پچھلے باب میں، آپ نے وراثت کے نمونوں اور ایسے نمونوں کی جینیاتی بنیاد کے بارے میں سیکھا۔ مینڈل کے زمانے میں، ان ‘عوامل’ کی نوعیت جو وراثت کے نمونے کو منظم کرتے ہیں، واضح نہیں تھی۔ اگلے سو سالوں میں، مفروضہ جینیاتی مادے کی نوعیت کی تحقیقات کی گئیں جو اس ادراک پر منتج ہوئیں کہ ڈی این اے - ڈی آکسی رائبو نیوکلیک ایسڈ - جینیاتی مادہ ہے، کم از کم زیادہ تر جانداروں کے لیے۔ گیارہویں جماعت میں آپ نے سیکھا تھا کہ نیوکلیک ایسڈز نیوکلیوٹائڈز کے پولیمر ہوتے ہیں۔

ڈی آکسی رائبو نیوکلیک ایسڈ (DNA) اور رائبو نیوکلیک ایسڈ (RNA) زندہ نظاموں میں پائے جانے والے دو قسم کے نیوکلیک ایسڈز ہیں۔ DNA زیادہ تر جانداروں میں جینیاتی مادے کے طور پر کام کرتا ہے۔ RNA اگرچہ کچھ وائرسز میں جینیاتی مادے کے طور پر بھی کام کرتا ہے، لیکن زیادہ تر ایک پیغام رساں (میسنجر) کے طور پر کام کرتا ہے۔ RNA کے اضافی کردار بھی ہیں۔ یہ ایڈاپٹر، ساختی اور کچھ معاملات میں ایک کیٹیلیٹک سالمے کے طور پر کام کرتا ہے۔ گیارہویں جماعت میں آپ پہلے ہی نیوکلیوٹائڈز کی ساخت اور ان مونومر اکائیوں کے نیوکلیک ایسڈ پولیمر بنانے کے لیے جڑنے کے طریقے کے بارے میں سیکھ چکے ہیں۔ اس باب میں ہم DNA کی ساخت، اس کی تکرار (ریپلیکیشن)، DNA سے RNA بنانے کے عمل (ٹرانسکرپشن)، پروٹینز میں امینو ایسڈز کی ترتیب کا تعین کرنے والا جینیاتی کوڈ، پروٹین سنتھیس کا عمل (ٹرانسلیشن) اور ان کی تنظم کے ابتدائی اصولوں پر بات کریں گے۔ گزشتہ دہائی کے دوران انسانی جینوم کے مکمل نیوکلیوٹائڈ ترتیب (سیکوئنس) کا تعین نے جینومکس کے ایک نئے دور کا آغاز کیا ہے۔ آخری حصے میں، انسانی جینوم سیکوئنسنگ کی بنیادی باتوں اور اس کے نتائج پر بھی بات کی جائے گی۔

آئیے، ہم اپنی بحث کا آغاز زندہ نظام میں سب سے دلچسپ سالمے، یعنی DNA کی ساخت کو سمجھنے سے کریں۔ بعد کے حصوں میں، ہم سمجھیں گے کہ یہ سب سے زیادہ وافر جینیاتی مادہ کیوں ہے، اور RNA کے ساتھ اس کا کیا تعلق ہے۔

6.1 ڈی این اے (DNA)

DNA ڈی آکسی رائبو نیوکلیوٹائڈز کا ایک طویل پولیمر ہے۔ DNA کی لمبائی عام طور پر اس میں موجود نیوکلیوٹائڈز کی تعداد (یا نیوکلیوٹائڈز کے ایک جوڑے کو جو بیس پیئرز کہلاتا ہے) کے طور پر بیان کی جاتی ہے۔ یہ کسی جاندار کی خاصیت بھی ہے۔ مثال کے طور پر، ایک بیکٹیریوفیج جسے φ ×174 کہتے ہیں، کے 5386 نیوکلیوٹائڈز ہیں، بیکٹیریوفیج لیمڈا کے 48502 بیس پیئرز (bp) ہیں، ایسچیریچیا کولائی کے 4.6 × 10⁶ bp ہیں، اور انسانی DNA کے ہیپلائیڈ مواد میں 3.3 × 10⁹ bp ہیں۔ آئیے، ایسے طویل پولیمر کی ساخت پر بات کرتے ہیں۔

