جب ژاؤکسی مینگ اور زہکائی لیانگ نے کچھ سال پہلے پہلی بار اس تجویز کی تجویز پیش کی تھی ، تو جیمز شنبل نے شکی سمجھا تھا۔ کم سے کم کہنا ہے۔
"ٹھیک ہے ، آپ کوشش کر سکتے ہیں ، لیکن مجھے نہیں لگتا کہ یہ کام کر رہا ہے ،" "ایگروونومی اینڈ ہارٹیکلچر کے ایسوسی ایٹ پروفیسر نے مینگ اور لیانگ سے کہا ، اس کے بعد نیبراسکا یونیورسٹی میں شنبل کی لیب میں پوسٹ ڈاکٹریٹ کے محققین inc لنکن۔
وہ غلط تھا اور ، نکتہ نظر میں ، کبھی خوش نہیں تھا۔ پھر بھی اس وقت ، شنبل کے پاس ابرو بڑھانے کی مناسب وجہ تھی۔ اس جوڑے کا خیال - کہ سخت سردی کے سامنے ہتھیار ڈالنے والی سردی سے حساس فصلوں کے ڈی این اے کی ترتیب سے یہ اندازہ لگانے میں مدد مل سکتی ہے کہ جنگلی ، سخت پودے کس طرح منجمد ہونے کی صورتحال کو برداشت کرتے ہیں۔ کم سے کم کہنا ہے۔ پھر بھی ، یہ ایک کم خطرہ ، اعلی انعام کی پیش کش تھی۔ کیونکہ اگر مینگ اور لیانگ کام کرنے میں کامیاب ہوسکتے ہیں تو ، سردی سے حساس فصلوں کو تھوڑی یا اس سے بھی زیادہ سرد مزاحم ساتھیوں کی طرح بنانے کی کوششیں تیز رفتار سے کرنے کی کوششیں ہوسکتی ہیں۔
جنوبی میکسیکو میں مکئی ، مشرقی افریقہ میں جوارم - دنیا کی سب سے اہم فصلوں کو آبائی علاقوں میں پالا گیا تھا جس نے ان پر سردی یا انجماد کے خلاف دفاعی مواقع پیدا کرنے کے لئے کوئی منتخب دباؤ نہیں ڈالا تھا۔ جب ان فصلوں کو سخت آب و ہوا میں اگایا جاتا ہے تو ، ان کی حساسیت اس بات کی حد تک محدود ہوتی ہے کہ انھیں کتنی دیر میں کاشت کی جاسکتی ہے اور کتنی دیر میں ان کی کاشت کی جا سکتی ہے۔ کم تر بڑھتے ہوئے موسموں میں سنشنھوت کے ل less کم وقت کے مساوی ہوجاتے ہیں ، جس کے نتیجے میں عالمی آبادی کے لئے کم پیداوار اور کم خوراک مل جاتی ہے جس کی توقع ہے کہ وہ 10 تک 2050 ارب افراد سے رجوع کرے گا۔
سرد موسم
پودوں کی انواع جو پہلے ہی سرد موسم میں اگتے ہیں ، اسی دوران سردی کو برداشت کرنے کی تدبیریں تیار کرتی ہیں۔ وہ جھلیوں کو منجمد اور فریکچر سے روکتے ہوئے کم درجہ حرارت پر لیکویڈیٹی برقرار رکھنے کے لئے اپنے سیلولر جھلیوں کی تشکیل نو کرسکتے ہیں۔ وہ ان جھلیوں کے گرد و نواح میں شکر کے ٹکڑوں کو شامل کرسکتے ہیں اور ان کے منجمد نقطہ کو اسی طرح کم کرتے ہیں جس طرح نمک ایک فٹ پاتھ پر ہوتا ہے۔ حتیٰ کہ وہ پروٹین تیار کرسکتے ہیں جو سیل کرسٹل عوام میں ان کرسٹلوں کے بڑھنے سے پہلے منی آئس کرسٹل کو پریشان کرتے ہیں۔
