جڏهن Xiaoxi Meng ۽ Zhikai Liang پهريون ڀيرو ڪجهه سال اڳ اهو خيال پيش ڪيو، جيمس شنبل شڪي هو. گهٽ ۾ گهٽ چوڻ لاء.
"'خير، توهان ڪوشش ڪري سگهو ٿا، پر مان نه ٿو سمجهان ته اهو ڪم ڪرڻ وارو آهي،'" زراعت ۽ باغباني جي ايسوسيئيٽ پروفيسر مينگ ۽ ليانگ کي چيو، پوء نبراسڪا-لنڪن يونيورسٽي ۾ شنبل جي ليب ۾ پوسٽ ڊاڪٽريٽ محقق.
هو غلط هو ۽، پٺڀرائي ۾، ڪڏهن به خوش نه ٿيو. اڃان تائين وقت تي، Schnable هڪ ابرو بلند ڪرڻ جو مناسب سبب هو. ٻنھي جو خيال - ته ٿڌي حساس فصلن جي ڊي اين اي تسلسل جيڪي سخت ٿڌ جي حوالي ڪن ٿا، اھو اڳڪٿي ڪرڻ ۾ مدد ڪري سگھن ٿا ته ڪيئن وحشي، سخت ٻوٽا منجمد حالتن کي برداشت ڪن ٿا - بيحد لڳي ٿو. گهٽ ۾ گهٽ چوڻ لاء. اڃا تائين، اهو هڪ گهٽ خطري، اعلي انعام جي تجويز هئي. ڇاڪاڻ ته جيڪڏهن مينگ ۽ ليانگ ان کي ڪم ڪرڻ لاءِ حاصل ڪري سگهن ٿا، اهو شايد تيز رفتار ڪوششون ڪن ته ٿڌي حساس فصلن کي ٿورو يا ان کان به وڌيڪ انهن جي ٿڌي مزاحمتي هم منصبن وانگر.
دنيا جي ڪجهه اهم فصلن کي اڀرندڙ علائقن ۾ پاليو ويو - ڏکڻ ميڪسيڪو ۾ مکڻ، اڀرندي آفريڪا ۾ سورغم - جيڪي انهن تي ڪو به انتخابي دٻاءُ نه رکندا آهن ته جيئن سردي يا ٿڌ جي خلاف بچاءُ کي وڌايو وڃي. جڏهن اهي فصل سخت موسمن ۾ پوکيا ويندا آهن، انهن جي ٿڌ جي حساسيت کي حد تائين محدود ڪري ٿو ته انهن کي ڪيتري دير سان پوکي سگهجي ٿو ۽ ڪيتري دير سان پوکي سگهجي ٿو. ننڍيون وڌندڙ موسمون فوٽو سنٿيسس لاءِ گهٽ وقت جي برابر آهن، نتيجي ۾ عالمي آبادي لاءِ ننڍي پيداوار ۽ گهٽ کاڌ خوراڪ 10 تائين 2050 بلين ماڻهن تائين پهچڻ جي اميد آهي.
ٿڌي موسم
ٻوٽن جا نسل جيڪي اڳي ئي ٿڌي موسم ۾ وڌندا آهن، ان دوران، سردي کي برداشت ڪرڻ لاءِ تيار ڪيل طريقا. اهي پنهنجي سيلولر جھلي کي ٻيهر ترتيب ڏئي سگھن ٿا ته جيئن گھٽ درجه حرارت تي مائعيت برقرار رکي، جھلي کي منجمد ٿيڻ ۽ ڀڃڻ کان روڪيو وڃي. اهي انهن جھلين جي اندر ۽ ان جي چوڌاري مائع ۾ شگر جي ڊيش شامل ڪري سگهن ٿا، انهن جي جمود واري نقطي کي بلڪل اهڙي طرح گهٽائي ٿو جيئن لوڻ هڪ پاسي واري رستي کي ڪندو آهي. اهي پروٽين به پيدا ڪري سگھن ٿا جيڪي مائنسيڪل برفاني ڪرسٽل کي دٻائي ڇڏيندا آهن ان کان اڳ ته اهي ڪرسٽل سيل-بسٽنگ عوام ۾ وڌندا آهن.
