पृथ्वी के ज़्यादातर जीव, ‘इमरजेंसी ब्रेक’ लगने के बाद सुप्त अवस्था में

• कई सूक्ष्मजीव और कोशिकाएँ जब वातावरण खराब हो जाता है तो बढ़ना बंद कर देती हैं और सुप्त अवस्था में चली जाती हैं; कुछ अनुमानों के अनुसार, पृथ्वी की 60% सूक्ष्मजीवीय कोशिकाएँ किसी भी समय सोई हुई अवस्था में होती हैं
• नया प्रोटीन Balon बैक्टीरिया की प्रोटीन-उत्पादन मशीन, राइबोसोम, को तुरंत रोक देता है, और दर्ज बैक्टीरियल जीनोमों के 20% में इससे जुड़े जीन पाए गए हैं
• पहले से ज्ञात सुप्तता कारक प्रोटीन संश्लेषण पूरा होने के बाद अगला संश्लेषण रोकते थे, लेकिन Balon चल रहे राइबोसोम में भी दखल देकर इमरजेंसी ब्रेक की तरह translation रोक देता है
• Balon राइबोसोम के A site के पास bind करता है और तेज़ी से अंदर-बाहर हो सकता है, इसलिए कोशिका तनाव की स्थिति में सो सकती है और हालात सुधरते ही फिर से सक्रिय होना आसान होता है
• सुप्तता सिर्फ बैक्टीरिया तक सीमित नहीं है; अंडाणु, stem cells, immune cells, liver cells, भालू की hibernation, वायरस की lysogeny आदि समेत पूरे जीवन जगत में यह एक जीवित रहने की रणनीति है

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Balon क्या रोकता है: राइबोसोम और ऊर्जा का उपयोग

• कोशिकाएँ जब भूखमरी या ठंड जैसी प्रतिकूल परिस्थितियों को महसूस करती हैं, तो वे सुप्तता कारक प्रोटीन बनाकर metabolism कम कर देती हैं
• सुप्तता कारक कोशिका की मशीनरी को तोड़ते हैं या gene expression रोकते हैं, और खास तौर पर नए प्रोटीन बनाने वाले राइबोसोम को रोकने वाले कारक महत्वपूर्ण हैं
• बढ़ती हुई बैक्टीरियल कोशिकाओं में प्रोटीन उत्पादन ऊर्जा उपयोग का 50% से अधिक हिस्सा लेता है
• राइबोसोम रुकने पर नए प्रोटीन का संश्लेषण घटता है और बुनियादी जीवित रहने के लिए ऊर्जा बचाई जा सकती है

Balon की खोज और इसका काम करने का तरीका

• Balon की खोज आर्कटिक permafrost से मिले ठंड-अनुकूलित बैक्टीरिया Psychrobacter urativorans में हुई
• प्रयोग के दौरान culture medium को ice box में बहुत देर तक छोड़ देने से बैक्टीरिया को cold shock लगा और वे सुप्त अवस्था में चले गए
• शोधकर्ताओं ने सुप्त बैक्टीरिया से राइबोसोम निकाले और उन्हें cryo-EM से देखा, जहाँ राइबोसोम के A site में एक प्रोटीन फँसा हुआ मिला
• यह प्रोटीन पहले कभी वर्णित नहीं किया गया था, और राइबोसोम घटकों के विघटन व recycling में शामिल Pelota से मिलता-जुलता था, इसलिए इसे स्पेनिश के उस दूसरे शब्द Balon का नाम दिया गया जिसका अर्थ गेंद होता है
• Nature में प्रकाशित अध्ययन में पुष्टि हुई कि Balon पहले से ज्ञात राइबोसोम सुप्तता कारकों से अलग तरीके से काम करता है

पहले के सुप्तता कारकों से अलग एक “इमरजेंसी ब्रेक”