6.1.1 پولی نیوکلیوٹائڈ زنجیر کی ساخت

آئیے، پولی نیوکلیوٹائڈ زنجیر (DNA یا RNA) کی کیمیائی ساخت کا اعادہ کریں۔ ایک نیوکلیوٹائڈ کے تین اجزاء ہوتے ہیں - ایک نائٹروجنی بیس، ایک پینٹوز شوگر (RNA کے معاملے میں رائبوز، اور DNA کے لیے ڈی آکسی رائبوز)، اور ایک فاسفیٹ گروپ۔ نائٹروجنی بیسز کی دو اقسام ہیں - پیورینز (ایڈینین اور گوانین)، اور پیرامیڈینز (سائٹوسین، یوراسل اور تھائیمین)۔ سائٹوسین DNA اور RNA دونوں کے لیے مشترک ہے اور تھائیمین DNA میں موجود ہوتا ہے۔ یوراسل RNA میں تھائیمین کی جگہ پر موجود ہوتا ہے۔ ایک نائٹروجنی بیس، پینٹوز شوگر کے 1’ C کے OH سے N-گلائکوسائیڈک linkage کے ذریعے جڑ کر ایک نیوکلیو سائیڈ بناتا ہے، جیسے ایڈینوسائن یا ڈی آکسی ایڈینوسائن، گوانوسائن یا ڈی آکسی گوانوسائن، سائٹیڈائن یا ڈی آکسی سائٹیڈائن اور یورڈین یا ڈی آکسی تھائیمیڈین۔ جب ایک فاسفیٹ گروپ، فاسفوایسٹر linkage کے ذریعے نیوکلیو سائیڈ کے 5’ C کے OH سے جڑتا ہے، تو ایک متعلقہ نیوکلیوٹائڈ (یا موجود شوگر کی قسم کے لحاظ سے ڈی آکسی نیوکلیوٹائڈ) بنتا ہے۔ دو نیوکلیوٹائڈز 3’-5’ فاسفوڈائی ایسٹر linkage کے ذریعے جڑ کر ایک ڈائی نیوکلیوٹائڈ بناتے ہیں۔ مزید نیوکلیوٹائڈز اسی طرح جوڑے جا سکتے ہیں تاکہ ایک پولی نیوکلیوٹائڈ زنجیر بن سکے۔ اس طرح بننے والے پولیمر کے ایک سرے پر شوگر کے 5’-end پر ایک آزاد فاسفیٹ moiety ہوتی ہے، جسے پولی نیوکلیوٹائڈ زنجیر کا 5’-end کہا جاتا ہے۔ اسی طرح، پولیمر کے دوسرے سرے پر شوگر کے 3’ C گروپ کا ایک آزاد OH ہوتا ہے جسے پولی نیوکلیوٹائڈ زنجیر کا 3’ - end کہا جاتا ہے۔ پولی نیوکلیوٹائڈ زنجیر کی بنیاد (backbone) شوگر اور فاسفیٹس کی وجہ سے بنتی ہے۔ شوگر moiety سے جڑے ہوئے نائٹروجنی بیسز بنیاد (backbone) سے باہر نکلے ہوئے ہوتے ہیں (شکل 6.1)۔

شکل 6.1 ایک پولی نیوکلیوٹائڈ زنجیر

RNA میں، ہر نیوکلیوٹائڈ residue میں رائبوز کے 2’ -position پر ایک اضافی –OH گروپ موجود ہوتا ہے۔ نیز، RNA میں یوراسل تھائیمین کی جگہ پر پایا جاتا ہے (5-میتھائل یوراسل، تھائیمین کا ایک اور کیمیائی نام)۔

