ارتقا کی تجربہ گاہ
ارتقا کی تجربہ گاہ
ارتقا صرف بہت پہلے ہو چکی کوئی چیز نہیں۔ یہ ابھی ہو رہا ہے: اسپتالوں میں، جنگلوں میں، اور پیدا ہونے والے ہر بچے میں۔ چھ تجربے خود کیجیے، پھر دیکھیے کہ سائنس دانوں کے اصل تجربوں میں کیا ہوا۔
1 · بیکٹیریا بمقابلہ اینٹی بایوٹک
بیکٹیریا بمقابلہ اینٹی بایوٹک
بیکٹیریا ایک پلیٹ کے دونوں کناروں سے اندر کی طرف پھیلتے ہیں۔ مرکز کی طرف ہر پٹی میں پچھلی سے دس گنا زیادہ اینٹی بایوٹک ہے۔ بیکٹیریا اُس پٹی میں نہیں بڑھ سکتا جس کے خلاف وہ مزاحم نہیں۔ لیکن ہر تقسیم پر تغیر کا ایک چھوٹا امکان ہوتا ہے، اور کچھ تغیرات اس کی اولاد کو تھوڑا زیادہ مزاحم بنا دیتے ہیں۔
- نسلیں
- 0
- پہنچی ہوئی بلند ترین پٹی
- بغیر دوا
- مزاحمت کی سطحیں
پلے دبائیے۔ ہر رنگ مزاحمت کی ایک سطح ہے۔ دیکھیے کہ محاذ کہاں رُکتا ہے، اور کہاں ایک اکیلا متغیر راستہ توڑتا ہے۔
اصل تجربہ
2016 میں ہارورڈ کی ایک ٹیم نے 120 ضرب 60 سینٹی میٹر کی ایک دیو قامت پلیٹ بنائی، جس میں اینٹی بایوٹک ٹرائی میتھوپرم کی پٹیاں مرکز کی طرف دس دس گنا بڑھتی تھیں، اُس خوراک کے 1,000 گنا تک جو عام طور پر ای کولائی کو روک دیتی ہے۔ کناروں پر چھوڑے گئے بیکٹیریا دو ہفتوں سے کم میں ارتقا پا کر مرکزی پٹی تک پہنچ گئے، اور ایک کیمرے نے ہر قدم فلمایا۔ ایک حیرت: سب سے مزاحم متغیر ہمیشہ نہیں جیتے۔ کبھی کبھی وہ سست بڑھنے والے، کم مزاحم پڑوسیوں کے پیچھے پھنس گئے۔
یہ کیوں اہم ہے: اینٹی بایوٹک کا بے جا استعمال یہی تجربہ پوری دنیا کے پیمانے پر کرتا ہے۔ ہر استعمال اُن بیکٹیریا کی حمایت کرتا ہے جو اس سے بچ نکلتے ہیں۔
ارتقا کا طویل ترین تجربہ
24 فروری 1988 کو رچرڈ لینسکی نے ای کولائی کے 12 یکساں فلاسک شروع کیے۔ ہر دن ہر کلچر کا تھوڑا سا حصہ تازہ خوراک میں ڈالا جاتا ہے، جس سے روزانہ تقریباً 6.6 نسلیں بنتی ہیں۔ اگست 2024 میں آبادیاں 80,000 نسلیں پار کر گئیں، یعنی ہماری نوع کی اب تک کی نسلوں سے چھ گنا سے بھی زیادہ۔ تقریباً 31,000ویں نسل کے آس پاس ایک آبادی میں کچھ نیا ارتقا پذیر ہوا: سٹریٹ کھا کر جینے کی صلاحیت، جسے ای کولائی عام طور پر آکسیجن کی موجودگی میں استعمال نہیں کر سکتا۔
اتنی تیزی کیوں؟ اچھے حالات میں ای کولائی تقریباً ہر 20 منٹ میں تقسیم ہو سکتا ہے۔
تحقیقات:Baym et al. 2016, Science ↗Blount et al. 2008, PNAS ↗Good et al. 2017, Nature ↗E. coli long-term evolution experiment ↗Antimicrobial resistance ↗
2 · پرندہ بنیے
پرندہ بنیے
پیپرڈ مَتھ دن میں درختوں کی چھال پر آرام کرتے ہیں۔ زیادہ تر ہلکے رنگ کے اور دھبے دار ہوتے ہیں؛ چند میں ایسا تغیر ہوتا ہے جو انہیں کالا کر دیتا ہے۔ آپ ایک بھوکا پرندہ ہیں: جو پتنگے نظر آئیں ان پر کلک کیجیے۔ بچ جانے والے انڈے دیتے ہیں، اور ان کے بچے والدین جیسے دکھتے ہیں۔
