سڈنی: جب جیسے زمین کی آبادی بڑھے گی، ہمیں زیادہ خوراک کی ضرورت ہوگی۔ ایک اندازے کے مطابق اگلی صدی میں ہمیں اپنی فصل کی پیداوار تقریباً دوگنی کرنی پڑے گی۔ ساتھ ہی، موسمیاتی تبدیلی اور نامساعد موسمی واقعات کی وجہ سے اناجوں کی پیداوار پہلے سے بھی زیادہ مشکل ہو گئی ہے۔
ہم ایک پیچیدہ مسئلے کا سامنا کر رہے ہیں، لیکن ایک بات یقینی ہے: ہمیں مستقبل میں بہتر، زیادہ پیداواری فصلیں اگانی ہوں گی۔ فصلیں پہلے ہی ترقی کے دوروں اور انسانی انتخاب کی صدیوں سے گزری ہیں، اس لیے ان کی بڑھوتری میں مزید بہتری لانا آسان نہیں ہے۔ یہیں پر مصنوعی بایولوجی کا کردار آتا ہے: بہتر حیاتیاتی نظاموں کی تعمیر کے لیے انجینیئرنگ کے اصولوں کا استعمال کرنا۔
اعلیٰ ثبوتی جریدے “Nature Communications” میں شائع نئے مطالعے میں، ہم زیادہ پیداواریت والی فصلوں کی طرف ایک قدم پیش کرتے ہیں: ایک پروٹین سے بنا سادہ، چھوٹا “باکس” جو پودوں کو نائٹروجن اور پانی کا مزید مؤثر استعمال کرنے میں مدد دے سکتا ہے۔
آپ نے اسکول میں ممکن ہے ”پوٹوشنتھیسِس” کا مطالعہ کیا ہو گا: یہ شمسی توانائی سے چلنے والا ایک عمل ہے، جس میں پودے ہوا سے کاربن ڈائی آکسائیڈ لیتے ہیں اور اسے گلوکوز (شکر) میں تبدیل کرتے ہیں۔ یہ گلوکوز پودے توانائی کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ وہ اس توانائی کا استعمال فصل اگانے کے لیے کرتے ہیں (اور فصلوں کے لیے، اس کا مطلب ہمارے لیے خوراک دستیاب کرانا ہے)۔ رُبِسکو نامی ایک انزائم اس عمل میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔
یہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کو استعمال کرتے ہوئے گلوکوز بنانے کے پہلے مرحلے کے لیے ذمہ دار ہے۔ رُبِسکو شاید زمین کا سب سے اہم انزائم ہے۔ تاہم، یہ آہستہ چلتا ہے اور کبھی‑کبھی کاربن ڈائی آکسائیڈ کی بجائے آکسیجن کے ساتھ ردعمل کرتا ہے، جس سے قیمتی وسائل ضائع ہوتے ہیں۔
ان خامیوں کا مطلب ہے کہ رُبِسکو پودوں کی بڑھوتری میں ایک اہم رکاوٹ ہے۔ معاوضے کے لیے، تع “C–3” فصلیں (ایک گروپ جس میں گندم، چاول، کینولا اور کئی دیگر شامل ہیں) فوتوسنتھیسِس میں معاونت کے لیے رُبِسکو کا بڑے پیمانے پر پروڈکشن کرتی ہیں۔ اس سے بھاری قیمت آتی ہے اور توانائی، پانی اور نائٹروجن کی ضیاع ہوتی ہے۔
دوسری طرف، سائنو بیکٹیریا (جسے نیلا‑ہرا شَیّال بھی کہا جاتا ہے) نے ایک بہتر طریقہ اپنایا ہے۔ انہوں نے ایک ‘کاربن سنکڑائی نظام’ (carbon‑concentrating mechanism) تیار کیا ہے، جس سے رُبِسکو کے آس پاس کاربن ڈائی آکسائیڈ کی مقدار بڑھ جاتی ہے، تاکہ وہ اپنا کام جاری رکھ سکے۔
اس نظام کے ایک حصے کے طور پر، وہ رُبِسکو کو “کاربوکسِسوم” (carboxysome) نامی خصوصی خلیات (compartments) میں رکھتے ہیں۔ یہ ایک مثالی جگہ بناتی ہے جہاں یہ انزائم زیادہ مؤثر طریقے سے کام کر سکتا ہے—ایک مائیکرو دفتر کی طرح جہاں خلل نہیں ہوتا۔ اگر C–3 فصلوں میں بھی ایسی ہی نظام ہو جائے، تو اس سے فصل کی پیداوار تقریباً 60 فیصد تک بڑھ سکتی ہے۔ سائنسدان سالوں سے ایسے نظام کو ان فصلوں میں لاگو کرنے کی کوشش کر رہے ہیں، لیکن یہ پیچیدہ ہے۔
کاربوکسِسوم خلیے میں متعدد مختلف پروٹینز ہوتی ہیں، اور ان سب کو عین مطابق طریقے سے تعاؤن کرنا چاہیے۔ ایک سادہ خلیہ جو یہی کام کرتا ہو، اس کے ساتھ کام کرنا آسان ہوگا۔ بحیثیت مصنوعی بایولوجِسٹ ہم اکثر حیاتیاتی حصّوں (بیو پارٹس) کو نئی جگہوں پر استعمال میں لاتے ہیں۔
ہم ایک کاربوکسِسوم جیسی چیز بنانے کی کوشش کر رہے ہیں جو C–3 فصلوں کے ساتھ مطابقت رکھے۔ ہماری پہلی قدم تھی کہ فعال رُبِسکو کو ایک “اینکیپسلِن” (encapsulin) خلیے میں پیک کرنا۔ ہمیں فوراً احساس ہوا کہ وقت بہت اہم ہے۔ اگر ہم رُبِسکو اور اینکیپسلِن دونوں کو ایک ساتھ بنانے کی کوشش کریں، تو پیک کیا گیا رُبِسکو فعال نہیں ہوتا۔ تاہم، اگر ہم پہلے رُبِسکو بنائیں اور بعد میں اینکیپسلِن، تو پیک کیا گیا رُبِسکو فعال ہوتا ہے۔