اهي سڀئي دفاع جينياتي سطح تي پيدا ٿين ٿا، جيتوڻيڪ نه رڳو ڊي اين اي جي ترتيبن ۾. جڏهن ٻوٽا منجمد ٿيڻ شروع ڪن ٿا، ته اهي لازمي طور تي ڪجهه خاص جين کي بند يا بند ڪري جواب ڏئي سگهن ٿا - انهن جي جينياتي هدايتن واري دستور کي نقل ڪرڻ ۽ عمل ڪرڻ جي روڪڻ يا اجازت ڏيڻ. اهو ڄاڻڻ ته ڪهڙن جين کي ٿڌو برداشت ڪرڻ وارا ٻوٽا بند ٿين ٿا ۽ منجمد گرمي پد جي منهن ۾، پوءِ، محققن کي انهن جي قلعي جي بنيادي بنيادن کي سمجهڻ ۾ مدد ڪري سگهن ٿا ۽ آخرڪار، سرد-حساس فصلن ۾ هڪجهڙا دفاعي انجنيئر ڪن ٿا.
پر شنبل کي به خبر هئي، جيئن مينگ ۽ ليانگ ڪيو هو، ته هڪجهڙائي واري جين به اڪثر ٻوٽن جي نسلن ۾ سرديءَ لاءِ مختلف طرح سان جواب ڏيندو آهي، ايستائين جو ويجهي سان لاڳاپيل پڻ. جنهن جو مطلب آهي، مايوسي سان، اهو سمجهڻ ته ڪيئن هڪ جين هڪ نسل ۾ سردي جو جواب ڏئي ٿو ٻوٽن جي سائنسدانن کي اهو ٻڌائي ٿو ته ٻئي ۾ جين جي رويي بابت تقريبا ڪجهه به نه آهي. انهي غير متوقعيت، موڙ ۾، انهن قاعدن کي سکڻ جي ڪوششن کي روڪيو آهي جيڪو ترتيب ڏئي ٿو ته جين کي غير فعال يا چالو ڪندو.
”اسان اڃا تائين واقعي ، واقعي خراب آهيون سمجھڻ ۾ ته جينز ڇو بند ۽ چالو ٿين ٿا ،“ شنبل چيو.
ڪڻڪ جا ٻوٽا
ضابطي جي ڪتاب نه هجڻ ڪري، محقق مشين سکيا ڏانهن رخ ڪيو، مصنوعي ذهانت جو هڪ روپ جيڪو بنيادي طور تي پنهنجو پاڻ لکي سگهي ٿو. انهن خاص طور تي هڪ نگراني ڪيل درجه بندي ماڊل تيار ڪيو - اهڙي قسم جيڪا، جڏهن ڪافي ليبل ٿيل تصويرن سان پيش ڪري سگهي ٿي، چئو، ٻليون ۽ نه- ٻليون، آخرڪار اڳئين کان پوئين فرق ڪرڻ سکو. ٽيم شروعاتي طور تي پنهنجو نمونو پيش ڪيو جنهن ۾ اناج مان ترتيب ڏنل جينز جي هڪ وڏي انبار سان گڏ، انهن جين جي اوسط سرگرمي جي سطح سان گڏ جڏهن ٻوٽي منجمد درجه حرارت جي تابع هئي. ماڊل کي پڻ کارايو ويو ”هر خصوصيت جنهن بابت اسان سوچي سگهون ٿا“ هر مک جي جين لاءِ، شنبل چيو، جنهن ۾ ان جي ڊگھائي، ان جي استحڪام ۽ ان جي وچ ۾ فرق ۽ ان جي ٻين نسخن جي وچ ۾ ٻيون ماکي جي ٻوٽن ۾ مليا آهن.
بعد ۾، محقق انهن جين جي هڪ ذيلي سيٽ ۾ معلومات جي صرف هڪ ٽڪرا کي لڪائڻ سان انهن جي ماڊل کي جانچيو: ڇا انهن منجمد درجه حرارت جي شروعات جو جواب ڏنو، يا ڇا انهن نه ڪيو. جين جي خاصيتن جو تجزيو ڪندي ان کي ٻڌايو ويو هو ته اهي يا ته جوابي هئا يا غير جوابي، ماڊل اهو معلوم ڪيو ته انهن خاصيتن جا ڪهڙا مجموعا هر هڪ سان لاڳاپيل هئا - ۽ پوءِ ڪاميابيءَ سان باقي بچيل، اسرار باڪس جين جي اڪثريت کي انهن جي صحيح درجي ۾ شامل ڪيو.