اصل تجربہ
یہ واقعی ہوا تھا۔ کالے پیپرڈ مَتھ پہلی بار 1848 میں مانچسٹر میں درج کیے گئے۔ جیسے جیسے کوئلے کی کالک نے درختوں کو کالا کیا، وہ تیزی سے پھیلے، اور 1895 تک مانچسٹر کے آس پاس کے تقریباً 98٪ پتنگے کالے تھے۔ 1950 کی دہائی کے صاف ہوا کے قوانین کے بعد چھال پھر ہلکی ہوئی اور کالے پتنگے نایاب ہو گئے۔ 2016 میں جینیات دانوں نے خود تغیر ڈھونڈ نکالا: “اچھلنے والے ڈی این اے” کا ایک ٹکڑا جو cortex نامی جین میں جا بیٹھا تھا، غالباً 1819 کے آس پاس۔
لیکن کیا واقعی یہ پرندوں کا کام تھا؟
سوال کا فیصلہ کرنے کے لیے ماہرِ حیاتیات مائیکل میجرس نے چھ برسوں میں 4,864 پتنگے چھوڑے اور دیکھا کہ پرندے کن کو کھاتے ہیں۔ آج کی صاف چھال پر پرندوں نے گہرے پتنگے زیادہ پکڑے، اتنے کہ کالے پتنگوں کے غائب ہونے کی وجہ سمجھ آ جائے۔
تحقیقات:van't Hof et al. 2016, Nature ↗Cook et al. 2012, Biology Letters ↗Peppered moth evolution ↗قدرتی انتخاب ↗
3 · جین مکسر
جین مکسر
ہر بچے کو اپنے آدھے جینز ماں سے اور آدھے باپ سے ملتے ہیں، لیکن کون سا آدھا، یہ اتفاق طے کرتا ہے۔ دو خیالی مخلوقات سے ملیے، ہر ایک میں پانچ جینز کی دو دو نقلیں ہیں۔ بڑا حرف غالب ہے: خصوصیت ظاہر ہونے کے لیے ایک نقل کافی ہے۔ والدین کے جینز بدلنے کے لیے کسی حرف پر کلک کیجیے۔
والد/والدہ A
والد/والدہ B
اولاد
آپ تقریباً 70 ٹریلین ممکنہ امتزاجات میں سے ایک ہیں
آپ کے والدین دونوں کے پاس کروموسوم کے 23 جوڑے تھے، اور انہوں نے ہر جوڑے سے ایک کروموسوم اتفاقاً چن کر آپ کو دیا۔ اس سے ہر والد یا والدہ سے 2²³ = 8,388,608 ممکنہ امتزاجات بنتے ہیں، اور ایک جوڑے کے لیے تقریباً 70 ٹریلین، وہ بھی کروموسومز کے آپس میں ٹکڑے بدلنے (کراسنگ اوور) سے پہلے، جو اس تعداد کو کئی گنا اور بڑھا دیتا ہے۔ مزید یہ کہ ہر بچہ تقریباً 70 بالکل نئے تغیرات کے ساتھ پیدا ہوتا ہے جو والدین میں سے کسی میں نہیں تھے۔
گریگر مینڈل نے 1860 کی دہائی میں ایک خانقاہ کے باغ میں مٹر کے تقریباً 28,000 پودے اُگا کر اور ان کا ملاپ کرا کے یہ اصول دریافت کیے۔ 1900 تک، یعنی ان کی موت کے سولہ سال بعد تک، کسی نے ان کے کام کی اہمیت نہیں سمجھی۔
تحقیقات:Jónsson et al. 2017, Nature ↗مینڈلی وراثت ↗Chromosomal crossover ↗گریگور مینڈل ↗
4 · ڈارون کی فنچ
ڈارون کی فنچ: موسم آپ کے ہاتھ میں
گالاپاگوس کے ایک ننھے جزیرے ڈیفنی میجر پر پیٹر اور روزمیری گرانٹ نے دہائیوں تک تقریباً ہر فنچ کو پکڑا، ناپا اور اس پر نظر رکھی۔ یہاں ہر سال کا موسم آپ طے کرتے ہیں۔ موسم طے کرتا ہے کہ کون سے بیج بچیں گے، اور بیج طے کرتے ہیں کہ کون سی چونچیں بچیں گی۔
