5 اکتوبر 2026 کو کیرولنسکا انسٹی ٹیوٹ کی نوبل اسمبلی نے فزیالوجی یا طب کا نوبل انعام کارل ڈائسروتھ، پیٹر ہیگے مان اور گیورگ ناگیل کو "روشنی سے کھلنے والے آیونی چینلز اور آپٹوجینیٹکس سے متعلق دریافتوں پر" دیا[1]۔ ایک جملے میں: انہوں نے تالاب کی کائی میں ایک ایسا پروٹین ڈھونڈا جو روشنی پڑتے ہی کھل جاتا ہے، پھر اسے عصبی خلیوں کا لائٹ سوئچ بنا دیا۔ یہ مضمون بتاتا ہے کہ یہ سوئچ کیسے کام کرتا ہے، اس نے نیوروسائنس کو کیوں بدلا، اور یہ GCSE اور A-Level میں پڑھے جانے والے عصبی پیغام سے کیسے جڑتا ہے۔
وہ مسئلہ جو اس نے حل کیا
بیسویں صدی کے بیشتر حصے میں سائنس دان دیکھ سکتے تھے کہ کسی رویّے کے دوران دماغ کے کون سے حصے فعال ہوتے ہیں، مگر یہ ثابت نہیں کر پاتے تھے کہ کوئی مخصوص قسم کا نیورون اس کا سبب ہے۔ نوبل کمیٹی دماغ کی اس پرانی تصویر کو دھندلی تصویر سے تشبیہ دیتی ہے[2]۔ الیکٹروڈ زیادہ مدد نہیں کرتے: وہ اپنی نوک کے گرد ہر خلیے کو تحریک دیتے ہیں، جبکہ دماغ میں بالکل مختلف کام کرنے والے نیورون آپس میں گتھے ہوتے ہیں۔ فرانسس کرک نے تجویز دی تھی کہ ایک دن روشنی سے منتخب نیورونز کو قابو کیا جا سکے گا کیونکہ روشنی عصبی اشاروں جتنی تیز ہے، لیکن انہوں نے مانا کہ یہ خیال دور کی بات لگتا ہے[2]۔
قدم 1: روشنی کی طرف تیرنے والی کائی
GCSE بنیادی
کلامیڈوموناس ایک یک خلوی سبز کائی ہے جو ایک ننھے نارنجی آنکھ نما نقطے کی مدد سے روشنی کی طرف تیرتی ہے۔ اس نقطے میں ریٹینل ہوتا ہے، روشنی جذب کرنے والا وہی مالیکیول جو ہماری آنکھوں میں ہے۔ 1990 کی دہائی کے آغاز میں مارٹنزریڈ کے میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ برائے حیاتیاتی کیمیا میں کام کرنے والے پیٹر ہیگے مان نے ناپا کہ روشنی آنکھ نما نقطے تک پہنچنے کے صرف آدھے ملی سیکنڈ بعد کائی میں برقی اشارہ بنتا ہے۔ انسانی آنکھ کو کم از کم 10 ملی سیکنڈ کے کیمیائی مراحل کا سلسلہ چاہیے، یعنی کائی بیس گنا سے زیادہ تیز تھی۔ ہیگے مان نے تجویز دی کہ کائی میں ایک ہی پروٹین روشنی پکڑتا ہے اور خود آیونی چینل بھی ہے۔ کم ہی لوگوں نے یقین کیا: اس وقت کوئی ایسا آیونی چینل معلوم نہیں تھا جو اکیلے روشنی پر ردِعمل دے[2]۔
قدم 2: مینڈک کے انڈوں میں ثبوت
تقریباً 2000 تک کائی کا جینوم پڑھا جا چکا تھا، اور ہیگے مان کے گروپ نے دو ایسے جین پہچانے جو روشنی پکڑنے والے پروٹینز سے ملتے تھے۔ فرینکفرٹ کے میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ برائے حیاتیاتی طبیعیات کے گیورگ ناگیل نے ہر جین کی نقول مینڈک کے انڈے کے خلیوں میں انجیکٹ کیں، جنہوں نے پروٹین بنا کر اپنی جھلی میں لگا دیے۔ انڈوں پر روشنی ڈالتے ہی چینل کھل گئے۔ ان پروٹینز کو چینل روڈوپسن-1 (2002 میں بیان) اور چینل روڈوپسن-2 (2003) کا نام دیا گیا[2]۔ چینل روڈوپسن-2 تقریباً 0.2 ملی سیکنڈ میں کھلتا اور مثبت آیونز کو اندر آنے دیتا تھا۔ جب ٹیم نے اس کا جین انسانی اور ہیمسٹر کے گردے کے خلیوں میں ڈالا تو وہ بھی روشنی کے لیے حساس ہو گئے؛ 2003 میں محققین نے تجویز دی کہ اسے روشنی سے خلیوں میں برقی پیغام پیدا کرنے کے آلے کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے[2]۔