اها هڪ شاندار شروعات هئي، ڪو شڪ ناهي. پر اصل امتحان باقي رهيو: ڇا ماڊل اها تربيت وٺي سگهي ٿي جيڪا هن هڪ نسل ۾ حاصل ڪئي هئي ۽ ان کي ٻئي تي لاڳو ڪري سگهي ٿي؟
جواب هڪ حتمي ها هو. ڇهن نسلن مان صرف هڪ مان ڊي اين اي ڊيٽا سان تربيت حاصل ڪرڻ کان پوءِ - مکڻ، سورغم، موتي جوار، پروسو جوار، فوڪس ٽيل جوار يا سوئچ گراس - ماڊل عام طور تي اڳڪٿي ڪرڻ جي قابل هو ته ٻين پنجن مان ڪنهن به جين منجمد ٿيڻ جو جواب ڏيندو. Schnable جي تعجب لاءِ، ماڊل ان وقت به قائم رهيو جڏهن ان کي ٿڌي حساس نسلن تي تربيت ڏني وئي هئي - مکڻ، سورغم، موتي يا پروسو باجرا - پر هن کي سردي برداشت ڪندڙ فوڪس ٽيل باجرا يا سوئچ گراس ۾ جين ردعمل جي اڳڪٿي ڪرڻ جو ڪم سونپيو ويو.
ماڊل
”جيڪي ماڊل اسان تربيت ڏنيون آهن انهن سڀني نسلن تي لڳ ڀڳ ڪم ڪيو ڄڻ ته توهان وٽ اصل ۾ هڪ نسل ۾ ڊيٽا هجي ۽ ان ئي نسل ۾ اڳڪٿيون ڪرڻ لاءِ اندروني ڊيٽا استعمال ڪئي وڃي ،“ هن چيو ، حيرت جو هڪ اشارو هن جي آواز ۾ مهينن بعد لڪي رهيو آهي. "مان واقعي ان جي اڳڪٿي نه ڪريان ها."
"اهو خيال ته اسان صرف هن سموري معلومات کي ڪمپيوٽر ۾ فيڊ ڪري سگهون ٿا، ۽ اهو ڪم ڪرڻ جي اڳڪٿي ڪرڻ لاء گهٽ ۾ گهٽ ڪجهه قاعدن کي سمجهي سگهي ٿو، اڃا به مون لاء حيرت انگيز آهي."
اهي اڳڪٿيون خاص طور تي مفيد ثابت ٿي سگھن ٿيون جڏهن متبادل تي غور ڪيو وڃي. لڳ ڀڳ هڪ ڏهاڪي تائين، ٻوٽن جي حياتيات جا ماهر اصل ۾ آر اين اي ماليڪيولن جي تعداد کي ماپڻ جي قابل ٿي ويا آهن - جيڪي ڊي اين اي هدايتون نقل ڪرڻ ۽ منتقل ڪرڻ جا ذميوار آهن - هڪ جاندار ٻوٽي ۾ هر جين پاران پيدا ڪيل. پر ان جي مقابلي ۾ ڪيئن جين جو اظهار جاندار نمونن ۾ ٿڌي جو جواب ڏئي ٿو، ۽ ڪيترن ئي نسلن ۾، هڪ مشڪل ڪم آهي، شنبل چيو. اهو خاص طور تي جهنگلي ٻوٽن سان صحيح آهي، جن جا ٻج به حاصل ڪرڻ ڏکيو ٿي سگهن ٿا. اهي ٻج نه اڀري سگھن ٿا جڏهن توقع هجي، جيڪڏهن بلڪل، ۽ وڌڻ ۾ سال وٺي سگهن ٿا. جيتوڻيڪ اهي ڪندا آهن، هر نتيجي ۾ پوکيو وڃي هڪجهڙي، ڪنٽرول ماحول ۾ پوکيو وڃي ۽ ساڳئي ترقي واري مرحلي تي اڀياس ڪيو وڃي.