سادہ ماڈل: بچنا اس پر منحصر ہے کہ چونچ اُس سال بچے بیجوں کے لیے کتنی موزوں ہے، اور چونچ کی گہرائی 0.75 وراثت پذیری سے منتقل ہوتی ہے، جو گرانٹ جوڑے کے ناپے گئے عدد کے قریب ہے۔ دوبارہ چلانا اہم برسوں کی اصل ترتیب پر چلتا ہے، لیکن اعداد مصنوعی ہیں۔
اصل تجربہ
1977 میں ڈیفنی میجر پر صرف تقریباً 24 ملی میٹر بارش ہوئی۔ چھوٹے، نرم بیج ختم ہو گئے، اور جزیرے کی زیادہ تر درمیانی زمینی فنچ مر گئیں۔ بچنے والے زیادہ تر گہری چونچ والے بڑے پرندے تھے، جو گوکھرو کے بڑے، سخت بیج توڑ سکتے تھے۔ ان کے بچوں کی چونچیں خشک سالی سے پہلے کی آبادی سے تقریباً 4٪ گہری تھیں: ایک ہی نسل میں، کیلیپر سے ناپا گیا ارتقا۔
پھر ارتقا نے رخ بدل لیا
1982–83 کی ال نینو بارشوں نے جزیرے کو چھوٹے بیجوں سے بھر دیا، اور اگلے برسوں میں چھوٹی چونچیں بہتر رہیں۔ 1982 میں چند بڑی زمینی فنچ جزیرے پر آ بسی تھیں۔ 2004 کی خشک سالی میں انہوں نے بڑے بیج سنبھال لیے، اور درمیانی زمینی فنچ کی چونچیں چھوٹی ہو گئیں: 33 برسوں میں گرانٹ جوڑے کی درج کردہ سب سے زور دار ارتقائی تبدیلی۔ 2016 میں جینیات دانوں نے اس تبدیلی کو HMGA2 نامی ایک جینی خطے سے جوڑا۔ 30 برس بعد گرانٹ جوڑے کا سبق: قلیل مدت میں ارتقا کی پیش گوئی ہو سکتی ہے، طویل مدت میں نہیں، کیونکہ موسم کی نہیں ہو سکتی۔
تحقیقات:Boag & Grant 1981, Science ↗Grant & Grant 2002, Science ↗Grant & Grant 2006, Science ↗Lamichhaney et al. 2016, Science ↗Darwin's finches ↗
5 · لومڑی پالتو بنائیے
ایک پالتو لومڑی پیدا کیجیے
1959 میں سوویت ماہرِ جینیات دیمتری بیلیایف نے سائبیریا میں ایک تجربہ شروع کیا۔ سمور کے فارموں کی سلور لومڑیوں میں سے صرف سب سے پُرسکون اور دوستانہ لومڑیوں کو بچے پیدا کرنے دیا گیا۔ اب افزائش کرنے والے آپ ہیں: ہر نئی نسل کے والدین چنیے، اور دیکھیے کہ راستے میں اور کیا بدلتا ہے۔
سادہ ماڈل: پالتو پن بہت سے جینز اور اتفاق پر منحصر ہے۔ سفید دھبے، لٹکے کان اور گھنگریالی دُمیں کبھی کبھار نظر آتی ہیں، اور پالتو لومڑیوں میں تھوڑی زیادہ، جیسا کہ تجربے میں دیکھا گیا؛ ایسا کیوں ہوتا ہے، اس پر اب بھی بحث ہے۔
اصل تجربہ
اصل تجربے میں ہر نسل کے 10٪ سے کم جانور والدین بنے۔ چوتھی نسل میں پہلے بچوں نے لوگوں کو دیکھ کر دُم ہلائی۔ “ایلیٹ”، یعنی وہ لومڑیاں جو کتوں کی طرح انسانوں کو ڈھونڈتی، کُوں کُوں کرتی اور چاٹتی ہیں، نسل 6 میں بچوں کا 1.8٪، نسل 10 میں 18٪، نسل 20 میں 35٪ اور نسل 30 میں 49٪ تھیں۔ 2005–2006 تک تقریباً پوری آبادی ایلیٹ تھی، اور ان کے تناؤ کے ہارمون کی سطح عام فارم لومڑیوں کے ایک تہائی یا اس سے بھی کم ہو گئی تھی۔
لٹکے کان جنہیں کسی نے نہیں چنا