بٹن دبائیں۔ نیلی روشنی چینل روڈوپسن-2 کو کھولتی ہے، مثبت آیون اندر آتے ہیں، جھلی کی پولرائزیشن ختم ہوتی ہے اور نیورون فائر کرتا ہے: روشنی کی ایک دھڑکن، ایک پیغام۔ سادہ تدریسی ماڈل، پیمانے کے مطابق نہیں۔
قدم 3: نیورونز کے لیے لائٹ سوئچ
A-Level توسیع
اسٹینفورڈ کے ماہرِ نفسیات اور نیوروسائنٹسٹ کارل ڈائسروتھ نے ناگیل کو خط لکھ کر چینل روڈوپسن-2 کا DNA مانگا۔ ان کے گروپ نے اسے لیبارٹری میں اگائے گئے چوہوں کے نیورونز میں ڈالا اور 2005 میں دکھایا کہ نیلی روشنی کی دھڑکنیں قابلِ اعتماد طور پر عصبی اشارے پیدا کرتی ہیں[2]۔ 2006 میں اس طریقے کا نام آپٹوجینیٹکس رکھا گیا۔ 2007 میں گروپ نے زندہ چوہوں کے موٹر کورٹیکس میں ایک خاص قسم کے خلیوں تک جین پہنچایا، کھوپڑی کے ایک چھوٹے سوراخ سے دماغ میں باریک آپٹیکل فائبر داخل کیا اور روشنی سے مونچھیں ہلا دیں[2]۔
یہیں A-Level سے تعلق ہے۔ آرام کی حالت میں نیورون تقریباً −70 mV پر ہوتا ہے۔ چینل روڈوپسن کھلنے پر مثبت آیون اندر آتے ہیں اور اندرونی حصہ کم منفی ہو جاتا ہے (ڈی پولرائزیشن)۔ دہلیز تک پہنچنے پر وولٹیج سے کھلنے والے سوڈیم چینل کھلتے ہیں اور "سب یا کچھ نہیں" والا عمل کا پوٹینشل بنتا ہے، بالکل قدرتی محرک کی طرح۔ روشنی بس محرک کی جگہ لیتی ہے۔ جلد ہی محققین کو روشنی سے چلنے والے دوسرے پروٹین بھی ملے، جیسے کلورائیڈ پمپ، جو اندر کو زیادہ منفی بنا کر نیورون کو خاموش کر دیتے ہیں — یعنی "بند" سوئچ بھی[2]۔
فوری جانچ
نیورون میں چینل روڈوپسن-2 کھلنے پر وہ عمل کا پوٹینشل کیوں پیدا کر سکتا ہے؟
ٹائم لائن
- 1990 کی ابتداہیگے مان کائی کا انتہائی تیز ردِعمل ناپتے ہیں اور روشنی سے کھلنے والے ایک ہی چینل کی تجویز دیتے ہیں۔
- 2002ناگیل، ہیگے مان اور ساتھی چینل روڈوپسن-1 بیان کرتے ہیں۔
- 2003چینل روڈوپسن-2 کا بیان: براہِ راست روشنی سے کھلنے والا کیٹائن چینل جو دوسرے خلیوں میں بھی کام کرتا ہے۔
- 2005ڈائسروتھ کا گروپ لیب میں اگائے نیورونز کو نیلی روشنی سے قابو کرتا ہے۔
- 2006طریقے کا نام آپٹوجینیٹکس رکھا جاتا ہے۔
- 2007روشنی زندہ چوہوں کے موٹر کورٹیکس کے نیورونز کو قابو کرتی ہے۔
- 2012سوسومو ٹونیگاوا کے ساتھ چوہوں میں خوف کی ایک یاد (اینگرام) روشنی سے دوبارہ فعال کی جاتی ہے۔
- 2026فزیالوجی یا طب کا نوبل انعام، 5 اکتوبر۔
اس سے کیا معلوم ہوا
چونکہ جین کو صرف ایک قسم کے خلیے تک پہنچایا جا سکتا ہے، اس لیے آپٹوجینیٹکس محض تعلق نہیں بلکہ سبب اور نتیجہ جانچنے دیتی ہے۔ محققین نے درد، پیاس، کھانے، انعام، توجہ، روزانہ کے حیاتیاتی ردھم اور حتیٰ کہ بخار کے ردِعمل کے سرکٹ دریافت کیے ہیں[2]۔ 2012 میں ڈائسروتھ اور سوسومو ٹونیگاوا نے چوہوں میں خوف کی یاد رکھنے والے انہی خلیوں کو دوبارہ فعال کیا، اور محفوظ ہونے کے باوجود چوہوں نے خوف ظاہر کیا: یہ پہلا ثبوت تھا کہ کسی خاص یاد کے لیے کون سے عصبی خلیے ضروری ہیں[2]۔ بچوں کی دیکھ بھال کرنے والے چوہوں پر کام نے بچوں کو گھونسلے میں جمع کرنے اور ان کی صفائی کے لیے الگ الگ سرکٹ پائے۔