وڌيڪ قسمون
اهو سڀ هڪ وڏو چيلنج پيدا ڪري ٿو ڪافي جهنگلي نمونن کي وڌائڻ لاءِ، ڪافي جهنگلي نسلن مان، نقل ڪرڻ ۽ شمارياتي طور تي انهن جي جين جي جوابن جو سردي جي حوالي سان جائزو وٺڻ.
”جيڪڏهن اسان واقعي حاصل ڪرڻ چاهيون ٿا ته ڪهڙا جينس اهم آهن - جيڪي اصل ۾ ڪردار ادا ڪن ٿا ته ٻوٽو ڪيئن ٿڌ سان مطابقت رکي ٿو - اسان کي ٻن کان وڌيڪ نسلن کي ڏسڻ جي ضرورت آهي ،“ شنبل چيو. "اسان نسلن جي هڪ گروهه کي ڏسڻ چاهيون ٿا جيڪي ٿڌو برداشت ڪن ٿا ۽ هڪ گروهه جيڪي حساس آهن، ۽ نمونن کي ڏسو: "اهو ساڳيو جين هميشه هڪ ۾ جواب ڏيندو آهي ۽ هميشه ٻئي ۾ جواب نه ڏيندو آهي."
”اهو واقعي وڏو ۽ مهانگو تجربو ٿيڻ شروع ٿئي ٿو. اهو واقعي سٺو لڳندو جيڪڏهن اسان صرف انهن نسلن جي ڊي اين اي جي ترتيبن مان اڳڪٿيون ڪري سگهون ، بجاءِ ، چون ٿا ، 20 جنسون وٺي ۽ انهن سڀني کي هڪ ئي اسٽيج تي آڻڻ جي ڪوشش ڪريون ، انهن سڀني کي ساڳيو دٻاءُ واري علاج ذريعي رکون ، ۽ هر نسل ۾ هر جين لاءِ پيدا ٿيندڙ آر اين اي جي مقدار کي ماپيو.
خوشقسمتيءَ سان ماڊل لاءِ، محقق اڳ ۾ ئي 300 کان وڌيڪ ٻوٽن جي نسلن جي جينوم کي ترتيب ڏئي چڪا آهن. هڪ جاري بين الاقوامي ڪوشش ايندڙ ڪجهه سالن ۾ انهي نمبر کي 10,000 تائين وڌائي سگهي ٿي.
جيتوڻيڪ ماڊل اڳ ۾ ئي جهنگلي طور تي هن جي معمولي اميدن کان وڌي چڪو آهي، Schnable چيو ته ايندڙ قدم ان جي باوجود "پاڻ ۽ ٻين ماڻهن ٻنهي کي قائل ڪرڻ" ۾ شامل هوندو ته اهو ڪم ڪري ٿو جيئن اهو اڃا تائين آهي. اڄ تائين هر ٽيسٽ ڪيس ۾، محققن ماڊل کان پڇيو آهي ته انهن کي ٻڌايو ته اهي پهريان ئي ڄاڻن ٿا. آخري امتحان، هن چيو ته، ايندو جڏهن انسان ۽ مشين ٻئي شروع کان شروع ٿي رهيا آهن.
”ايندڙ وڏو تجربو مان سمجهان ٿو ته اسان کي ڪرڻ جي ضرورت آهي هڪ اهڙي قسم جي اڳڪٿي ڪرڻ جتي اسان وٽ ڪا به ڊيٽا نه آهي،“ هن چيو. "ماڻهن کي قائل ڪرڻ لاء ته اهو واقعي ڪيسن ۾ ڪم ڪري ٿو جتي اسان کي جوابن جي خبر ناهي."
ٽيم جرنل ۾ ان جي نتيجن کي ٻڌايو نيشنل اڪيڊمي آف سائنسز جي پروسيسنگ. مينگ، ليانگ ۽ شنبل، نبراسڪا جي ريبيڪا روسٽن، يانگ ژانگ، سميرا محبوب ۽ انڊر گريجوئيٽ شاگرد ڊينيئل نگو سان گڏ شنڊونگ زرعي يونيورسٽي جي هڪ وزٽنگ اسڪالر Xiuru Dai سان گڏ مطالعو ڪيو.
وڌيڪ معلومات لاء:
نبراسڪا لنڪنس يونيورسٽي
www.unl.edu