یہ تمام دفاعی جینیاتی سطح پر شروع ہوتے ہیں ، حالانکہ نہ صرف خود ڈی این اے کے تسلسل میں۔ جب پودوں کو جمنا شروع ہوجاتا ہے ، تو وہ کچھ خاص جین کو لازمی طور پر بند کردیتے ہیں یا ان کی جینیاتی ہدایات کے دستورالعمل کو روکے اور انجام دینے کی روک تھام کرتے ہیں۔ یہ جانتے ہوئے کہ کون سا جین ٹھنڈا برداشت کرنے والے پودے بند ہوجاتے ہیں اور منجمد درجہ حرارت کا سامنا کرنا پڑتا ہے ، اس کے بعد ، محققین کو ان کی مضبوطی کی مضبوطی کی بنیاد سمجھنے میں مدد مل سکتی ہے اور ، بالآخر سرد حساس فصلوں میں انجینئر کی طرح کے دفاع کو روکنے میں مدد مل سکتی ہے۔
لیکن شنبل بھی جانتے تھے ، جیسا کہ مینگ اور لیانگ نے کیا ، یہ بھی کہ ایک جیسی جین اکثر پودوں کی پرجاتیوں ، یہاں تک کہ قریب سے متعلق لوگوں میں بھی سردی سے مختلف طور پر جواب دیتا ہے۔ جس کا مطلب ہے ، مایوسی سے ، یہ سمجھنے سے کہ ایک نسل میں ایک جین کس طرح سردی کا سامنا کرتا ہے پودوں کے سائنسدانوں کو کسی اور میں جین کے طرز عمل کے بارے میں حتمی طور پر کچھ نہیں بتاتا ہے۔ اس غیر پیش قیاسی کے نتیجے میں ، قوانین کو سیکھنے کی کوششوں میں رکاوٹ ہے جس میں یہ حکم دیا گیا ہے کہ جین کو غیر فعال یا چالو کیا جائے گا۔
شنبل نے کہا ، "ہم ابھی بھی واقعی ، واقعی یہ سمجھنے میں بہت خراب ہیں کہ جین کیوں بند ہوجاتے ہیں اور کیوں۔"
مکئی کے پودے
ایک کتاب کی کمی ، محققین نے مشین لرننگ کی طرف رجوع کیا ، یہ مصنوعی ذہانت کی ایک شکل ہے جو لازمی طور پر اپنی تحریر لکھ سکتی ہے۔ انھوں نے خاص طور پر ایک زیر نگرانی درجہ بندی کا ماڈل تیار کیا - جس طرح سے ، جب ، بلیوں اور نہ بلیوں کی کافی لیبل والی تصاویر پیش کی جاسکتی ہیں تو ، آخر کار اس سے پہلے والے کو بعد والے سے ممتاز کرنا سیکھ سکتی ہے۔ اس ٹیم نے ابتدائی طور پر مکین سے ترتیب وار جینوں کے ایک بہت بڑے ڈھیر کے ساتھ اپنے ماڈل پیش کیے ، ساتھ ہی ان جینوں کی اوسط سرگرمی کی سطح کے ساتھ ہی جب پودوں کو منجمد درجہ حرارت کا نشانہ بنایا جاتا تھا۔ سکنبل نے کہا کہ اس ماڈل کو ہر مکئی کے جین کے لئے "ہر وہ خصوصیت جس کے بارے میں ہم سوچ سکتے ہیں" کھلایا گیا تھا ، جس میں اس کی لمبائی ، اس کی استحکام اور اس کے اور اس کے دیگر ورژن کے درمیان کسی بھی فرق سمیت مکئی کے دیگر پودوں میں پایا جاتا ہے۔
بعد میں ، محققین نے ان جینوں کے ایک ذیلی سیٹ میں معلومات کے صرف ایک ٹکڑے کو چھپا کر اپنے ماڈل کا تجربہ کیا: چاہے انھوں نے ٹھنڈ درجہ حرارت کے آغاز پر ردعمل ظاہر کیا ، یا نہیں۔ جین کی خصوصیات کے بارے میں تجزیہ کرکے یہ بتایا گیا تھا کہ وہ یا تو جوابدہ تھے یا غیر جوابدہ ، اس ماڈل کا پتہ چل گیا کہ ان خصوصیات کے کون سے امتزاج ہر ایک سے متعلق ہیں - اور پھر کامیابی کے ساتھ باقی رہ جانے والے ، اسرار خانے کے جینوں کو کامیابی کے ساتھ ان کے صحیح زمرے میں تقسیم کردیا گیا۔