• पहले से ज्ञात राइबोसोम-विघटन सुप्तता कारक अपेक्षाकृत निष्क्रिय तरीके से काम करते हैं
  • वे राइबोसोम के किसी एक प्रोटीन को पूरी तरह बना लेने तक इंतज़ार करते हैं
  • उसके बाद वे राइबोसोम को नया प्रोटीन संश्लेषण शुरू करने से रोकते हैं
• Balon कोशिका के भीतर पहले से काम कर रहे राइबोसोम सहित राइबोसोमों में प्रवेश कर उनकी गतिविधि रोक सकता है
• पहले के सुप्तता कारक राइबोसोम के A site को भौतिक रूप से बंद कर देते हैं, इसलिए वे तभी bind कर सकते हैं जब चल रहा प्रोटीन संश्लेषण पूरा हो जाए
• Balon रास्ते को पूरी तरह अवरुद्ध नहीं करता, बल्कि पास में bind करता है, इसलिए राइबोसोम जो भी कर रहा हो, डालना और हटाना संभव रहता है
• इसी गुण की वजह से यह कोशिका की वृद्धि रोक सकता है और फिर cassette tape की तरह जल्दी निकल भी सकता है

Balon कोई दुर्लभ अपवाद नहीं, बल्कि व्यापक रूप से फैला प्रोटीन है

• जब Balon की gene sequence खोजी गई, तो सार्वजनिक डेटाबेस में दर्ज बैक्टीरियल जीनोमों के 20% में संबंधित sequence मिली
• शोधकर्ताओं ने इनमें से दो वैकल्पिक बैक्टीरियल प्रोटीनों का भी विश्लेषण किया
  • मनुष्यों में तपेदिक पैदा करने वाले रोगजनक Mycobacterium tuberculosis का प्रोटीन
  • अतितप्त समुद्री hydrothermal vent में रहने वाले Thermus thermophilus का प्रोटीन
• दोनों प्रोटीन राइबोसोम के A site से bind हुए, जिससे संकेत मिला कि Balon के कुछ करीबी प्रोटीन दूसरे बैक्टीरियल species में भी इसी तरह काम कर सकते हैं
• Balon, कोशिका सुप्तता के अध्ययन में अक्सर इस्तेमाल होने वाले Escherichia coli और Staphylococcus aureus में नहीं पाया जाता
• अगर ध्यान सिर्फ सीमित प्रयोगशाला model organisms पर रहे, तो व्यापक सुप्तता रणनीतियाँ छूट सकती हैं

पूरे जीवन जगत में सुप्तता

• पृथ्वी पर अधिकांश जीवन लगातार सक्रिय बने रहने की बजाय, ज़रूरत पड़ने पर metabolism रोकने या घटाने की क्षमता रखता है
• प्रयोगशाला model बैक्टीरिया E. coli के पास सुप्तता के पाँच अलग-अलग तरीके हैं, और इनमें से हर एक अकेले भी संकट की स्थिति में जीवित रहने के लिए पर्याप्त है
• सुप्तता सिर्फ भूखमरी के समय की ज़रूरत नहीं है
  • मानव अंडाणु fertilization होने तक दशकों तक सुप्त अवस्था में रह सकते हैं
  • मानव stem cells अस्थि मज्जा में बनने के बाद शारीरिक संकेतों का इंतज़ार करते हुए रुकी हुई अवस्था में रहती हैं
  • तंत्रिका ऊतक के fibroblast, प्रतिरक्षा तंत्र के lymphocyte, और यकृत के hepatocyte भी निष्क्रिय और non-dividing चरण में जाकर बाद में फिर सक्रिय हो सकते हैं
• भालुओं की hibernation, herpes virus की lysogeny, कीड़ों का dauer stage, insects की diapause, उभयचरों की aestivation, और पक्षियों का torpor भी ऐसी सुप्त अवस्थाएँ हैं जिनसे हालात बेहतर होने पर वापस लौटा जा सकता है

संभाव्य सुप्तता और समूह का जीवित रहना

• कुछ कोशिकाएँ पर्यावरणीय बदलाव महसूस करके सुप्त होती हैं, लेकिन कई बैक्टीरिया संभाव्य रणनीति भी अपनाते हैं
• यादृच्छिक रूप से बदलते वातावरण में यदि कोई भी कोशिका सुप्त न हो, तो आकस्मिक आपदा से पूरी आबादी मिट सकती है
• सबसे स्वस्थ और तेज़ी से बढ़ती E. coli culture में भी 5~10% कोशिकाएँ सुप्त अवस्था में होती हैं
• ये सुप्त कोशिकाएँ तब नामित जीवित बचे की भूमिका निभाती हैं, जब अधिक सक्रिय और अधिक नाज़ुक कोशिकाएँ नुकसान झेलती हैं
• Balon जैसे सुप्तता तंत्र यह समझने से जुड़े हैं कि कौन-सी प्रजातियाँ जलवायु परिवर्तन के बीच स्थिर रह सकती हैं या फिर से उभर सकती हैं