DNA کو nucleus میں موجود ایک تیزابی مادے کے طور پر سب سے پہلے فریڈرک میشر نے 1869 میں شناخت کیا تھا۔ انہوں نے اس کا نام ‘نیوکلین’ رکھا۔ تاہم، ایسے طویل پولیمر کو سالم حالت میں الگ کرنے میں تکنیکی محدودیت کی وجہ سے، DNA کی ساخت کی وضاحت بہت طویل عرصے تک غیر واضح رہی۔ یہ 1953 میں ہی تھا کہ جیمز واٹسن اور فرانسس کرک، مورس ولکنز اور روزالینڈ فرینکلن کے پیدا کردہ ایکس رے ڈیفریکشن ڈیٹا کی بنیاد پر، DNA کی ساخت کے لیے ایک بہت ہی سادہ لیکن مشہور ڈبل ہیلکس ماڈل پیش کیا۔ ان کے تجویز کی ایک خاص بات دو پولی نیوکلیوٹائڈ زنجیروں کے درمیان بیس pairing تھی۔ تاہم، یہ تجویز ارون چارگاف کے مشاہدے پر بھی مبنی تھی کہ ڈبل stranded DNA کے لیے، ایڈینین اور تھائیمین اور گوانین اور سائٹوسین کے درمیان تناسب مستقل ہوتا ہے اور ایک کے برابر ہوتا ہے۔

بیس pairing پولی نیوکلیوٹائڈ زنجیروں کو ایک بہت ہی منفرد خاصیت دیتی ہے۔ انہیں ایک دوسرے کے تکمیلی (complementary) کہا جاتا ہے، اور اس لیے اگر ایک strand میں بیسز کی ترتیب معلوم ہو تو دوسری strand میں ترتیب کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ نیز، اگر DNA کی ہر strand (آئیے اسے والدینی DNA کہتے ہیں) ایک نئی strand کی تخلیق کے لیے سانچے (ٹیمپلیٹ) کے طور پر کام کرتی ہے، تو اس طرح پیدا ہونے والے دو ڈبل stranded DNA (آئیے انہیں دختری DNA کہتے ہیں) والدینی DNA سالمے کے یکساں ہوں گے۔ اس کی وجہ سے، DNA کی ساخت کے جینیاتی مضمرات بہت واضح ہو گئے۔

DNA کی ڈبل-ہیلکس ساخت کی نمایاں خصوصیات درج ذیل ہیں:

(i) یہ دو پولی نیوکلیوٹائڈ زنجیروں سے بنی ہے، جہاں بنیاد (backbone) شوگر-فاسفیٹ سے بنتی ہے، اور بیس اندر کی طرف نکلے ہوئے ہوتے ہیں۔

(ii) دو زنجیروں کی polarity مخالف سمت (anti-parallel) ہوتی ہے۔ اس کا مطلب ہے، اگر ایک زنجیر کی polarity 5’ à3’ ہے، تو دوسری کی 3 ’ à5 ’ ہے۔

(iii) دو strands میں بیس ہائیڈروجن bond (H-bonds) کے ذریعے جڑ کر بیس پیئرز (bp) بناتے ہیں۔ ایڈینین مخالف strand سے تھائیمین کے ساتھ دو ہائیڈروجن bonds بناتی ہے اور اس کے برعکس۔ اسی طرح، گوانین سائٹوسین کے ساتھ تین H-bonds سے جڑی ہوتی ہے۔ نتیجتاً، ہمیشہ ایک پیورین کے مقابلے میں ایک پیرامیڈین آتا ہے۔ اس سے ہیلکس کی دو strands کے درمیان تقریباً یکساں فاصلہ پیدا ہوتا ہے (شکل 6.2)۔

شکل 6.2 ڈبل stranded پولی نیوکلیوٹائڈ زنجیر

(iv) دو زنجیریں دائیں ہاتھ کے فیشن میں لپٹی ہوئی (coiled) ہیں۔ ہیلکس کا pitch 3.4 nm ہوتا ہے (ایک نینو میٹر ایک میٹر کا ایک اربواں حصہ ہوتا ہے، یعنی 10^-9 m) اور ہر موڑ میں تقریباً 10 bp ہوتے ہیں۔ نتیجتاً، ہیلکس میں ایک bp کے درمیان فاصلہ تقریباً 0.34 nm ہوتا ہے۔