وہ فرق جسے طلبہ اکثر گڈمڈ کر دیتے ہیں
آپٹوجینیٹکس بنیادی طور پر تحقیق کا آلہ ہے، ابھی علاج نہیں۔
دو امتحانی مہارتیں جن کی یہ کہانی مشق کراتی ہے
| نصاب کا تصور | اس کہانی میں یہ کہاں آتا ہے |
|---|---|
| آرام کا پوٹینشل، ڈی پولرائزیشن، دہلیز، عمل کا پوٹینشل | چینل روڈوپسن مثبت آیونز کو اندر آنے دیتا ہے؛ پھر نیورون معمول کے مطابق فائر کرتا ہے |
| جینیاتی انجینئرنگ: ایک نوع سے دوسری میں جین منتقل کرنا | کائی کا جین مینڈک کے انڈوں، گردے کے خلیوں، چوہوں کے نیورونز اور چوہوں میں ظاہر |
| پروٹین: ساخت کام طے کرتی ہے | پروٹین کے اندر ریٹینل روشنی جذب کر کے شکل بدلتا ہے، جس سے چینل کھلتا ہے |
| سائنسی طریقہ: مفروضہ، پیش گوئی، جانچ | ہیگے مان کا ایک پروٹین والا مفروضہ، ایک دہائی بعد مینڈک کے انڈوں میں پرکھا گیا |
امتحان طرز کا سوال
سائنس دان ایک چوہے کی ایک قسم کے نیورون میں چینل روڈوپسن-2 کا جین ڈالتے ہیں۔ وضاحت کریں کہ ان نیورونز پر نیلی روشنی ڈالنے سے عمل کا پوٹینشل کیسے بنتا ہے۔ [4 نمبر]
نمونہ جواب اور نمبروں کی تقسیم دکھائیں
- جین ظاہر ہوتا ہے، اس لیے نیورون چینل روڈوپسن-2 بنا کر خلیے کی جھلی میں لگاتے ہیں (1 نمبر)
- نیلی روشنی (پروٹین میں ریٹینل کے ذریعے) جذب ہوتی ہے، جس سے چینل کھلتا ہے (1 نمبر)
- مثبت آیون (Na⁺ جیسے کیٹائن) نیورون کے اندر پھیل کر جھلی کو ڈی پولرائز کرتے ہیں (1 نمبر)
- دہلیز پر پہنچنے پر وولٹیج سے کھلنے والے سوڈیم چینل کھلتے ہیں اور عمل کا پوٹینشل بنتا ہے (1 نمبر)
ممتحن کس بات پر توجہ دیتا ہے: واضح ترتیب: جین کا اظہار ← جھلی میں پروٹین ← روشنی چینل کھولتی ہے ← کیٹائن اندر ← ڈی پولرائزیشن ← دہلیز ← عمل کا پوٹینشل۔
عام غلطی: یہ کہنا کہ روشنی "ایکسون میں چلتی ہے" یا روشنی ہی "پیغام ہے"۔ روشنی صرف چینل کھولتی ہے؛ پیغام ایک عام برقی واقعہ ہے۔
اگر آپ ایسی حیاتیات رٹنے کے بجائے سمجھنا چاہتے ہیں تو ہماری GCSE سائنس ٹیوشن عصبی پیغام اور جینیاتی ٹیکنالوجی کو طریقۂ کار سے شروع کر کے سمجھاتی ہے۔ مزید جدید حیاتیات کے لیے پڑھیں کہ mRNA ویکسین بھی آپ کے اپنے خلیوں میں جین کو پروٹین میں کیسے بدلتی ہیں۔
کیا آپ اس موضوع کا اعادہ کرنا چاہتے ہیں؟
موسٹک GCSE اور A-Level سطح کے لیے کیمسٹری اور سائنس کی آن لائن انفرادی ٹیوشن فراہم کرتا ہے، جو سمجھ بوجھ، امتحانی تکنیک اور اطلاق پر مرکوز ہے۔
ماخذ اور مزید مطالعہ کے لیے
- NobelPrize.org: Press release, Nobel Prize in Physiology or Medicine 2026 (5 Oct 2026) — فاتحین، اعزازی عبارت، انعامی رقم
- NobelPrize.org: Popular information, 'A light-sensitive algal protein energised neuroscience' — دریافت کی کہانی، اوقات، استعمالات