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Hacker News की राय

• यह बात अच्छी लगी कि Karla Helena-Bueno ने आर्कटिक बैक्टीरिया को बर्फ पर बहुत देर तक छोड़ दिया और भूल गईं, और वहीं से common hibernation factor खोज लिया
  यह innovation और discovery के साथ अक्सर चलने वाला लगभग जादुई पैटर्न, यानी accidental accident, साफ दिखाता है। इसमें मानवीयपन है, इसलिए ताज़ा लगता है, और यह उस तरह की खोज नहीं लगती जिसे machine learning पूरी तरह छीन लेगी

  • विज्ञान में नई खोज की घोषणा करने वाला सबसे दिलचस्प वाक्य “युरेका!” नहीं बल्कि “यह अजीब है…” है — यह पंक्ति याद आती है
    आम तौर पर इसे Isaac Asimov का कथन माना जाता है
  • किस्मत से खोज लेने के बाद अतीत को कौशल की कहानी बनाकर सही ठहराना, और फिर अगली funding सब अपनी तरफ खींच लेना — इससे मैं सहमत हूँ
  • AI बर्फ में पड़े बैक्टीरिया को भूलकर नहीं छोड़ेगा, लेकिन हमारी तरह pattern ढूँढने में अच्छा हो सकता है और कहीं बड़े scale पर कर सकता है
    accident की जगह किसी और angle से hibernation mechanism ढूँढ सकता है। अगर AGI सच में आ गया, तो पर्याप्त data लेने के बाद वह किसी अजीब तरीके से “यह दिलचस्प है” भी कह सकता है। लगभग 60 साल पहले शुरुआती AGI कैसे behave कर सकता है, इसे काफ़ी यथार्थवादी ढंग से दिखाने वाला उपन्यास Colossus मुझे पसंद है: https://en.wikipedia.org/wiki/Colossus_(novel)
  • machine learning ऐसी खोजों को कहीं ज़्यादा बार संभव बनाने में अहम भूमिका निभा सकता है
    अभी की सीमा दिलचस्प pattern पहचानने के ज्ञान से ज़्यादा, उन pattern को बड़े पैमाने पर खोज पाने की क्षमता में है
  • मैं “The Making of the Atomic Bomb” पढ़ रहा हूँ, और यह वास्तव में nuclear physics की खोज-प्रक्रिया पर किताब ज़्यादा लगती है
    और अधिकांश खोजें संयोग से हुई थीं

• इससे याद आता है कि इंसान भी पहले hibernation कर सकते थे (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1117993/) और (https://www.popularmechanics.com/science/a35033907/early-hum...)

  • सरसरी तौर पर देखने पर यह पक्का तथ्य कम और hypothesis ज़्यादा लगता है
    बात कुछ ऐसी है कि “वे अपेक्षाकृत सुरक्षित गुफाओं में साल के सबसे बुरे समय को सोकर काटने का फैसला करते थे, और इसके लिए पोषण व धूप से मिलने वाले vitamin D को छोड़ देते थे।” लेकिन उत्तर के सर्दियों में आप बाहर हों या गुफा में, vitamin D स्तर में बहुत फ़र्क नहीं पड़ता, और सूरज का कोण इतना कम होता है कि शरीर के लिए vitamin D बनाना मुश्किल ही रहता है। उदाहरण के लिए Inuit बिना धूप के भी vitamin D पा सकते हैं। और यह कहना कि सर्दियों में पोषण कम था, शायद बस इतना भी हो सकता है कि storage और preservation तकनीकें विकसित होने से पहले सर्दियों में खाने को कम मिलता था
  • पहला BMJ 1900 वाला लेख थोड़ा Gulliver’s Travels जैसा पढ़ता है
    दूसरा लेख 4 लाख साल पहले के मानव पूर्वजों की बात करता है, यानी काफ़ी पुराना मामला है
  • high serotonin, ठंड के exposure और कम धूप को देखें तो hibernation संभव लग सकता है
    लेकिन सवाल यह है कि इसका मकसद क्या होगा। शायद इससे आयु कम होना और cancer risk बढ़ना अधिक संभव है