صرف رویہ چنا گیا تھا، پھر بھی 8–10 نسلوں بعد سفید “ستارہ” دھبے نظر آنے لگے، اور کچھ لومڑیوں کے کان لٹک گئے اور دُمیں گھنگریالی ہو گئیں، جو بہت سے پالتو جانوروں کی نشانی ہے۔ بیلیایف کا خیال تھا کہ صرف پالتو پن کے لیے انتخاب نشوونما کے دوران جینز کے چالو ہونے کا طریقہ بدل دیتا ہے۔ یہ خیال اب زیرِ بحث ہے: 2020 میں محققین نے ان کی لومڑیوں کی اصل مشرقی کینیڈا کے سمور فارموں تک کھوجی، جہاں انہیں دہائیوں سے پالا جا رہا تھا، اور دلیل دی کہ تجربے کے نتائج کو بڑھا چڑھا کر بیان کیا گیا۔ 2018 میں لومڑی کے جینوم نے پالتو اور جارحانہ رویے سے جڑے خطے دکھائے۔
تحقیقات:Trut et al. 2009, BioEssays ↗Kukekova et al. 2018, Nature Ecology & Evolution ↗Lord et al. 2020, Trends in Ecology & Evolution ↗Domesticated silver fox ↗
6 · آپ کی اپنی دنیا
اپنی دنیا بنائیے
یہاں چھوٹی خیالی مخلوقات رہتی ہیں۔ وہ کھاتی ہیں، بھاگتی ہیں، بوڑھی ہوتی ہیں اور اولاد پیدا کرتی ہیں۔ ہر ایک کے پاس چار جینز ہیں، جسامت، رفتار، رنگ اور سمور کے لیے، اور وہ انہیں چھوٹی چھوٹی اتفاقی تبدیلیوں کے ساتھ آگے دیتی ہے۔ انہیں کوئی ڈیزائن نہیں کرتا۔ ان کی دنیا بدلیے، اور دیکھیے کہ قدرتی انتخاب انہیں کیسے نئی شکل دیتا ہے۔
یہ آزمائیے
- زمین کو ہلکی ریت کر دیجیے اور بہت سے شکاری شامل کیجیے۔ کچھ دیر رکیے، پھر گہرے لاوے پر بدل دیجیے۔ مخلوقات کے رنگ کا کیا ہوتا ہے؟
- برفانی دور شروع کیجیے۔ کون بچتا ہے، گھنے سمور والے یا پتلے سمور والے؟ پھر صحرائی گرمی پر بدلیے۔
- خوراک کو بکثرت سے کم کر دیجیے اور آبادی کا گراف دیکھیے۔ یہ دنیا کتنی مخلوقات کا پیٹ بھر سکتی ہے؟
- “نئے سرے سے” دبائیے اور بس دیکھیے۔ شروع کی مخلوقات درمیانی جسامت اور درمیانی رفتار کی ہیں۔ یہ خود بخود کہاں ٹھہرتی ہیں، اور کیوں؟
یہ ایک نقلی دنیا ہے، اصل ماحولیاتی نظام نہیں، لیکن یہ زندگی کے وہی تین اصول مانتی ہے: تنوع، وراثت، اور زندہ رہنے اور افزائش میں عدم مساوات۔
ہر جین کی ایک قیمت ہے
بڑے جسم کو شکاری کے لیے قابو کرنا مشکل ہے، لیکن اسے زیادہ خوراک چاہیے۔ رفتار بھاگنے اور خوراک ڈھونڈنے میں مدد دیتی ہے، لیکن توانائی جلاتی ہے۔ سمور سردی سے بچاتا ہے، لیکن صحرا میں زیادہ گرم کر دیتا ہے۔ بھیس بدلنا صرف موزوں زمین پر کام کرتا ہے۔ انتخاب کبھی کامل مخلوق نہیں ڈھونڈتا؛ وہ ایسا سمجھوتہ ڈھونڈتا ہے جو دنیا کی موجودہ شکل سے میل کھائے۔ دنیا بدلیے، سمجھوتہ بدل جاتا ہے۔
یہاں کچھ بھی ارتقا کے لیے پروگرام نہیں کیا گیا
کوڈ میں “گہرے ہو جاؤ” یا “سمور اُگاؤ” جیسی کوئی ہدایت نہیں۔ یہ صرف بتاتا ہے کہ مخلوقات کیسے چلتی ہیں، کھاتی ہیں، اپنے جسم کی قیمت چکاتی ہیں، پکڑی جاتی ہیں اور افزائش کرتی ہیں، نقل کی چھوٹی غلطیوں کے ساتھ۔ گراف کا ہر رجحان صرف اسی سے ابھرتا ہے، اور ٹھیک یہی ڈارون کی بات تھی۔
مزید جانیے:قدرتی انتخاب ↗کیموفلاژ ↗