چیونٹی کے فیرومون کے ایک قطرے کی پہلی جھلک

جب Lasius niger نسل کی کوئی چیونٹی خوراک ڈھونڈ لیتی ہے تو وہ گھر کی طرف لوٹتی ہے اور اپنے پیچھے بو کی ایک راہ چھوڑ جاتی ہے۔ وہ اپنا پیٹ زمین تک جھکاتی ہے اور فیرومون کے ننھے قطرے ٹپکاتی ہے، یعنی ایک کیمیائی پیغام جو اس کی گھونسلے کی ساتھیوں کو خوراک تک لے جاتا ہے۔ ایسی راہیں 1779 میں ہی بیان کی جا چکی تھیں۔ یہ خود تنظیمی (self-organisation) کی ایک درسی مثال بن گئیں اور انھوں نے کمپیوٹر طریقوں کے ایک پورے خاندان کو جنم دیا، جنھیں چیونٹی کالونی آپٹیمائزیشن الگورتھمز کہا جاتا ہے۔

وہ قطرہ جو کسی نے نہیں دیکھا تھا

پھر بھی اس راہ کی بنیادی اکائی کا کبھی مشاہدہ نہیں ہوا تھا۔ محققین کسی راہ کی طاقت کا اندازہ چیونٹیوں کی آمد و رفت یا قطرے ٹپکانے کے رویے سے لگاتے ہیں، اور فرض کرتے ہیں کہ ہر قطرہ ایک جیسا ہے۔ ایک قطرے کا حجم، وہ کتنی تیزی سے اڑتا ہے، قدرتی راہ کا اصل ارتکاز: سب نامعلوم تھا۔ حتیٰ کہ وہ محلل (solvent) بھی کبھی شناخت نہیں ہوا تھا جو قطرے کا زیادہ تر حصہ بناتا ہے۔

لور-این پواسونیے (Laure-Anne Poissonnier)، پیئر بون (Pierre Bon) اور XLIM انسٹی ٹیوٹ (CNRS اور یونیورسٹی آف لیموژ) میں ان کے ساتھیوں نے ان قطروں کو براہِ راست دیکھنے کا بیڑا اٹھایا۔

روشنی سے قطرے کا وزن

یہ Lasius niger چیونٹیاں ایک ایسی کالونی سے تھیں جس کی بنیاد 2020 میں تولوز (Toulouse) سے پکڑی گئی ایک ملکہ نے رکھی تھی۔ چند دن بھوکا رکھنے کے بعد مزدور چیونٹیوں کو 57 ملی میٹر لمبے ایک معلق شیشے کے پل پر چھوڑا گیا، جس کے دوسرے سرے پر شکر ملا پانی رکھا تھا۔

یہ قطرے شفاف ہوتے ہیں، اس لیے ٹیم نے مقداری فیز امیجنگ (quantitative phase imaging) استعمال کی: یہ ایک تداخلی (interferometric) تکنیک ہے جو ناپتی ہے کہ کوئی شفاف چیز اپنے اندر سے گزرنے والی روشنی کو کتنا مؤخر کرتی ہے۔ ایک انعطافی اشاریہ (refractive index) فرض کر کے یہ تاخیر مقامی موٹائی بتا دیتی ہے، تقریباً 20% کی درستگی کے ساتھ۔ نہ کوئی رنگ، نہ کوئی چھونا۔ پہلے ایک کیمرے نے پل کے ایک مقررہ حصے کو 250 تصاویر فی سیکنڈ تک کی رفتار سے فلمایا؛ پھر موٹر والے اسٹیج پر لگی ایک خوردبین نے پورے پل کا جائزہ لیا۔

ایک مائع جو غائب ہو جاتا ہے، ایک ٹھوس جو باقی رہتا ہے

پہلے قطرے براہِ راست اس وقت پکڑے گئے جب وہ پیٹ سے نکل رہے تھے۔ وہ مائع تھے۔ ایک قطرہ تقریباً 120 ملی سیکنڈ میں 0.4 سے گھٹ کر 0.15 پیکو لیٹر رہ گیا۔ ایک اور، جو چار گنا بڑا تھا، 11 سیکنڈ کے وقتی مستقل (time constant) کے ساتھ 1.7 سے 0.4 پیکو لیٹر رہ گیا۔ ایک پیکو لیٹر ایک لیٹر کا دس کھرب واں حصہ ہے۔