(v) ایک بیس پیئر کا طیف (plane) ڈبل ہیلکس میں دوسرے کے اوپر تہہ در تہہ (stacks) ہوتا ہے۔ یہ، H-bonds کے علاوہ، ہیلکس کی ساخت کو استحکام دیتا ہے (شکل 6.3)۔

شکل 6.3 DNA ڈبل ہیلکس

پیورینز اور پیرامیڈینز کی ساخت کا موازنہ کریں۔ کیا آپ یہ معلوم کر سکتے ہیں کہ DNA میں دو پولی نیوکلیوٹائڈ زنجیروں کے درمیان فاصلہ تقریباً مستقل کیوں رہتا ہے؟

DNA کے لیے ڈبل ہیلکس ساخت کی تجویز اور جینیاتی مضمرات کی وضاحت میں اس کی سادگی انقلابی ثابت ہوئی۔ بہت جلد، فرانسس کرک نے سالماتی حیاتیات میں مرکزی عقیدہ (Central dogma) پیش کیا، جو یہ بیان کرتا ہے کہ جینیاتی معلومات DNA $\rightarrow$ RNA $\rightarrow$ Protein کی طرف بہتی ہے۔

کچھ وائرسز میں معلومات کا بہاؤ الٹی سمت میں ہوتا ہے، یعنی RNA سے DNA کی طرف۔ کیا آپ اس عمل کے لیے ایک سادہ نام تجویز کر سکتے ہیں؟

6.1.2 DNA ہیلکس کی پیکیجنگ

دو لگاتار بیس پیئرز کے درمیان فاصلہ 0.34 nm (0.34×10^–9 m) لے کر، اگر ایک عام mammalian خلیے میں DNA ڈبل ہیلکس کی لمبائی کا حساب لگایا جائے (صرف کل bp کی تعداد کو دو لگاتار bp کے درمیان فاصلے سے ضرب دے کر، یعنی 6.6 × 10⁹ bp × 0.34 × 10^-9 m/bp)، تو یہ تقریباً 2.2 میٹر نکلتی ہے۔ یہ ایک ایسی لمبائی ہے جو ایک عام nucleus کے حجم (تقریباً 10^–6 m) سے کہیں زیادہ ہے۔ ایسا طویل پولیمر ایک خلیے میں کیسے پیک ہوتا ہے؟

اگر ای کولائی DNA کی لمبائی 1.36 mm ہے، تو کیا آپ ای کولائی میں بیس پیئرز کی تعداد کا حساب لگا سکتے ہیں؟

پروکیریوٹس میں، جیسے ای کولائی، اگرچہ ان کا کوئی واضح nucleus نہیں ہوتا، DNA پورے خلیے میں بکھرا ہوا نہیں ہوتا۔ DNA (منفی چارج ہونے کی وجہ سے) کچھ پروٹینز (جن کے مثبت چارجز ہوتے ہیں) کے ساتھ ایک خطے میں رکھا جاتا ہے جسے ‘نیوکلیوئڈ’ کہا جاتا ہے۔ نیوکلیوئڈ میں DNA پروٹینز کے ذریعے تھامی ہوئی بڑی لوپس میں منظم ہوتا ہے۔

شکل 6.4 a نیوکلیوسوم

شکل 6.4 b ای ایم تصویر - ‘بیدز-آن-سٹرنگ’

یوکیریوٹس میں، یہ تنظیم بہت زیادہ پیچیدہ ہے۔ مثبت چارج شدہ، بنیادی پروٹینز کا ایک سیٹ ہوتا ہے جسے ہسٹونز کہتے ہیں۔ ایک پروٹین چارج شدہ سائیڈ چینز والے امینو ایسڈ residues کی کثرت کے لحاظ سے چارج حاصل کرتی ہے۔ ہسٹونز بنیادی امینو ایسڈ residues لائسین اور آرجینین سے بھرپور ہوتے ہیں۔ دونوں امینو ایسڈ residues اپنی سائیڈ چینز میں مثبت چارج رکھتے ہیں۔ ہسٹونز آٹھ سالمات پر مشتمل ایک اکائی بنانے کے لیے منظم ہوتے ہیں جسے ہسٹون آکٹامر کہتے ہیں۔