- Scientific American: 2026 Nobel Prize awarded for work on optogenetics — خبری کوریج اور ردِعمل
- Nagel et al. (2003), PNAS: Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel — 2003 کا دریافتی مقالہ
- Boyden et al. (2005), Nature Neuroscience: Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity — 2005 کا نیورونز والا مقالہ
آخری جائزہ: 5 اکتوبر 2026۔ اعداد عمومی طور پر شائع شدہ عام قدریں ہیں، اور قواعد تبدیل ہو سکتے ہیں۔ امتحان کی زبان ہر اسپیسیفیکیشن کے مطابق مختلف ہو سکتی ہے، اس لیے اپنا اسپیسیفیکیشن ضرور دیکھیں۔
عمومی سوالات
2026 کا فزیالوجی یا طب کا نوبل انعام کس نے جیتا؟
کارل ڈائسروتھ (ہاورڈ ہیوز میڈیکل انسٹی ٹیوٹ اور اسٹینفورڈ یونیورسٹی، امریکا)، پیٹر ہیگے مان (ہمبولٹ یونیورسٹی برلن، جرمنی) اور گیورگ ناگیل (یونیورسٹی آف وُرزبرگ، جرمنی) نے، "روشنی سے کھلنے والے آیونی چینلز اور آپٹوجینیٹکس سے متعلق دریافتوں پر"۔ ایک کروڑ بیس لاکھ سویڈش کرونا کی رقم برابر تقسیم ہوتی ہے۔
آپٹوجینیٹکس آسان الفاظ میں کیا ہے؟
ایک طریقہ جس میں کائی سے لیا گیا روشنی کے لیے حساس پروٹین منتخب عصبی خلیوں میں ڈالا جاتا ہے: ان پر روشنی ڈالنے سے وہ آن ہو جاتے ہیں (دوسرے پروٹین سے آف بھی)۔ چونکہ صرف جین والے خلیے ردِعمل دیتے ہیں، اس لیے یہ ٹھیک ٹھیک جانچا جا سکتا ہے کہ کون سے خلیے کسی رویّے، یاد یا جذبے کا سبب ہیں۔
کیا آپٹوجینیٹکس سے ابھی مریضوں کا علاج ہو رہا ہے؟
صرف تجرباتی طور پر۔ ریٹینائٹس پگمنٹوسا کے کلینیکل ٹرائلز میں ایک نابینا شخص کے ریٹینا میں چینل روڈوپسن جیسا پروٹین ڈالا گیا؛ اس کی کچھ بینائی لوٹ آئی اور روشنی خارج کرنے والی خاص عینک کے ساتھ وہ میز پر رکھی چیزیں پہچان کر اٹھا سکا۔ یہ عام علاج نہیں ہے۔
الیکٹروڈ کے بجائے روشنی کیوں؟
الیکٹروڈ اپنی نوک کے اردگرد ہر خلیے کو تحریک دیتا ہے۔ آپٹوجینیٹکس میں صرف جینیاتی طور پر منتخب خلیوں کی قسم ردِعمل دیتی ہے، چاہے بالکل ساتھ دوسرے نیورون الجھے ہوں، اور روشنی کی دھڑکنوں کو ملی سیکنڈ تک درستی سے قابو کیا جا سکتا ہے۔
قارئین کی درجہ بندی اور تبصرے
اس مضمون کو کئی مختلف پہلوؤں پر درجہ دیں — آپ کی درجہ بندی دوسرے قارئین کی مدد کرتی ہے، اور ہمیں بہتر بنانے میں مدد کرتی ہے۔
کیا یہ مضمون مفید تھا؟
ہمیں اپنی رائے بتائیں — کوئی اصلاح، کوئی سوال جس کا جواب نہیں ملا، یا کوئی موضوع جسے آپ اگلی بار کور ہوتے دیکھنا چاہتے ہیں۔
بات کرنا پسند کریں گے؟ اپنی سہولت کے وقت مفت ویڈیو کال بک کریں: فوری سوال کے لیے 15 منٹ، باقی کے لیے 30 منٹ۔ اوقات آپ کے اپنے ٹائم زون میں دکھائے جاتے ہیں۔
مصنف کے بارے میں
Sudershan Soni
موسٹک سروسز میں بانی اور مرکزی استاد — MSc اہلیت یافتہ ریاضی، سائنس، کمپیوٹر سائنس اور STEM کے استاد، 20 سال سے زائد پیشہ ورانہ تجربے کے ساتھ، 11+ اور GCSE سے A-Level اور اس سے آگے تک کے طلبہ کو دنیا بھر میں آن لائن پڑھاتے ہیں۔
مکمل پروفائل پڑھیں