ تھیلی جس میں وہ خلیات ہوتے ہیں جو براہ راست ایک ہی مییوسس کے ذریعے پیدا ہوتے ہیں، اور یہ خلیات ایک دوسرے کے ساتھ میٹ کر سکتے ہیں۔ دوسری وجہ یہ ہے کہ ایک ملاپ کی قسم کے ہیپلوئڈ خلیات، خلیات کی تقسیم پر، اکثر مخالف ملاپ کی قسم کے خلیات پیدا کرتے ہیں۔ قدرتی ایس سیریوسیا تناؤ کے نسب کے تجزیے سے یہ نتیجہ اخذ کیا گیا ہے کہ آؤٹ کراسنگ بہت کم ہوتا ہے (ہر 50,000 خلیوں کی تقسیم میں صرف ایک بار)۔ آؤٹ کراسنگ کے نتیجے میں ہونے والے مییوٹک واقعات کی نوعیت میں نسبتا نایاب ہونے سے پتہ چلتا ہے کہ آؤٹ کراسنگ کے ممکنہ طویل مدتی فوائد (جیسے. تنوع کی نسل) عام طور پر ایک نسل سے دوسری نسل تک جنسی تعلقات کو برقرار رکھنے کے لیے کافی ہونے کا امکان نہیں ہے۔ بلکہ، ایک قلیل مدتی فائدہ، جیسے کہ دباؤ والے حالات (جیسے کہ فاقہ کشی) کی وجہ سے ہونے والے ڈی این اے کے نقصانات کی مییوٹک ریکومبنیشنل مرمت، ایس۔ سیریوسی میں جنسی تعلقات کو برقرار رکھنے کی کلید ہو سکتی ہے۔ کینڈیڈا البیکنز ایک ڈپلوئڈ فنگس ہے جو خمیر اور تنت دونوں کے طور پر اگتا ہے۔ سی۔ البیکن انسانوں میں سب سے عام فنگل پیتھوجین ہے۔ یہ کمزور کرنے والے میوکوسل انفیکشن اور ممکنہ طور پر جان لیوا نظامی انفیکشن دونوں کا سبب بنتا ہے۔ سی۔ البیکنز نے ایک وسیع، لیکن بڑی حد تک پوشیدہ، ملاپ کا سامان برقرار رکھا ہے۔ جانسن نے تجویز کیا کہ ملاپ کی حکمت عملی سی۔ البیکنز کو ممالیہ میزبان کے دشمن ماحول میں زندہ رہنے کی اجازت دے سکتی ہے۔ ایسپرگلی کی 250 معروف انواع میں سے تقریبا 33 فیصد کی شناخت شدہ جنسی حالت ہے۔ ایسپرگیلس کی ان انواع میں جو جنسی چکر کا مظاہرہ کرتی ہیں، فطرت میں بھاری اکثریت ہوموتھالک (خود کھاد دینے والی) ہوتی ہے۔ ہوموتھالک فنگس ایسپرگیلس نیڈولنس میں سیلفنگ میں باہر نکلنے والی انواع میں جنس کی خصوصیت والے اسی ملاپ کے راستوں کو چالو کرنا شامل ہے، یعنی۔ خود فرٹیلائزیشن جنسی تعلقات کو ختم کرنے کے لیے مطلوبہ راستوں کو نظرانداز نہیں کرتی بلکہ اس کے بجائے ایک فرد کے اندر ان راستوں کو چالو کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ ہیپلوئڈ نیوکلئی کا فیوژن تولیدی ڈھانچوں کے اندر ہوتا ہے جسے کلیسٹوتھیسیا کہا جاتا ہے، جس میں ڈپلوئڈ زیگوٹ مییوٹک تقسیم سے گزرتا ہے تاکہ ہیپلوئڈ ایسکوسپورس پیدا ہو۔ پروٹوزوا پروٹوزوا ایک خلیے والے جاندار ہیں، جن کے مرکزے ہوتے ہیں، اور ان کے سائٹوپلازم کے اندر الٹرا مائکروسکوپک سیلولر باڈیز ہوتے ہیں۔ پروٹوزوا کا ایک خاص پہلو جو انسانی جینیاتی ماہرین کے لیے دلچسپی کا باعث ہے وہ ہے ان کا فلیجیلا، جو انسانی سپرم فلیجیلا سے بہت ملتا جلتا ہے۔ پیرامیشیم کے مطالعے نے مییوسس کے فنکشن کے بارے میں ہماری سمجھ میں اہم کردار ادا کیا ہے۔ تمام سلیئٹس کی طرح، پیرامیشیم میں ایک پولی پلائیڈ میکرو نیوکلئس، اور ایک یا زیادہ ڈپلوئڈ مائکرو نیوکلئی ہوتا ہے۔ میکرو نیوکلئس غیر تولیدی خلیے کے افعال کو کنٹرول کرتا ہے، جو روزمرہ کے کام کے لیے درکار جینوں کا اظہار کرتا ہے۔ مائکرو نیوکلئس جنریٹو، یا جرم لائن نیوکلئس ہے، جس میں جینیاتی مواد ہوتا ہے جو ایک نسل سے دوسری نسل میں منتقل ہوتا ہے۔ نشوونما کے غیر جنسی فشن مرحلے میں، جس کے دوران خلیوں کی تقسیم مییوسس کے بجائے مائٹوسس کے ذریعے ہوتی ہے، کلونل ایجنگ ہوتی ہے جس کی وجہ سے بتدریج طاقت کا نقصان ہوتا ہے۔ کچھ انواع میں، جیسے کہ اچھی طرح سے مطالعہ شدہ پیرامیسیم ٹیٹراورلیا، کلونلی ایجنگ پیرامیشیا کی غیر جنسی لکیر طاقت کھو دیتی ہے اور تقریبا 200 فشن کے بعد ختم ہو جاتی ہے اگر خلیات مییوسس سے گزرنے میں ناکام ہو جاتے ہیں جس کے بعد آٹوگیمی (سیلف فرٹیلائزیشن) یا کنجگیشن (آؤٹ کراسنگ) ہوتا ہے (پیرامیسیم میں ایجنگ دیکھیں)۔ ڈی این اے کو پہنچنے والا نقصان مسلسل کلونل خلیوں کی تقسیم کے دوران ڈرامائی طور پر بڑھ جاتا ہے اور یہ پی۔ ٹیٹراورلیا میں کلونل ایجنگ کی ممکنہ وجہ ہے۔ جب کلونلی عمر کے پی ٹیٹراورلیا کو آٹوگیمی یا کنجگیشن کے ساتھ مل کر مییوسس سے گزرنے کے لیے حوصلہ افزائی کی جاتی ہے، تو اولاد کو پھر سے زندہ کیا جاتا ہے، اور وہ بہت سے مائٹوٹک بائنری فشن ڈویژن حاصل کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔ ان میں سے کسی بھی عمل کے دوران خلیے (خلیوں) کا مائکرو نیوکلیس مییوسس سے گزرتا ہے، پرانا میکرو نیوکلیس منتشر ہو جاتا ہے اور ایک نیا میکرو نیوکلیس مائکرو نیوکلیئر ڈی این اے کی نقل سے بنتا ہے جو حال ہی میں مییوسس سے گزرا تھا۔ نئے میکرو نیوکلئس میں بظاہر بہت کم، اگر کوئی ہو، ڈی این اے نقصان ہوتا ہے، جس سے پتہ چلتا ہے کہ احیا کا تعلق مییوسس کے دوران مائکرو نیوکلئس میں ان نقصانات کی مرمت سے ہے۔ وائرس پروٹین اور نیوکلک ایسڈ پر مشتمل کیپسڈ انکوڈنگ جاندار ہوتے ہیں جو میزبان کی نقل کرنے والی مشینری کا استعمال کرتے ہوئے میزبان خلیے میں نقل کے بعد خود جمع ہو سکتے ہیں۔ سائنس میں اس بارے میں اختلاف ہے کہ آیا وائرس رائبوسومز کی کمی کی وجہ سے زندہ ہیں۔ وائرل جینوم کو سمجھنا نہ صرف جینیات کے مطالعے کے لیے بلکہ ان کی روگجنک خصوصیات کو سمجھنے کے لیے بھی اہم ہے۔ وائرس کی کئی اقسام جینیاتی دوبارہ ملاپ کی صلاحیت رکھتی ہیں۔ جب ایک ہی قسم کے دو یا زیادہ انفرادی وائرس کسی خلیے کو متاثر کرتے ہیں، تو ان کے جینوم ایک دوسرے کے ساتھ دوبارہ مل کر ریکومبیننٹ وائرس کی نسل پیدا کر سکتے ہیں۔ ڈی این اے اور آر این اے دونوں وائرس دوبارہ ملاپ سے گزر سکتے ہیں۔ جب دو یا دو سے زیادہ وائرس، جن میں سے ہر ایک مہلک جینومک نقصان پر مشتمل ہوتا ہے، ایک ہی میزبان خلیے کو متاثر کرتے ہیں، تو وائرس کے جینوم اکثر ایک دوسرے کے ساتھ جوڑے بنا سکتے ہیں اور قابل عمل اولاد پیدا کرنے کے لیے ہم جنس دوبارہ مل کر مرمت کر سکتے ہیں۔ اس عمل کو ملٹی پلیسیٹی ری ایکٹیویشن کہا جاتا ہے۔ ملٹی پلیسیٹی ری ایکٹیویشن میں استعمال ہونے والے انزائم فعال طور پر بیکٹیریل اور یوکیریوٹک ریکومبنیشنل مرمت میں استعمال ہونے والے انزائموں کے لیے یکساں ہوتے ہیں۔ انفلوئنزا وائرس، ایچ آئی وی-1، اڈینو وائرس سمیان وائرس 40، ویکسینیا وائرس، ریووائرس، پولیو وائرس اور ہرپس سمپلیکس وائرس کے ساتھ ساتھ متعدد بیکٹیریوفیجز سمیت پیتھوجینک وائرس کے ساتھ ملٹی پلیسیٹی ری ایکٹیویشن پایا گیا ہے۔ پرجیویوں کو بڑھنے کا موقع دے کر کوئی بھی جاندار وائرس کا شکار ہو سکتا ہے۔ پرجیوی دوسرے جاندار کے غذائی اجزاء کو کھاتے ہیں جو وائرس کو پھلنے پھولنے کی اجازت دیتے ہیں۔ ایک بار جب انسانی جسم کسی وائرس کا پتہ لگاتا ہے، تو یہ پھر لڑاکا خلیات بناتا ہے جو پرجیوی/وائرس پر حملہ کرتے ہیں ؛ لفظی طور پر، جسم کے اندر جنگ کا سبب بنتا ہے۔ ایک وائرس جسم کے کسی بھی حصے کو متاثر کر سکتا ہے جس کی وجہ سے فلو، عام زکام اور جنسی طور پر منتقل ہونے والی بیماریوں کی ایک وسیع رینج پیدا ہوتی ہے۔ فلو ایک ہوا سے پھیلنے والا وائرس ہے جو چھوٹی چھوٹی بوندوں سے گزرتا ہے اور اسے باضابطہ طور پر انفلوئنزا کے نام سے جانا جاتا ہے۔ پرجیوی ہوا کے ذریعے سفر کرتے ہیں اور انسانی تنفس کے نظام پر حملہ کرتے ہیں۔ جو لوگ ابتدائی طور پر اس وائرس سے متاثر ہوتے ہیں وہ عام روزمرہ کی سرگرمیوں جیسے بات کرنے اور چھینکنے سے انفیکشن منتقل کرتے ہیں۔ جب کوئی شخص وائرس کے رابطے میں آتا ہے، عام زکام کے برعکس، فلو وائرس لوگوں کو تقریبا فوری طور پر متاثر کرتا ہے۔ اس وائرس کی علامات عام زکام سے بہت ملتی جلتی ہیں لیکن اس سے بھی بدتر۔ جسم میں درد، گلے میں خراش، سر درد، سردی سے پسینہ آنا، پٹھوں میں درد اور تھکاوٹ وائرس کے ساتھ آنے والی بہت سی علامات میں شامل ہیں۔ اوپری سانس کی نالی میں وائرل انفیکشن کے نتیجے میں عام زکام ہوتا ہے۔ گلے کی سوزش، چھینک آنا، ہلکا بخار، اور کھانسی جیسی علامات کے ساتھ، عام زکام عام طور پر بے ضرر ہوتا ہے اور ایک یا ایک ہفتے کے اندر صاف ہو جاتا ہے۔ عام زکام بھی ایک وائرس ہے جو ہوا کے ذریعے پھیلتا ہے لیکن براہ راست رابطے سے بھی منتقل ہو سکتا ہے۔ اس انفیکشن میں علامات پیدا ہونے میں چند دن لگتے ہیں ؛ یہ فلو کے برعکس ایک بتدریج عمل ہے۔ مائکروبیل جینیات کی ایپلی کیشنز مائکروبس بائیو کیمیکل اور جینیات کے مطالعے کے لیے مثالی طور پر موزوں ہیں اور انہوں نے سائنس کے ان شعبوں میں بہت بڑا تعاون کیا ہے جیسے کہ یہ مظاہرہ کہ ڈی این اے جینیاتی مواد ہے، کہ جین کی ایک سادہ لکیری ساخت ہے، کہ جینیاتی کوڈ ایک ٹرپلٹ کوڈ ہے، اور یہ کہ جین کے اظہار کو مخصوص جینیاتی عمل کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے۔ جیکس مونوڈ اور فرانکوئس جیکب نے جین کے اظہار کے اوپرن ماڈل کو تیار کرنے کے لیے ایسچریچیا کولی، ایک قسم کے بیکٹیریا کا استعمال کیا، جو جین کے اظہار اور ضابطے کی بنیاد رکھتا ہے۔ مزید برآں، واحد خلیے والے یوکرائیوٹک مائکروجنزموں کے موروثی عمل کثیر خلیے والے حیاتیات سے ملتے جلتے ہیں جو محققین کو بھی اس عمل کے بارے میں معلومات اکٹھا کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ ایک اور جراثیم جس نے جینیات کے میدان میں بہت اہم کردار ادا کیا ہے وہ تھرمس ایکویٹیکس ہے، جو ایک ایسا جراثیم ہے جو زیادہ درجہ حرارت کو برداشت کرتا ہے۔ اس مائکروب سے سائنس دانوں نے ٹاک پولیمریز انزائم کو الگ کیا، جو اب طاقتور تجرباتی تکنیک، پولیمریز چین ری ایکشن (پی سی آر) میں استعمال ہوتا ہے۔ مزید برآں بیکٹیریا کے استعمال کے ذریعے ریکومبیننٹ ڈی این اے ٹیکنالوجی کی ترقی جدید جینیاتی انجینئرنگ اور بائیو ٹیکنالوجی کی پیدائش کا باعث بنی ہے۔ جرثوموں کا استعمال کرتے ہوئے، بیکٹیریل پلازمیڈز میں جین داخل کرنے کے لیے پروٹوکول تیار کیے گئے، ان کی تیز تر تولید سے فائدہ اٹھاتے ہوئے، دلچسپی کے جین کے لیے بائیو فیکٹریز بنانے کے لیے۔ اس طرح کے جینیاتی طور پر تیار کردہ بیکٹیریا دواسازی جیسے انسولین، ہیومن گروتھ ہارمون، انٹرفیرون اور خون کے جمنے کے عوامل پیدا کر سکتے ہیں۔ یہ بائیو فیکٹریاں عام طور پر دواسازی تیار کرنے کے متبادل طریقہ کار کے مقابلے میں چلانے اور برقرار رکھنے کے لیے بہت سستی ہوتی ہیں۔ وہ لاکھوں چھوٹی دوا ساز مشینوں کی طرح ہیں جن میں صرف بنیادی خام مال اور بڑی مقدار میں مصنوعات تیار کرنے کے لیے صحیح ماحول کی ضرورت ہوتی ہے۔ صرف انسانی انسولین جین کو شامل کرنے کے استعمال نے طبی صنعت پر گہرے اثرات مرتب کیے ہیں۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ بائیو فیکٹریاں مہنگے زندگی بچانے والے دواسازی مرکبات کی قیمت کو کم کرنے میں حتمی کلید ہو سکتی ہیں۔ جرثومے صنعتی استعمال کے لیے مختلف قسم کے انزائموں کی ترکیب کرتے ہیں، جیسے خمیر شدہ کھانے، لیبارٹری ٹیسٹ ریجینٹ، دودھ کی مصنوعات (جیسے رینن)، اور یہاں تک کہ کپڑوں میں بھی (جیسے ٹرائکوڈرما فنگس جس کا انزائم جینز کو پتھر سے دھوئی ہوئی شکل دینے کے لیے استعمال ہوتا ہے)۔ فی الحال یہ امکان موجود ہے کہ جرثوموں کو پٹرولیم پر مبنی سرفیکٹینٹس کے متبادل کے طور پر استعمال کیا جائے۔ مائکروبیل سرفیکٹینٹس میں اب بھی اسی قسم کے ہائیڈروفیلک اور ہائیڈروفوبک فنکشنل گروپ ہوں گے جو ان کے پٹرولیم پر مبنی ہم منصبوں کے ہیں، لیکن ان کے مقابلے میں ان کے بے شمار فوائد ہیں۔ اس کے مقابلے میں، مائکروبیل ایمفیفیلک مرکبات میں انتہائی ماحول جیسے زیادہ گرمی یا انتہائی پی ایچ والے علاقوں میں فعال رہنے کا مضبوط رجحان ہوتا ہے۔ یہ سب بائیوڈیگریڈیبل اور ماحول کے لیے کم زہریلا ہونے کے باوجود۔ پیداوار کا یہ موثر اور سستا طریقہ سرفیکٹینٹس کی بڑھتی ہوئی عالمی کھپت کا حل ہو سکتا ہے۔ ستم ظریفی یہ ہے کہ سب سے زیادہ مانگ والے بائیو بیسڈ سرفیکٹینٹس کے لیے استعمال تیل کی صنعت ہے جو عام پیداوار کے ساتھ ساتھ تیل کی مخصوص ترکیبوں کی ترقی میں سرفیکٹینٹس کا استعمال کرتی ہے۔ جرثومے لیپیسز کا ایک وافر ذریعہ ہیں جن میں صنعتی اور صارفین کے استعمال کی وسیع اقسام ہیں۔ انزائم زندہ چیزوں کے خلیوں کے اندر مختلف قسم کے افعال انجام دیتے ہیں، اس لیے یہ صرف سمجھ میں آتا ہے کہ ہم انہیں بڑے پیمانے پر اسی طرح کے مقاصد کے لیے استعمال کر سکتے ہیں۔ مائکروبیل انزائموں کو عام طور پر دستیاب افعال کی وسیع اقسام اور بڑے پیمانے پر پیدا ہونے کی صلاحیت کی وجہ سے بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے ترجیح دی جاتی ہے۔ پودوں اور جانوروں کے انزائم عام طور پر بڑے پیمانے پر تیار کیے جانے کے لیے بہت مہنگے ہوتے ہیں، تاہم ہمیشہ ایسا نہیں ہوتا۔ خاص طور پر پودوں میں۔ لیپیسز کی صنعتی ایپلی کیشنز میں عام طور پر چربی اور تیل سے تجارتی طور پر قیمتی کیمیکلز کی پیداوار میں زیادہ موثر اور کم لاگت والے اتپریرک کے طور پر انزائم شامل ہوتا ہے، کیونکہ وہ اپنی مخصوص خصوصیات کو ہلکے سے برقرار رکھنے کے قابل ہوتے ہیں اور زیادہ شرح سے کام کرتے ہیں۔ لیپولیٹک انزائموں کی دیگر پہلے سے ہی کامیاب ایپلی کیشنز میں بائیو فیولز، پولیمرز، غیر سٹیریو آئسومیرک دواسازی، زرعی مرکبات، اور ذائقہ بڑھانے والے مرکبات کی پیداوار شامل ہے۔ صنعتی اصلاح کے حوالے سے، پیداوار کے بائیو فیکٹری طریقہ کار کا فائدہ ہدایت شدہ ارتقاء کے ذریعے براہ راست اصلاح کی صلاحیت ہے۔ مصنوعی انتخاب نافذ کرنے سے وقت کے ساتھ پیداوار کی کارکردگی اور خاصیت میں اضافہ ہوگا۔ کارکردگی کو بہتر بنانے کا یہ طریقہ زراعت میں کوئی نئی بات نہیں ہے، لیکن یہ صنعتی پیداوار میں نسبتا نیا تصور ہے۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ یہ طریقہ روایتی صنعتی طریقوں سے کہیں زیادہ بہتر ہوگا کیونکہ آپ کے پاس متعدد محاذوں پر اصلاح ہے۔ پہلا محاذ یہ ہے کہ بائیو فیکٹریوں کو بنانے والے مائکروجنزموں کو ہماری ضروریات کے مطابق تیار کیا جا سکتا ہے۔ دوسرا محاذ جدید ٹیکنالوجیز کے انضمام کے ذریعے لایا گیا اصلاح کا روایتی طریقہ ہے۔ روایتی اور حیاتیاتی ترقی کا یہ مجموعہ ابھی ابھی استعمال ہو رہا ہے اور عملی طور پر لامحدود تعداد میں ایپلی کیشنز فراہم کرتا ہے۔ یہ بھی دیکھیں بیکٹیریل جینیات حوالہ جات مائکروبیولوجی جینیات بذریعہ حیاتیات کی قسم