یہ ایک امید افزا آغاز تھا ، اس میں کوئی شک نہیں۔ لیکن اصل امتحان باقی رہا: کیا یہ ماڈل کسی ایک پرجاتی میں حاصل کی گئی ٹریننگ لے کر دوسرے کو لاگو کرسکتی ہے؟
اس کا جواب ایک ہاں میں تھا۔ مکئی ، جورم ، موتی کا جوار ، پروسو باجرا ، فاکسائل باجرا یا سوئچ گراس - صرف چھ پرجاتیوں میں سے ایک سے ڈی این اے ڈیٹا کے ساتھ تربیت حاصل کرنے کے بعد ، ماڈل عام طور پر یہ پیش گوئی کرسکتا تھا کہ دیگر پانچوں میں سے کون سا جین منجمد ہونے کا جواب دے گا۔ سنبل کی حیرت کی بات یہ ہے کہ یہ ماڈل اس وقت بھی برقرار رہا جب اسے سرد حساس نوع کی مکئی ، مکئی ، جوارم ، موتی یا پروسو باجری کی تربیت دی گئی تھی - لیکن سرد رواداری والے فاسسٹیل باجرا یا سوئچ گراس میں جین کے ردعمل کی پیش گوئی کرنے کا کام سونپا گیا ہے۔
ماڈل
انہوں نے کہا ، "جن ماڈلز کو ہم نے تربیت دی ہے اس نے تقریبا تمام نسلوں کے ساتھ ساتھ کام کیا جیسے آپ کے پاس ایک ہی نوع میں واقعتا data ڈیٹا موجود تھا اور اسی نوع میں پیش گوئیاں کرنے کے لئے داخلی اعداد و شمار کو استعمال کیا گیا تھا ،" انہوں نے کہا ، مہینوں بعد اس کی آواز میں حیرت کا شکار رہنا۔ "میں واقعی میں اس کی پیش گوئ نہیں کروں گی۔"
"یہ خیال کہ ہم صرف یہ ساری معلومات کمپیوٹر میں کھلاسکتے ہیں ، اور اس سے پیش گوئیاں کرنے کے کم از کم کچھ اصول معلوم ہوسکتے ہیں جو کام کرتی ہیں ، یہ اب بھی میرے لئے حیرت انگیز ہے۔"
وہ پیش گوئیاں خاص طور پر مفید ثابت ہوسکتی ہیں جب متبادل پر غور کیا جائے۔ تقریبا ایک دہائی کے لئے ، پلانٹ حیاتیات حقیقت میں آر این اے کے انووں کی تعداد کی پیمائش کرنے میں کامیاب رہے ہیں - جو ڈی این اے ہدایات کی نقل اور نقل و حمل کے ذمہ دار ہیں۔ یہ ایک جاندار پلانٹ میں ہر جین کے ذریعہ تیار کیا جاتا ہے۔ شنبل نے کہا کہ اس کا موازنہ کرنا کہ زندہ نمونوں اور متعدد پرجاتیوں میں جین کے اظہار کو کس طرح سردی کا سامنا کرنا پڑتا ہے ، ایک محنت کش کام ہے۔ یہ جنگلی پودوں کے ساتھ خاص طور پر سچ ہے ، جس کے بیج حاصل کرنا بھی مشکل ہوسکتا ہے۔ توقع کے مطابق ، یہ بیج انکرن نہیں ہوسکتے ہیں ، اگر بالکل بھی ، اور اگنے میں برسوں لگ سکتے ہیں۔ یہاں تک کہ اگر وہ کرتے ہیں تو ، ہر نتیجہ خیز پلانٹ کو ایک جیسے ، کنٹرول ماحول میں کاشت کرنا ہوگا اور اسی ترقیاتی مرحلے پر مطالعہ کرنا ہوگا۔
مزید پرجاتیوں