منفی چارج شدہ DNA مثبت چارج شدہ ہسٹون آکٹامر کے گرد لپٹا ہوا ہوتا ہے تاکہ ایک ساخت بن سکے جسے نیوکلیوسوم کہتے ہیں (شکل 6.4 a)۔ ایک عام نیوکلیوسوم میں DNA ہیلکس کے 200 bp ہوتے ہیں۔ نیوکلیوسوم nucleus میں ایک ساخت کی بار بار آنے والی اکائی بناتے ہیں جسے کرومیٹن کہتے ہیں، nucleus میں دیکھے جانے والے دھاگے نما رنگے ہوئے اجسام۔ کرومیٹن میں نیوکلیوسوم ‘بیدز-آن-سٹرنگ’ ساخت کے طور پر دیکھے جاتے ہیں جب الیکٹران خوردبین (EM) کے نیچے دیکھا جاتا ہے (شکل 6.4 b)۔

نظریاتی طور پر، آپ کے خیال میں ایک mammalian خلیے میں ایسے کتنے موتی (نیوکلیوسوم) موجود ہوں گے؟

کرومیٹن میں بیدز-آن-سٹرنگ ساخت کو پیک کر کے کرومیٹن فائبرز بنائے جاتے ہیں جو خلیہ تقسیم کے metaphase مرحلے پر مزید coiled اور condensed ہو کر کروموسوم بناتے ہیں۔ کرومیٹن کی اعلی سطح پر پیکیجنگ کے لیے اضافی پروٹینز کے سیٹ کی ضرورت ہوتی ہے جن کو مجموعی طور پر Non-histone Chromosomal (NHC) پروٹینز کہا جاتا ہے۔ ایک عام nucleus میں، کرومیٹن کے کچھ خطے ڈھیلے طریقے سے پیک ہوتے ہیں (اور ہلکے رنگتے ہیں) اور انہیں یوکرومیٹن کہا جاتا ہے۔ جو کرومیٹن زیادہ گنجان طریقے سے پیک ہوتا ہے اور گہرا رنگتا ہے اسے ہیٹروکرومیٹن کہا جاتا ہے۔ یوکرومیٹن کو transcriptionally فعال کرومیٹن کہا جاتا ہے، جبکہ ہیٹروکرومیٹن غیر فعال ہوتا ہے۔

6.2 جینیاتی مادے کی تلاش

اگرچہ میشر کے ذریعے نیوکلین کی دریافت اور مینڈل کے ذریعے وراثت کے اصولوں کی تجویز تقریباً ایک ہی وقت میں ہوئی تھی، لیکن یہ کہ DNA جینیاتی مادے کے طور پر کام کرتا ہے، اسے دریافت ہونے اور ثابت ہونے میں طویل وقت لگا۔ 1926 تک، جینیاتی وراثت کے طریقہ کار کا تعین کرنے کی کوشش سالماتی سطح تک پہنچ چکی تھی۔ گریگور مینڈل، والٹر سٹن، تھامس ہنٹ مورگن اور بے شمار دیگر سائنسدانوں کی پچھلی دریافتیں زیادہ تر خلیوں کے nucleus میں واقع کروموسومز تک تلاش کو محدود کر چکی تھیں۔ لیکن یہ سوال کہ کون سا سالمہ درحقیقت جینیاتی مادہ تھا، کا جواب نہیں ملا تھا۔

تبدیلی کا اصول (Transforming Principle) - 1928 میں، فریڈرک گریفیتھ، اسٹریپٹوکوکس نمونیا (نمونیا کا ذمہ دار بیکٹیریم) کے ساتھ تجربات کی ایک سیریز میں، بیکٹیریا میں ایک معجزاتی تبدیلی دیکھی۔ اپنے تجربے کے دوران، ایک زندہ جاندار (بیکٹیریا) نے جسمانی شکل بدل لی تھی۔