• यह वाक्य दिलचस्प है कि “सोते समय हम जो खो देते हैं उसकी शिकायत करने के बजाय, हम नींद को ऐसी प्रक्रिया की तरह महसूस कर सकते हैं जो हमें पृथ्वी के सारे जीवन से जोड़ती है, यहाँ तक कि आर्कटिक permafrost की गहराइयों में सोए सूक्ष्मजीवों से भी” — लेकिन आर्कटिक permafrost की गहराइयों के सूक्ष्मजीव सोए हुए हैं, यह बात उससे भी ज़्यादा सुकून देती है
  मैं यह सोचना नहीं चाहता कि उनके जागने पर क्या होगा

  • इंसान और दूसरी प्रजातियाँ क्यों सोती हैं? शायद सिर्फ़ इसलिए कि वे सो सकती हैं
    अगर जागे रहने की कोई अच्छी वजह नहीं है, तो सो जाओ, और उस बेहतर समय के लिए ऊर्जा बचाओ जब जागना फ़ायदेमंद हो। हालांकि यह बात यह नहीं बताती कि हम सपने क्यों देखते हैं
  • जागने पर वे भारी मात्रा में CO2 और methane छोड़ना शुरू कर सकते हैं
  • मुझे लगता है कि हमारे मौजूदा antibiotics और अन्य पदार्थ जिनके बीच असंख्य interactions के बाद सावधानी से evolve हुए microbes और viruses हैं, वे भी उतने ही या उससे बड़े ख़तरे के स्तर पर हो सकते हैं

• जो सदा पड़ा रह सकता है वह मरा नहीं है, और अजीब अनंत काल में मृत्यु भी मर सकती है

• वाह, यह तो प्रकृति का बना हुआ lazy evaluation mechanism लगता है

• इलाज की संभावनाओं की बात लगभग कोई नहीं कर रहा लगता
  अगर bacterial infection को dormant state में डाला जा सके तो बढ़िया होगा। tumor के साथ भी ऐसा ही

  • tumor मुश्किल हो सकता है। जहाँ तक मैं जानता हूँ, cancer cells परिभाषा के अनुसार सामान्य रूप से काम न करने वाली कोशिकाएँ होती हैं

• यह दृश्य याद आता है कि बुज़ुर्ग लोग अपने शरीर को जमा कर dormant state induce करते हैं, ताकि दुनिया बेहतर होने पर जाग सकें
  ऐसी किसी company में मैं निवेश करना चाहूँगा

  • असली कठिनाई यह है कि आप ऐसे इंसान बनें जिसे भविष्य की पीढ़ियाँ सच में thaw करके वापस लाना चाहें
  • असल में यह 50 साल से भी अधिक समय से चल रहा है[0]
    0. https://en.wikipedia.org/wiki/Alcor_Life_Extension_Foundatio...
  • अगर बहुत ज़्यादा, और अभी इतने बूढ़े भी न हुए लोग इसका उपयोग करने लगें, तो नतीजे अच्छे नहीं हो सकते: https://xkcd.com/989/
  • अभी भी यह SF जैसा लगता है, लेकिन लगता है धीरे-धीरे करीब आ रहा है
    कुछ दिन पहले यह भी आया था: https://news.ycombinator.com/item?id=40400591
  • अगर जागने पर दुनिया और भी बदतर निकले तो?
    यह काफ़ी बड़ा दाँव है कि दूर भविष्य के लोग संरक्षित शरीर को संजोने लायक चीज़ समझेंगे या शोषण के लायक संसाधन

• अगर Mars पर जीवन रहा होगा, तो सोचता हूँ क्या उसने ऐसा dormancy mechanism इस्तेमाल किया होगा

• complex systems में बहुत से units का कुछ न करना और reserve capacity बने रहना पूरी तरह स्वाभाविक है, और यह समाज पर परजीविता नहीं बल्कि पूरे system को जीवित रखने के लिए ज़रूरी है — यह बात जनता को मत बताना

  • उस analogy में जनता क्या भूखमरी-स्तर तक resource consumption का आधा हिस्सा अनिश्चित समय के लिए रोक सकती है?
    क्या वे population-level extinction event के लिए probabilistic insurance की तरह ऐसा कर सकते हैं, और बाद में recover भी कर सकते हैं? इस लेख की वास्तविक सामग्री से निकाला गया यह विस्तार सच में बहुत खराब है