Environmental Molecular Sciences Laboratory
انوائرمنٹل مالیکیولر سائنسز لیبارٹری (ای ایم ایس ایل، جسے ایم زول کہا جاتا ہے) ایک محکمہ توانائی، آفس آف سائنس کی سہولت ہے جو رچلینڈ، واشنگٹن، ریاستہائے متحدہ میں پیسیفک نارتھ ویسٹ نیشنل لیبارٹری میں ہے۔ ریسرچ ای ایم ایس ایل کے سائنس دان اور ساتھی بنیادی تحقیق انجام دیتے ہیں جو حیاتیاتی، بائیو جیو کیمیکل، اور جسمانی اصولوں پر مرکوز ہوتی ہے تاکہ سالماتی اور جینومکس کے زیر کنٹرول سب سے چھوٹے پیمانے پر ہونے والے عمل کی پیش گوئی کی جا سکے جو ماحولیاتی زمین کے نظام میں سب سے بڑے پیمانے پر تبدیل ہوتے ہیں۔ فنکشنل اینڈ سسٹمز بائیولوجی سائنس ایریا انزائمز اور بائیو کیمیکل راستوں کو سمجھنے پر مرکوز ہے جو پروٹین کے ڈھانچے اور افعال کو خلیوں کے اندر، کمیونٹیز میں خلیوں کے درمیان، اور سیلولر جھلی کی سطحوں اور جرثوموں اور پودوں کے لیے ان کے ماحول کے درمیان فینوٹائپک ردعمل اور تعاملات سے جوڑتے ہیں۔ ماحولیاتی تبدیلیاں اور تعاملات سائنس کا شعبہ ماحولیاتی (فزیو کیمیکل، ہائیڈرولوجیکل، بائیو جیو کیمیکل)، مائکروبیل، پودوں، اور زمین کے اوپر اور نیچے کے ماحولیاتی نظام، ماحول اور ان کے انٹرفیس میں ماحولیاتی عمل کی میکانکی اور پیش گوئی کی تفہیم پر مرکوز ہے۔ کمپیوٹنگ، تجزیات اور ماڈلنگ سائنس کا شعبہ جدید ترین ڈیٹا تجزیات، تصور، اور کمپیوٹیشنل ماڈلنگ اور تخروپن کے ذریعے حیاتیاتی اور ماحولیاتی نظاموں کی پیشین گوئی کی تفہیم کو فروغ دینے کے لیے جدید ترین تجرباتی ڈیٹا کے استعمال پر مرکوز ہے۔ ای ایم ایس ایل حیاتیاتی اور ماحولیاتی نظام کے عمل کے سالماتی افعال کو سمجھنے اور پیش گوئی کرنے کے لیے اہم معلومات کو بے نقاب کرنے کے لیے مربوط تحقیقی پلیٹ فارم کا استعمال کرتا ہے۔ بائیو جیو کیمیکل تبدیلیاں اس بات کی تحقیقات کرتی ہیں کہ زمین کی زمین، پانی اور ہوا کے انٹرفیس پر سالماتی تعاملات ماحول کے اندر غذائی اجزاء اور آلودگیوں کو کس طرح تبدیل اور منتقل کرتے ہیں۔ حیاتیاتی سالماتی راستے خلیوں کے اندر حیاتیاتی سالمات کے درمیان ان کے اندرونی یا بیرونی ماحول میں ہونے والی تبدیلیوں کے جواب میں جینومک معلومات کے فعال تعلقات میں ترجمہ کی تحقیقات کرتے ہیں۔ سیل سگنلنگ اور مواصلات خلیوں، آبادیوں اور برادریوں کے درمیان اور ان کے درمیان سالماتی اشاروں کے متحرک تعاملات اور اسمگلنگ کو ظاہر کرتے ہیں تاکہ ان کے ماحول کے جواب میں حیاتیات کے درمیان پیچیدہ باہمی تعلقات کو سمجھا جا سکے۔ زمینی-ماحولیاتی عمل سالماتی تبدیلیوں، جسمانی عمل جو ان پر قابو رکھتے ہیں، اور زمینی اور ماحولیاتی عمل کے جوڑے کی تحقیقات کرتے ہیں۔ ریزسفیر فنکشن نظام کے پیمانے پر پودوں اور ماحولیاتی نظام کی خصوصیات کو سمجھنے، پیش گوئی کرنے اور کنٹرول کرنے کے لیے سالماتی سطح پر جینوں اور ماحول کے درمیان تعاملات کی تحقیقات کرتا ہے۔ ساختی حیاتیات فنکشن کو سمجھنے کے لیے نینو اسکیل مقامی اور عارضی قراردادوں پر پروٹین، پروٹین کمپلیکس، اور دیگر حیاتیاتی سالمات کے بارے میں ساختی، بائیو کیمیکل، اور متحرک معلومات حاصل کرتی ہے۔ سسٹمز ماڈلنگ پروٹین کی ساخت اور فنکشن، میٹابولک ماڈلنگ، اور مشین لرننگ کے طریقوں کے کمپیوٹیشنل ماڈلز کا استعمال کرتی ہے تاکہ جینوٹائپ کو فینوٹائپ سے جوڑا جا سکے اور حیاتیاتی عمل کو سمجھا جا سکے جو غذائیت کے بہاؤ کو کنٹرول کرتے ہیں، اور بائیو ڈیزائن اور بائیو فیول/بائیو پروڈکٹ پروڈکشن کے لیے پیش گوئی کرنے والے طریقوں کو قابل بناتے ہیں۔ آپریشنز ای ایم ایس ایل ایک صارف تحقیقی سہولت ہے جس کے تحت دنیا بھر کے سائنس دان بغیر کسی قیمت کے لیبارٹری کے ماہرین اور آلات تک رسائی کے لیے پروجیکٹ کی تجاویز پیش کر سکتے ہیں۔ تجاویز کو مسابقتی ہم مرتبہ جائزہ لینے کے عمل کے ذریعے اسکرین کیا جاتا ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ پروجیکٹ سائنسی طور پر موثر اور ڈی او ای کے آفس آف بائیولوجیکل اینڈ انوائرمنٹل ریسرچ مشن سے متعلق ہے۔ جن سائنسدانوں کی تجاویز کو قبول کیا جاتا ہے انہیں ای ایم ایس ایل صارفین کہا جاتا ہے۔ عام صارف تحقیقی منصوبے چند مہینوں سے لے کر چند سالوں تک چل سکتے ہیں۔ ای ایم ایس ایل صارفین کو اپنے پروجیکٹ کی مدت کے لیے سائٹ پر رہنے کی ضرورت نہیں ہے اور ضرورت پڑنے پر وہ لیبارٹری جا سکتے ہیں۔ زیادہ تر نمونے کی پروسیسنگ اور تجزیہ کو دور سے سنبھالا جا سکتا ہے۔ ای ایم ایس ایل کی صارف برادری لیبارٹری کی انتظامی ٹیم کو نمائندوں کی ایک منتخب کمیٹی کے ذریعے سائنسی سمت اور موثر کارروائیوں کے لیے سفارشات فراہم کرتی ہے۔ ای ایم ایس ایل بننے کا خیال 1985 میں نیشنل اکیڈمی آف سائنسز کی رپورٹ کے ساتھ شروع ہوا جس کا عنوان کیمسٹری میں مواقع تھا۔ رپورٹ میں توانائی اور ماحولیات سے متعلق سائنسی چیلنجوں کی نشاندہی کی گئی جن کے حل کے حصول کے لیے بنیادی تحقیق کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے جواب میں، پی این این ایل کے اس وقت کے ڈائریکٹر ولیم آر ولی اور لیب کے سینئر مینیجرز نے مالیکیولر سائنس کے لیے ایک مرکز کی تجویز پیش کی جو فزیکل اور لائف سائنسز کے محققین اور نظریاتی ماہرین کو کمپیوٹنگ اور مالیکیولر پروسیس ماڈلنگ کے تجربے کے ساتھ اکٹھا کرے گا۔ ولی نے مربوط اور باہمی تعاون کے ساتھ سالماتی سطح کی کیمسٹری کے مطالعہ کے لیے جدید آلات کے ساتھ ایک سہولت کا تصور کیا۔ اوہائیو میں قائم بیٹیل میموریل انسٹی ٹیوٹ، جو ڈی او ای کے لیے پی این این ایل چلاتا ہے، نے اس سہولت کی تعمیر، تحقیقی پروگرام تیار کرنے اور آلات، سہولیات، سائنس دانوں اور معاون عملے کو حاصل کرنے کے لیے چار سالوں میں 85 لاکھ ڈالر کی فنڈنگ کی منظوری دی۔ تعمیر جولائی 1994 میں شروع ہوئی اور اگست 1997 میں مکمل ہوئی۔ ای ایم ایس ایل کو یکم اکتوبر 1997 کو مکمل آپریشن کے لیے کھولا گیا۔ 1997-2001 اپنے پہلے پانچ سالوں کے دوران، ای ایم ایس ایل کے قائدین نے صلاحیتیں بنائیں، سائنسی قیادت کو بھرتی کیا، اور صارفین کو اپنی طرف متوجہ کیا۔ اس کے بعد قائدین نے حیاتیات کو شامل کرنے کے لیے سائنسی توجہ کو بڑھایا، خاص طور پر ماحولیاتی صفائی، متبادل توانائی، اور ماحول میں کاربن ڈائی آکسائیڈ میں کمی کے لیے قدرتی طور پر پائے جانے والے جرثوموں کا مطالعہ۔ ای ایم ایس ایل کا ابتدائی صارف پروگرام واحد تفتیش کار مطالعات پر مرکوز تھا جو سائنسی شعبوں کو عبور کر کے تیزی سے ہر سال 1,000 سے زیادہ صارفین تک پہنچ گیا، جو ہر ریاست اور کئی غیر ملکی ممالک کی نمائندگی کرتا ہے۔ اس عرصے کے دوران، ای ایم ایس ایل نے دو بڑے چیلنجوں پر توجہ مرکوز کی: جرثوموں اور معدنیات کے درمیان بنیادی تعامل سے متعلق بائیو جیو کیمسٹری کا سوال، اور سیل میمبرین میں پروٹین کی ساخت اور فنکشن سے متعلق ایک مطالعہ۔ ان چیلنجوں پر کام کرنے سے سائنسی برادری کے لیے نئے مواقع پیدا ہوئے، تحقیقی مہمات جو ٹیموں کو ایک ہی چیلنج پر مرکوز کرنے کے لیے بنائی گئی ہیں۔ جنوری 2007 میں، ای ایم ایس ایل نے اپنی پہلی مستقل توسیع کا جشن منایا: چنوک نامی 11.8-teraflop کمپیوٹر کے لیے تقریبا 4,000 مربع فٹ بلند فرش، جو اس وقت دنیا کا پانچواں تیز ترین نظام تھا۔ اپریل 2008 میں، ای ایم ایس ایل نے ممتاز صارف جے مائیک وائٹ کے لیے ایک نیا آفس پوڈ وقف کیا جس میں تقریبا 100 عملہ اور صارفین پی این این ایل ہیں۔ 2012 کے اوائل میں، ای ایم ایس ایل نے اپنے کوئٹ ونگ ہاؤسنگ کو الٹرا حساس ہائی ریزولوشن مائکروسکوپی اور اسکیننگ آلات کا ایک سوٹ کھولا۔ اکتوبر 2010 میں، ای ایم ایس ایل کا پریمیئر کمپیوٹیشنل کیمسٹری سافٹ ویئر پیکیج، این ڈبلیو کیم اوپن سورس ہوا، جس نے دنیا بھر کے کمپیوٹر سائنسدانوں کو اس کی مستقبل کی ترقی میں حصہ ڈالنے اور اسے مزید محققین اور طلباء کے لیے دستیاب کرنے کی اجازت دی۔ مارچ 2020 میں ویب آف سائنس کی تلاش کے مطابق، 2010 کے بعد سے اس کوڈ کا 3760 سے زیادہ بار حوالہ دیا گیا ہے۔ جون 2013 میں، ای ایم ایس ایل نے چنوک کمپیوٹر کو ریٹائر کیا اور ایک 3.4-petaflops سسٹم، کاسکیڈ کا خیرمقدم کیا۔ ای ایم ایس ایل نے اگست 2017 میں اپنی بیسویں سالگرہ منائی، جس میں این ڈبلیو کیم کمپیوٹیشنل کیمسٹری سافٹ ویئر، اور زیر زمین سائنس اور بنیادی حیاتیاتی ایندھن کی پیداوار میں پیشرفت کی نمائش کی گئی۔ اس تقریب میں سائنسی قائدین نے شرکت کی، جن میں بین الاقوامی سطح پر تسلیم شدہ سائنسدان تھام ڈننگ، اسٹیو کولسن، اور جین فوٹرل شامل تھے۔ آج، ای ایم ایس ایل مختلف سائنسی برادریوں کے صارفین کے ساتھ مل کر فنکشنل اور سسٹمز بائیولوجی، ماحولیاتی تبدیلیوں اور تعاملات، اور کمپیوٹنگ، تجزیات، اور ماڈلنگ میں اپنی سائنسی تحقیق پر توجہ مرکوز کرتا ہے۔ یہ سائنس ٹیکنالوجی کی ترقی اور کمپیوٹیشنل صلاحیتوں کو آگے بڑھا رہی ہے۔ ای ایم ایس ایل کے ڈائریکٹرز تھام ڈننگ-زیر قیادت تعمیراتی سرگرمیاں، ٹریسا فرائیبرگر-عبوری ڈائریکٹر، جین فوٹرل-1997-1998 جے ڈبلیو۔ راجرز، جونیئر-2002-2004 ایلیسن اے کیمبل-عبوری 2004-2005، 2005-2015 ہاروی بولٹن-عبوری 2015-2016، عبوری 2017-2019 لیوان لیانگ-2016-2017 ڈگلس مینس-2019-موجودہ فوٹ نوٹ بیرونی روابط EMSL ماحولیاتی سالماتی علوم لیبارٹری ڈی او ای یو۔ ڈیپارٹمنٹ آف انرجی پی این این ایل پیسیفک نارتھ ویسٹ نیشنل لیبارٹری ان رچ لینڈ، واشنگٹن NWChem EMSL کا کمپیوٹیشنل کیمسٹری سافٹ ویئر پیکیج لیبارٹریز ان دی یونائیٹڈ اسٹیٹس رچ لینڈ، واشنگٹن بلڈنگز اینڈ اسٹرکچرز ان بینٹن کاؤنٹی، واشنگٹن ریسرچ انسٹی ٹیوٹ ان واشنگٹن (اسٹیٹ)