جب اسٹریپٹوکوکس نمونیا (نمونوکوکس) بیکٹیریا کو ایک کلچر پلیٹ پر اگایا جاتا ہے، تو کچھ ہموار چمکدار کالونیز (S) بناتے ہیں جبکہ دوسرے کھردری کالونیز (R) بناتے ہیں۔ ایسا اس لیے ہے کیونکہ S strain کے بیکٹیریا کے پاس ایک بلغمی (پولی سیکرائیڈ) کوٹ ہوتا ہے، جبکہ R strain کے پاس نہیں ہوتا۔ S strain سے متاثرہ چوہے نمونیا انفیکشن سے مر جاتے ہیں لیکن R strain سے متاثرہ چوہوں کو نمونیا نہیں ہوتا۔

S strain $\rightarrow$ چوہوں میں انجیکٹ کریں $\rightarrow$ چوہے مر جاتے ہیں

R strain $\rightarrow$ چوہوں میں انجیکٹ کریں $\rightarrow$ چوہے زندہ رہتے ہیں

گریفیتھ بیکٹیریا کو گرم کر کے مارنے کے قابل تھا۔ اس نے مشاہدہ کیا کہ گرم کر کے مارے گئے S strain کے بیکٹیریا کو چوہوں میں انجیکٹ کرنے سے وہ نہیں مرتے تھے۔ جب اس نے گرم کر کے مارے گئے S اور زندہ R بیکٹیریا کا مرکب انجیکٹ کیا، تو چوہے مر گئے۔ مزید برآں، اس نے مردہ چوہوں سے زندہ S بیکٹیریا حاصل کیے۔ اس نے نتیجہ اخذ کیا کہ R strain کے بیکٹیریا کسی نہ کسی طرح گرم کر کے مارے گئے S strain کے بیکٹیریا سے تبدیل ہو گئے تھے۔ کچھ ‘تبدیلی کا اصول’، گرم کر کے مارے گئے S strain سے منتقل ہوا، نے R strain کو ایک ہموار پولی سیکرائیڈ کوٹ synthesise کرنے اور متعدی (virulent) بننے کے قابل بنا دیا۔ یہ جینیاتی مادے کی منتقلی کی وجہ سے ہونا چاہیے۔ تاہم، جینیاتی مادے کی حیاتی کیمیائی نوعیت ان کے تجربات سے واضح نہیں ہوئی۔

تبدیلی کے اصول کی حیاتی کیمیائی خصوصیت (Biochemical Characterisation) - اوسوالڈ ایوری، کولن میک لیوڈ اور میکلن میک کارٹی (1933-44) کے کام سے پہلے، جینیاتی مادے کو پروٹین سمجھا جاتا تھا۔ انہوں نے گریفیتھ کے تجربے میں ‘تبدیلی کے اصول’ کی حیاتی کیمیائی نوعیت کا تعین کرنے کے لیے کام کیا۔

انہوں نے گرم کر کے مارے گئے S خلیوں سے حیاتی کیمیائی مادے (پروٹینز، DNA، RNA، وغیرہ) کو خالص کیا تاکہ دیکھا جائے کہ کون سا زندہ R خلیوں کو S خلیوں میں تبدیل کر سکتا ہے۔ انہوں نے دریافت کیا کہ صرف S بیکٹیریا کا DNA ہی R بیکٹیریا کو تبدیل کرنے کا سبب بنا۔

انہوں نے یہ بھی دریافت کیا کہ پروٹین ہضم کرنے والے خامرے (proteases) اور RNA ہضم کرنے والے خامرے (RNases) نے تبدیلی پر اثر نہیں ڈالا، لہذا تبدیلی کرنے والا مادہ پروٹین یا RNA نہیں تھا۔ DNase کے ساتھ ہضم نے تبدیلی کو روک دیا، جس سے اشارہ ملا کہ DNA ہی تبدیلی کا سبب تھا۔ انہوں نے نتیجہ اخذ کیا کہ DNA موروثی مادہ ہے، لیکن تمام حیاتیات دان قائل نہیں ہوئے۔