جو باقی بچتا ہے وہ تقریباً 80 مائیکرو میٹر چوڑا ایک چپٹا ٹھوس دھبہ ہے جس کی موٹائی صرف دسیوں سے سیکڑوں نینو میٹر تک ہوتی ہے۔ ایک گھنٹے سے زیادہ خوردبین کے نیچے دیکھنے پر ایسا ایک دھبہ آہستہ آہستہ اپنے حجم کا تقریباً 10% کھو بیٹھا، 63 منٹ کے وقتی مستقل کے ساتھ — جو اس مدت کے قریب ہے جتنی دیر Lasius niger کی راہیں فعال رہتی ہیں۔ 24 گھنٹے بعد بھی ایک ٹھوس باقیات موجود تھی۔

مصنفین اس کی تشریح تین اجزا کی صورت میں کرتے ہیں:

ایک محلل جو قطرے کا زیادہ تر حصہ ہے اور چند سیکنڈ میں اڑ جاتا ہے — عام کیمیائی تجزیے اسے نہیں پکڑ پاتے، کیونکہ وہ راہ کو بعد میں جمع کرتے ہیں؛
ایک ٹھوس جو آہستہ آہستہ تصعید (sublimation) سے گزرتا ہے، یعنی سیدھا گیس بن جاتا ہے۔ ان کا خیال ہے کہ یہ آئسوکومارن (isocoumarin) ہو سکتا ہے، ایک سالمہ جو ان چیونٹیوں کو راہ پر چلانے کے لیے جانا جاتا ہے؛
ایک مستحکم باقیات، جو ممکنہ طور پر تھامنے والے ڈھانچے (matrix) کا کام کرتی ہے اور بو کو اپنی جگہ قائم رکھتی ہے۔

اگر ایک قطرے کا تمام تصعید شدہ مادہ آئسوکومارن ہو، تو یہ تقریباً 26 پیکو گرام بنتا ہے، یعنی ہوا میں خارج ہونے والے 110 ارب سالمات۔

چیونٹی کو دیکھنا کافی نہیں

محققین عموماً پیٹ کے مخصوص جھکاؤ کو دیکھ کر قطرے گنتے ہیں۔ ٹیم نے چیونٹیوں کو اوپر سے اور پہلو سے فلمایا، پھر پل کا جائزہ لیا۔ ایک نمائندہ چیونٹی میں قطرہ ٹپکانے کے 7 انداز دیکھے گئے: 6 کسی حقیقی قطرے سے مطابقت رکھتے تھے، اور ایک کسی چیز سے نہیں، حتیٰ کہ زیادہ حساسیت سے تلاش کرنے پر بھی۔ یہ رویہ ایک مفید مگر نامکمل اشارہ ہے۔

کوئی دو قطرے ایک جیسے نہیں

پھر سب سے بڑی حیرت سامنے آئی۔ پانچ چیونٹیوں میں قطروں کی شکل، رقبہ اور حجم مختلف تھے:

اوسط (median) رقبہ: 4,300 مربع مائیکرو میٹر، دس گنا فرق کے ساتھ؛
اوسط حجم: 0.68 پیکو لیٹر، 0.2 سے کم سے لے کر 4 سے زیادہ تک — 20 گنا سے زیادہ؛
گول یا ناشپاتی نما، اس پر منحصر کہ چیونٹی نے اپنا پیٹ کیسے گھسیٹا۔

ایک شماریاتی ماڈل نے تقریباً 90% فرق کو انفرادی چیونٹیوں کے باہمی فرق سے منسوب کیا۔ ایک جیسے قطروں کا عام مفروضہ غلط ہے، کم از کم اس نوع میں۔

راہ بنانے کی ماہر؟

اگر یہ انفرادی فرق وقت کے ساتھ مستقل رہیں، تو ممکن ہے کچھ مزدور چیونٹیاں راہیں بنانے میں غیر معمولی بڑا کردار ادا کرتی ہوں۔ مصنفین ان ناپی گئی قدروں کو اجتماعی رویے کے ماڈلز اور آپٹیمائزیشن الگورتھمز میں شامل کرنا چاہتے ہیں، اور یہ جاننا چاہتے ہیں کہ چیونٹی کم سے کم کتنی مقدار محسوس کر سکتی ہے۔ خالص حیاتیات سے آگے، وہ عملی اہمیت کی طرف بھی اشارہ کرتے ہیں: حملہ آور چیونٹیوں کے خلاف چارے اسی بھرتی کا فائدہ اٹھاتے ہیں جو راہیں پیدا کرتی ہیں، اور زراعت میں فیرومونز کو کیڑے مار ادویات کے ہدف شدہ متبادل کے طور پر بڑھتے ہوئے پیمانے پر استعمال کیا جا رہا ہے۔