Luria–Delbrück experiment
لوریا-ڈیلبرک تجربہ (1943) (جسے اتار چڑھاؤ ٹیسٹ بھی کہا جاتا ہے) نے یہ ظاہر کیا کہ بیکٹیریا میں جینیاتی تغیرات اس کا ردعمل ہونے کے بجائے انتخابی دباؤ کی عدم موجودگی میں پیدا ہوتے ہیں۔ اس طرح، اس نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ بے ترتیب تغیرات پر عمل کرنے والا ڈارون کا قدرتی انتخاب کا نظریہ بیکٹیریا کے ساتھ ساتھ زیادہ پیچیدہ حیاتیات پر بھی لاگو ہوتا ہے۔ میکس ڈیلبرک اور سلواڈور لوریا نے اس کام کے لیے جزوی طور پر فزیولوجی یا میڈیسن میں 1969 کا نوبل انعام جیتا۔ 1940 کی دہائی تک وراثت اور تغیر کے نظریات کو عام طور پر قبول کر لیا گیا تھا، حالانکہ موروثی مواد کے طور پر ڈی این اے کا کردار ابھی تک قائم نہیں ہوا تھا۔ یہ خیال کیا جاتا تھا کہ بیکٹیریا کسی نہ کسی طرح مختلف ہوتے ہیں اور اپنے پائے جانے والے حالات کے لحاظ سے موروثی جینیاتی تغیرات پیدا کر سکتے ہیں: مختصرا، کیا بیکٹیریا میں تغیر پہلے سے موافقت پذیر (پہلے سے موجود) تھا یا بعد میں موافقت پذیر (ہدایت شدہ موافقت)؟ اپنے تجربے میں، لوریا اور ڈیلبرک نے بیکٹیریا کی ایک چھوٹی سی تعداد (ایسچریچیا کولی) کو الگ الگ کلچر ٹیوبوں میں ٹیکہ لگایا۔ نشوونما کی ایک مدت کے بعد، انہوں نے ان الگ الگ ثقافتوں کی مساوی مقدار کو ٹی 1 فیج (وائرس) پر مشتمل اگر پر چڑھایا۔ اگر بیکٹیریا میں وائرس کے خلاف مزاحمت بیکٹیریا میں حوصلہ افزائی ایکٹیویشن کی وجہ سے ہوئی تھی یعنی۔ اگر مزاحمت موروثی جینیاتی اجزاء کی وجہ سے نہیں تھی، تو ہر پلیٹ میں تقریبا یکساں تعداد میں مزاحم کالونیاں ہونی چاہئیں۔ اتپریورتن کی مستقل شرح کو فرض کرتے ہوئے، لوریا نے قیاس کیا کہ اگر اتپریورتن انتخابی ایجنٹ کی نمائش کے بعد اور اس کے جواب میں واقع ہوتی ہے، تو زندہ بچ جانے والوں کی تعداد پوئسون کی تقسیم کے مطابق تقسیم کی جائے گی جس کا اوسط تغیر کے برابر ہوگا۔ ڈیلبرک اور لوریا نے یہ نہیں پایا: اس کے بجائے ہر پلیٹ پر مزاحم کالونیوں کی تعداد بہت زیادہ مختلف تھی: فرق اوسط سے کافی زیادہ تھا۔ لوریا اور ڈیلبرک نے تجویز پیش کی کہ ان نتائج کی وضاحت ابتدائی کلچر ٹیوبوں میں بڑھنے والے بیکٹیریا کی ہر نسل میں بے ترتیب تغیرات کی مستقل شرح کے واقع ہونے سے کی جا سکتی ہے۔ ان مفروضوں کی بنیاد پر ڈیلبرک نے امکان کی تقسیم (جسے اب لوریا-ڈیلبرک تقسیم کہا جاتا ہے) اخذ کی ہے جو تجرباتی طور پر حاصل کردہ اقدار کے مطابق لمحات کے درمیان تعلق فراہم کرتی ہے۔ لہذا، نتیجہ یہ نکلا کہ بیکٹیریا میں تغیرات، دوسرے حیاتیات کی طرح، ہدایت کے بجائے بے ترتیب ہوتے ہیں۔ نیوکومب نے لوریا اور ڈیلبرک کے نتائج کی تصدیق زیادہ گرافیکل لیکن کم مقداری انداز میں کی۔ نیوکومب نے کچھ گھنٹوں کے لیے پیٹری ڈش میں بیکٹیریا کو انکیوبیٹ کیا، پھر اس کی نقل کو فیج کے ساتھ علاج کیے گئے دو نئے پیٹری ڈشوں پر چڑھایا۔ پہلی پلیٹ کو غیر پھیلا ہوا چھوڑ دیا گیا، اور دوسری پلیٹ کو پھر ریسپریڈ کیا گیا، یعنی بیکٹیریا کے خلیوں کو ارد گرد منتقل کیا گیا جس سے کچھ کالونیوں میں واحد خلیات اپنی نئی کالونیاں تشکیل دے سکتے ہیں۔ اگر کالونیوں میں فیج وائرس کے ساتھ رابطے میں آنے سے پہلے مزاحم بیکٹیریل خلیات ہوتے ہیں، تو کوئی توقع کرے گا کہ ان میں سے کچھ خلیات ریسپریڈ ڈش پر نئی مزاحم کالونیاں بنائیں گے اور اس طرح وہاں زندہ بچ جانے والے بیکٹیریا کی زیادہ تعداد تلاش کریں گے۔ جب دونوں پلیٹوں کو نشوونما کے لیے انکیوبیٹ کیا گیا تو دراصل ریسپریڈ ڈش پر بیکٹیریل کالونیوں کی تعداد 50 گنا زیادہ تھی۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ وائرس کے خلاف مزاحمت میں بیکٹیریل تغیرات پہلے انکیوبیشن کے دوران تصادفی طور پر پیش آئے تھے۔ ایک بار پھر، انتخاب کے اطلاق سے پہلے تغیرات واقع ہوئے۔ حال ہی میں، لوریا اور ڈیلبرک کے نتائج پر کیرنز اور دیگر افراد نے سوال اٹھایا، جنہوں نے ماحولیاتی تناؤ کی ایک شکل کے طور پر شوگر میٹابولزم میں تغیرات کا مطالعہ کیا۔ کچھ سائنس دانوں کا خیال ہے کہ یہ نتیجہ جین کی وسعت کے انتخاب اور/یا تقسیم کرنے سے قاصر خلیوں میں زیادہ تغیر کی شرح کی وجہ سے ہو سکتا ہے۔ دوسروں نے تحقیق کا دفاع کیا ہے اور ایسے میکانزم کی تجویز پیش کی ہے جو مشاہدہ شدہ مظاہر کو انکولی میوٹیجینیسیس کے مطابق بناتے ہیں۔ ایسا لگتا ہے کہ اس تقسیم کا تعین سب سے پہلے ہالڈین نے کیا تھا۔ 1991 میں یونیورسٹی کالج لندن میں ایک غیر شائع شدہ مسودہ دریافت ہوا جس میں اس تقسیم کو بیان کیا گیا تھا۔ مشتق مختلف ہے لیکن کمپیوٹر کے استعمال کے بغیر نتائج کا حساب لگانا مشکل ہے۔ ٹیسٹ کی تفصیل خلیوں کی ایک چھوٹی سی تعداد کو غیر انتخابی میڈیم میں متوازی کلچرز کو ٹیکہ لگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ خلیوں کی مساوی کثافت حاصل کرنے کے لیے ثقافتوں کو سنترپتی تک بڑھایا جاتا ہے۔ میوٹینٹس (آر) کی تعداد حاصل کرنے کے لیے خلیوں کو انتخابی میڈیا پر چڑھایا جاتا ہے۔ قابل عمل خلیوں (این ٹی) کی کل تعداد کا حساب لگانے کے لیے ڈائلیوشن کو امیر میڈیم پر چڑھایا جاتا ہے۔ سیچوریٹڈ کلچر میں ظاہر ہونے والے میوٹینٹس کی تعداد میوٹیشن کی شرح اور کلچر کی نشوونما کے دوران جب میوٹینٹس پیدا ہوتے ہیں دونوں کا ایک پیمانہ ہے: کلچر کی نشوونما میں ابتدائی طور پر ظاہر ہونے والے میوٹینٹس بعد میں پیدا ہونے والے میوٹینٹس کے مقابلے میں بہت زیادہ میوٹینٹس پھیلائیں گے۔ یہ عوامل تعدد (r/Nt) میں بہت فرق پیدا کرتے ہیں، چاہے تغیراتی واقعات کی تعداد (m) یکساں ہی کیوں نہ ہو۔ تعدد اتپریورتن کی کافی درست پیمائش نہیں ہے اور اتپریورتن کی شرح (m/Nt) کا حساب ہمیشہ لگایا جانا چاہیے۔ اتپریورتن کی شرح (μ) کا تخمینہ پیچیدہ ہے۔ لوریا اور ڈیلبرک نے تقسیم کے اوسط سے اس پیرامیٹر کا تخمینہ لگایا لیکن بعد میں اس تخمینے کو متعصبانہ دکھایا گیا۔ میڈین کا لی-کولسن طریقہ 1949 میں متعارف کرایا گیا تھا۔ یہ طریقہ اس مساوات پر مبنی ہے جہاں: r = اشارے پر مشتمل ایک پلیٹ پر کالونیوں کی درمیانی تعداد (جیسے۔ ریفامپیسن، سوڈیم کلوریٹ، سٹریپٹومیسن) m = ایک متغیر جو متغیر ہوگا، تغیرات/کلچر سے مطابقت رکھتا ہے متغیر m کی قیمت کو اس وقت تک ایڈجسٹ کیا جاتا ہے جب تک کہ مساوات کی کل قیمت 0 کے قریب نہ ہو۔ پھر اتپریورتن کی شرح (اتپریورتن/خلیے/تقسیم یا نسل کی امکانی صلاحیت) کا حساب تین فارمولوں میں سے ایک کے طور پر کیا جا سکتا ہے: (1) (2) (3) جہاں این ٹی غیر اشارے والی پلیٹ پر قابل عمل خلیوں کی تعداد کا میڈین ہے (اکثر ایل بی اگر بغیر کسی اضافی کے) کون سا فارمولا استعمال کرنا ہے اس کا انتخاب اس بات پر منحصر ہے کہ خلیے کی تقسیم کے کس مرحلے پر اتپریورتن ہونے کی توقع ہے۔ اس کے بعد سے اس طریقہ کو بہتر بنایا گیا ہے لیکن یہ زیادہ درست طریقے پیچیدہ ہیں۔ ما-سندری-سرکار زیادہ سے زیادہ امکانات کا تخمینہ لگانے والا فی الحال سب سے مشہور تخمینہ لگانے والا ہے۔ تجرباتی اعداد و شمار سے متعدد اضافی طریقے اور تخمینے بیان کیے گئے ہیں۔ اتپریورتن کی شرح کے حساب کے لیے دو ویب ایپلی کیشنز مفت دستیاب ہیں: فالکور اور بی زیڈ ریٹ۔ بی زیڈ ریٹس ما-سندری-سرکار زیادہ سے زیادہ امکانات کا تخمینہ لگانے والے کا ایک عمومی ورژن لاگو کرتا ہے جو اتپریورتن اور جنگلی قسم کے خلیوں کے درمیان نسبتا تفریق نمو کی شرح کے ساتھ ساتھ ایک جنریٹنگ فنکشن تخمینہ لگانے والے کو بھی مدنظر رکھ سکتا ہے جو اتپریورتن کی شرح اور تفریق نمو کی شرح دونوں کا اندازہ لگا سکتا ہے۔ اس مقالے میں جونز اور دیگر کے ذریعہ ایک عملی مثال دکھائی گئی ہے۔ تقسیم ان تمام ماڈلز میں اتپریورتن کی شرح (μ) اور نمو کی شرح (β) کو مستقل سمجھا گیا۔ ان اور دیگر رکاوٹوں کو دور کرنے کے لیے ماڈل کو آسانی سے عام کیا جا سکتا ہے۔ یہ شرحیں غیر تجرباتی ترتیبات میں مختلف ہونے کا امکان ہے۔ نمونوں کے لیے یہ بھی ضروری ہے کہ Nt μ>> 1 جہاں Nt حیاتیات کی کل تعداد ہے۔ یہ مفروضہ زیادہ تر حقیقت پسندانہ یا تجرباتی ترتیبات میں برقرار رہنے کا امکان ہے۔ لوریا اور ڈیلبرک نے اس مساوات سے اتپریورتن کی شرح کا تخمینہ لگایا جہاں β سیلولر نمو کی شرح ہے، n0 ہر کلچر میں بیکٹیریا کی ابتدائی تعداد ہے، t وقت ہے، اور جہاں NS مزاحم بیکٹیریا کے بغیر کلچر کی تعداد ہے اور N کلچر کی کل تعداد ہے۔ لی اور کولسن کا ماڈل اصل سے اس لحاظ سے مختلف تھا کہ وہ آزاد یول عمل (ایک فلٹر شدہ پوسن عمل) کا مجموعہ سمجھتے تھے۔ پیرامیٹرز کی حقیقت پسندانہ اقدار کے ساتھ ان دونوں ماڈلز کے عددی موازنہ سے پتہ چلتا ہے کہ ان میں صرف قدرے فرق ہے۔ اس ماڈل کے لیے جنریٹنگ فنکشن 1978 میں بارٹلیٹ نے پایا تھا اور یہ وہ جگہ ہے جہاں μ اتپریورتن کی شرح ہے (مستقل سمجھا جاتا ہے)، β سیلولر نمو کی شرح کے طور پر (مستقل بھی سمجھا جاتا ہے) اور t وقت کے طور پر۔ اس مساوات سے μ کا تعین مشکل ثابت ہوا ہے لیکن اس کا حل 2005 میں دریافت ہوا۔ ایم یو کے حوالے سے جنریٹنگ فنکشن کی تفریق نیوٹن-رافسن طریقہ کار کے اطلاق کی اجازت دیتی ہے جو اسکور فنکشن کے استعمال کے ساتھ مل کر ایم یو کے لیے اعتماد کے وقفے حاصل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ سالماتی حیاتیات فیج ٹی 1 کے خلاف مزاحمت کا طریقہ کار ایف یو اے جین میں تغیرات کی وجہ سے ظاہر ہوتا ہے-ایک جھلی پروٹین جو ٹی 1 رسیپٹر کے طور پر کام کرتا ہے۔ T1 کے ذریعے انفیکشن کے لیے بھی ٹن بی جین پروڈکٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ FhuA پروٹین فیرکروم، البومیسن اور ریفامائسن کی نقل و حمل میں فعال طور پر شامل ہے۔ یہ مائکروسن جے 25 اور کولیسن ایم کے لیے حساسیت بھی فراہم کرتا ہے اور فیجز ٹی 5 اور فائی 80 کے ساتھ ساتھ ٹی 1 کے لیے رسیپٹر کے طور پر کام کرتا ہے۔ فوا پروٹین میں بیٹا بیرل ڈومین (بقیہ 161 سے 714) ہوتا ہے جو گلوبولر کارک ڈومین (بقیہ 1 سے 160) کے ذریعے بند ہوتا ہے۔ کارک ڈومین کے اندر ٹن بی بائنڈنگ ریجن (بقیہ 7 سے 11) ہے۔ مونومیرک β-بیرل ڈومینز پر پھیلی ہوئی بڑی جھلی میں متغیر لمبائی کے 22 β-تار ہوتے ہیں، جن میں سے کئی جھلی ہائیڈروفوبک کور سے نمایاں طور پر ماورا سیلولر اسپیس میں پھیلتے ہیں۔ 11 ایکسٹرا سیلولر لوپس ہیں جن کی تعداد L1 سے L11 تک ہے۔ ایل 4 لوپ وہ جگہ ہے جہاں ٹی 1 فیج باندھتا ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط سائنس میں میوٹیشن لیب پروفائلز پر: سلواڈور ای لوریا پیپرز نیشنل لائبریری آف میڈیسن بائیولوجی کے تجربات سے سلواڈور لوریا کے بارے میں معلومات جینیات کے تجربات حیاتیات میں شماریاتی جینیات بیکٹیریا 1943