کیا آپ DNA اور DNase کے درمیان کوئی فرق سوچ سکتے ہیں؟

6.2.1 جینیاتی مادہ DNA ہے

یہ غیر مبہم ثبوت کہ DNA جینیاتی مادہ ہے، الفریڈ ہرشی اور مارتھا چیس (1952) کے تجربات سے ملا۔ انہوں نے ان وائرسز کے ساتھ کام کیا جو بیکٹیریا کو متاثر کرتے ہیں جنہیں بیکٹیریوفیجز کہتے ہیں۔

بیکٹیریوفیج بیکٹیریا سے جڑ جاتا ہے اور پھر اس کا جینیاتی مادہ بیکٹیریل خلیے میں داخل ہو جاتا ہے۔ بیکٹیریل خلیہ وائرل جینیاتی مادے کے ساتھ ایسا سلوک کرتا ہے جیسے یہ اس کا اپنا ہو اور بعد میں مزید وائرس ذرات تیار کرتا ہے۔ ہرشی اور چیس نے یہ دریافت کرنے کے لیے کام کیا کہ آیا یہ وائرس سے پروٹین تھا یا DNA جو بیکٹیریا میں داخل ہوا۔

انہوں نے کچھ وائرسز کو ایک ایسے میڈیم پر اگایا جس میں تابکار فاسفورس تھا اور کچھ دوسروں کو ایسے میڈیم پر اگایا جس میں تابکار گندھک تھی۔ تابکار فاسفورس کی موجودگی میں اگنے والے وائرسز میں تابکار DNA ہوتا تھا لیکن تابکار پروٹین نہیں ہوتا تھا کیونکہ DNA میں فاسفورس ہوتا ہے لیکن پروٹین میں نہیں ہوتا۔ اسی طرح، تابکار گندھک پر اگنے والے وائرسز میں تابکار پروٹین ہوتا تھا لیکن تابکار DNA نہیں ہوتا تھا کیونکہ DNA میں گندھک نہیں ہوتی۔

تابکار فیجز کو ای کولائی بیکٹیریا سے جڑنے دیا گیا۔ پھر، جیسے ہی انفیکشن آگے بڑھا، وائرل کوٹس کو بلیڈر میں ہلا کر بیکٹیریا سے الگ کر دیا گیا۔ وائرس ذرات کو سینٹرفیوج میں گھما کر بیکٹیریا سے الگ کر دیا گیا۔

ایسے وائرسز سے متاثرہ بیکٹیریا جن میں تابکار DNA تھا، تابکار تھے، جو یہ ظاہر کرتا ہے کہ DNA وہ مادہ تھا جو وائرس سے بیکٹیریا میں منتقل ہوا۔ ایسے وائرسز سے متاثرہ بیکٹیریا جن میں تابکار پروٹین تھا، تابکار نہیں تھے۔ یہ ظاہر کرتا ہے کہ پروٹین وائرس سے بیکٹیریا میں داخل نہیں ہوئے۔ لہذا، DNA وہ جینیاتی مادہ ہے جو وائرس سے بیکٹیریا میں منتقل ہوتا ہے (شکل 6.5)۔

شکل 6.5 ہرشی-چیس کا تجربہ

6.2.2 جینیاتی مادے کی خصوصیات (DNA بمقابلہ RNA)

پچھلی بحث سے، یہ واضح ہے کہ جینیاتی مادے کے طور پر پروٹینز بمقابلہ DNA کی بحث ہرشی-چیس تجربے سے غیر مبہم طور پر حل ہو گئی۔ یہ ایک قائم حقیقت بن گیا کہ یہ DNA ہے جو جینیاتی مادے کے طور پر کام کرتا ہے۔ تاہم، بعد میں یہ واضح ہو گیا کہ کچھ وائرسز میں، RNA جینیاتی مادہ ہے (مثال کے طور پر، تمباکو موزیک وائرسز، QB بیکٹیریوفیج، وغیرہ)۔ کچھ سوالات کے جوابات، جیسے کہ DNA غالب جینیاتی مادہ کیوں ہے، جبکہ RNA میسنجر اور ایڈاپٹر کے dynamic افعال انجام دیتا ہے، دو نیوکلیک ایسڈ سالمات کی کیمیائی ساختوں کے درمیان فرق سے تلاش کرنا ہوں گے۔