ان تمام چیزوں نے جنگلی نمونوں کی نشوونما کے لئے ایک بہت بڑا چیلنج کھڑا کیا ہے ، کافی جنگلی پرجاتیوں سے ، ان کے جینوں کے رد عمل کو سردی سے نقل کرنے اور اعدادوشمار کی جانچ کرنا۔
شنبل نے کہا ، "اگر ہم واقعی میں جاننا چاہتے ہیں کہ جین کیا اہم ہیں۔ - جو حقیقت میں پودوں کو سردی میں ڈھالنے میں کس طرح کا کردار ادا کرتا ہے - ہمیں دو سے زیادہ پرجاتیوں کو تلاش کرنے کی ضرورت ہے۔" "ہم انواع کے ایسے گروہ کو دیکھنا چاہتے ہیں جو سردی سے روادار ہیں اور ایک ایسے گروپ کو جو حساس ہیں ، اور نمونوں کو دیکھنا چاہتے ہیں:" یہ وہی جین ہمیشہ ایک میں جواب دیتا ہے اور دوسرے میں ہمیشہ جواب نہیں دیتا ہے۔ "
"یہ واقعی ایک بہت بڑا اور مہنگا تجربہ بننا شروع ہوتا ہے۔ یہ واقعی اچھا ہوگا اگر ہم ان پرجاتیوں کے ڈی این اے کی ترتیب سے صرف یہ کہہ سکتے کہ اس کے بجائے ، 20 پرجاتیوں کو لے کر ان سب کو ایک ہی مرحلے پر حاصل کرنے کی کوشش کر رہے ہوں ، ان تمام لوگوں کو تناؤ کے عین مطابق علاج کے ذریعہ پیش کریں ، اور ہر نسل میں ہر جین کے لئے تیار کردہ آر این اے کی مقدار کی پیمائش کریں۔
خوش قسمتی سے ماڈل کے لئے ، محققین نے پہلے ہی 300 سے زیادہ پودوں کی نسلوں کے جینوموں کو ترتیب دیا ہے۔ ایک بین الاقوامی کوشش جاری ہے کہ اگلے چند سالوں میں اس تعداد کو 10,000،XNUMX تک لے جاسکے۔
اگرچہ اس ماڈل نے اپنی معمولی توقعات سے پہلے ہی بڑی حد تک تجاوز کرلی ہے ، شینبل نے کہا کہ اس کے باوجود اگلے مرحلے میں "اپنے آپ کو اور دوسرے لوگوں کو راضی کرنا" شامل ہوگا جس میں یہ اب تک کی طرح کام کرتا ہے۔ آج کی آزمائش کے ہر معاملے میں ، محققین نے ماڈل سے کہا ہے کہ وہ انہیں بتائے کہ وہ پہلے سے کیا جانتا تھا۔ انہوں نے کہا ، حتمی امتحان تب آئے گا جب انسان اور مشین دونوں ہی شروع سے شروع ہوں گے۔
انہوں نے کہا ، "مجھے لگتا ہے کہ اگلا بڑا تجربہ کرنے کی ضرورت ہمیں کسی ایسی ذات سے متعلق پیش گوئ کرنا ہے جہاں ہمارے پاس کوئی اعداد و شمار موجود نہیں ہیں۔" "لوگوں کو یہ باور کروانا کہ یہ واقعی ان معاملات میں کام کرتا ہے جہاں ہمیں جوابات کا بھی پتہ نہیں ہے۔"
اس ٹیم نے نیشنل اکیڈمی آف سائنسز کے جریدے پروسیڈنگز میں اپنے نتائج کی اطلاع دی۔ مینگ ، لیانگ اور شنبل نے شیڈونگ ایگریکلچرل یونیورسٹی کے آنے والے اسکالر زیورو ڈائی کے ساتھ نیبراسکا کی ربیکا روسٹن ، یانگ ژانگ ، سمیرا محبوب اور انڈرگریجویٹ طالب علم ڈینیئل اینگگو کے ساتھ اس مطالعے کا مصنف بنایا۔
مزید معلومات کے لئے:
نیبراسکا لنکن یونیورسٹی
www.unl.edu