کیا آپ DNA اور RNA کے درمیان دو کیمیائی فرق یاد کر سکتے ہیں؟

ایک سالمہ جو جینیاتی مادے کے طور پر کام کر سکتا ہے، درج ذیل معیارات پر پورا اترنا چاہیے:

(i) یہ اپنی نقل (Replication) پیدا کرنے کے قابل ہونا چاہیے۔

(ii) یہ کیمیائی اور ساختی طور پر مستحکم ہونا چاہیے۔

(iii) اسے سست تبدیلیوں (mutation) کے لیے گنجائش فراہم کرنی چاہیے جو ارتقا کے لیے درکار ہیں۔

(iv) یہ ‘مینڈیلیائی کرداروں’ کی شکل میں اپنا اظہار کرنے کے قابل ہونا چاہیے۔

اگر ہر ضرورت کا ایک ایک کر کے جائزہ لیا جائے، تو بیس pairing اور تکملیت (complementarity) کے اصول کی وجہ سے، دونوں نیوکلیک ایسڈز (DNA اور RNA) اپنی نقل تیار کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ زندہ نظام میں موجود دیگر سالمات، جیسے پروٹینز، پہلے معیار پر ہی پورا نہیں اترتے۔

جینیاتی مادہ زندگی کے مختلف مراحل، عمر یا جاندار کی فعلیات میں تبدیلی کے ساتھ تبدیل نہ ہونے کے لیے کافی مستحکم ہونا چاہیے۔ جینیاتی مادے کی خصوصیات میں سے ایک کے طور پر استحکام گریفیتھ کے ‘تبدیلی کے اصول’ میں ہی بہت واضح تھا کہ گرمی، جس نے بیکٹیریا کو مارا، کم از کم جینیاتی مادے کی کچھ خصوصیات کو تباہ نہیں کرتی تھی۔ اب اسے آسانی سے DNA کی روشنی میں سمجھایا جا سکتا ہے کہ دو strands تکمیلی ہونے کی وجہ سے اگر گرمی سے الگ ہو جائیں تو مناسب حالات فراہم ہونے پر دوبارہ اکٹھے ہو جاتے ہیں۔ مزید برآں، RNA میں ہر نیوکلیوٹائڈ پر موجود 2’ -OH گروپ ایک reactive گروپ ہے اور RNA کو غیر مستحکم (labile) اور آسانی سے تباہ ہونے والا بناتا ہے۔ RNA کو اب کیٹیلیٹک بھی جانا جاتا ہے، لہذا reactive ہے۔ لہذا، DNA کیمیائی طور پر کم reactive اور ساختی طور پر RNA کے مقابلے میں زیادہ مستحکم ہے۔ لہذا، دو نیوکلیک ایسڈز میں سے، DNA ایک بہتر جینیاتی مادہ ہے۔

درحقیقت، یوراسل کی جگہ تھائیمین کی موجودگی DNA کو اضافی استحکام بھی دیتی ہے۔ (اس پر تفصیلی بحث DNA میں مرمت کے عمل کی سمجھ کی ضرورت ہے، اور آپ ان عملوں کا اعلی جماعتوں میں مطالعہ کریں گے۔)

DNA اور RNA دونوں mutation کرنے کے قابل ہیں۔ درحقیقت، RNA غیر مستحکم ہونے کی وجہ سے تیزی سے mutation کرتا ہے۔ نتیجتاً، RNA جینوم رکھنے والے اور کم عمر وائرسز تیزی سے mutation کرتے ہیں اور ارتقا پذیر ہوتے ہیں۔

RNA براہ راست پروٹینز کی تخلیق کے لیے کوڈ کر سکتا ہے، لہذا آسانی سے کرداروں ک