जुलाई 6, 2022

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वैज्ञानिकों ने खोजा अब तक का सबसे बड़ा बैक्टीरिया

वैज्ञानिकों ने खोजा अब तक का सबसे बड़ा बैक्टीरिया

कैरिबियन में एक मैंग्रोव जंगल में वैज्ञानिकों ने एक प्रकार के बैक्टीरिया की खोज की है जो मानव बरौनी के आकार और आकार में बढ़ता है।

ये कोशिकाएं अब तक देखे गए सबसे बड़े बैक्टीरिया हैं, जो एस्चेरिचिया कोलाई जैसे ज्ञात बैक्टीरिया से हजारों गुना बड़े हैं। “यह माउंट एवरेस्ट के आकार के किसी अन्य मानव से मिलने जैसा होगा,” कैलिफोर्निया के बर्कले में संयुक्त जीनोम संस्थान के एक सूक्ष्म जीवविज्ञानी जीन-मैरी फोलैंड ने कहा।

डॉ.. वोलैंड और सहकर्मी प्रकाशित थियोमार्गरीटा मैग्नीफिका नामक जीवाणु का उनका अध्ययन गुरुवार को साइंस जर्नल में प्रकाशित हुआ है।

वैज्ञानिकों ने एक बार माना था कि बड़ी कोशिकाओं का निर्माण करने के लिए बैक्टीरिया बहुत सरल होते हैं। लेकिन थियोमार्गरीटा मैग्नीफिका उल्लेखनीय रूप से जटिल है। चूंकि अधिकांश जीवाणु जगत की खोज अभी बाकी है, इसलिए यह पूरी तरह से संभव है कि इससे भी बड़े और अधिक जटिल जीवाणुओं की खोज की प्रतीक्षा की जा रही हो।

डच लेंस ग्राइंडर एंथनी वैन लीउवेनहोएक ने अपने दांतों को खुरच कर बैक्टीरिया की खोज की थी, तब से लगभग 350 साल हो गए हैं। जब उन्होंने एक आदिम सूक्ष्मदर्शी के नीचे दंत पट्टिका रखी, तो वे एक-कोशिका वाले जीवों को तैरते हुए देखकर चकित रह गए। अगली तीन शताब्दियों में, वैज्ञानिकों ने कई अन्य प्रकार के बैक्टीरिया पाए, जो सभी नग्न आंखों के लिए अदृश्य थे। एस्चेरिचिया कोलाई सेल, उदाहरण के लिए, के बारे में उपाय करता है माइक्रोनया एक इंच के दस हज़ारवें हिस्से से कम।

प्रत्येक जीवाणु कोशिका का अपना जीव होता है, जिसका अर्थ है कि यह विकसित हो सकता है और नए जीवाणुओं की एक जोड़ी में विभाजित हो सकता है। लेकिन जीवाणु कोशिकाएं अक्सर एक साथ रहती हैं। वैन लीउवेनहोएक के दांत जेली जैसी फिल्म से ढके होते हैं जिसमें अरबों बैक्टीरिया होते हैं। झीलों और नदियों में, कुछ जीवाणु कोशिकाएं बहुत छोटी होने के लिए आपस में चिपक जाती हैं स्ट्रिंग्स.

हम इंसान बहुकोशिकीय जीव हैं, हमारा शरीर लगभग से बना है 30 ट्रिलियन सेल. जबकि हमारी कोशिकाएं नग्न आंखों से दिखाई नहीं देती हैं, वे आमतौर पर बैक्टीरिया में पाए जाने वाले की तुलना में बहुत बड़ी होती हैं। मानव अंडाणु तक पहुंच सकता है 120 माइक्रोन व्यास में, या एक इंच के पाँच हज़ारवें हिस्से में।

अन्य प्रजातियों की कोशिकाएं बड़ी हो सकती हैं: हरी शैवाल कौलरपा टैक्सीफोलिया ब्लेड के आकार की कोशिकाओं का उत्पादन करती है जो कि बढ़ सकती हैं लंबाई मापना.

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जैसे ही छोटी और बड़ी कोशिकाओं के बीच की खाई उभरी, वैज्ञानिकों ने इसे समझने के लिए विकासवाद की ओर देखा। सभी जानवर, पौधे और कवक एक ही विकासवादी वंश के हैं, जिन्हें यूकेरियोट्स कहा जाता है। यूकेरियोट्स कई अनुकूलन साझा करते हैं जो उन्हें बड़ी कोशिकाओं के निर्माण में मदद करते हैं। वैज्ञानिकों ने निष्कर्ष निकाला कि इन अनुकूलन के बिना, जीवाणु कोशिकाओं को छोटा रहना होगा।

शुरू करने के लिए, एक बड़े छत्ते को भौतिक समर्थन की आवश्यकता होती है ताकि वह ढह या टूट न जाए। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में कठोर आणविक तार होते हैं जो एक तम्बू में ध्रुवों की तरह कार्य करते हैं। हालांकि, बैक्टीरिया में यह साइटोस्केलेटन नहीं होता है।

बड़ी कोशिका को भी एक रासायनिक चुनौती का सामना करना पड़ता है: जैसे-जैसे यह बड़ा होता जाता है, अणुओं को चारों ओर घूमने और नाजुक रासायनिक प्रतिक्रियाओं को करने के लिए सही भागीदारों से मिलने में अधिक समय लगता है।

यूकेरियोट्स ने कोशिकाओं को छोटे टुकड़ों से भरकर इस समस्या का समाधान विकसित किया है जहां जैव रसायन के विभिन्न रूप हो सकते हैं। वे डीएनए को न्यूक्लियस नामक एक थैली में लपेटकर रखते हैं, साथ ही अणु जो प्रोटीन बनाने के लिए जीन पढ़ सकते हैं, या जब कोशिका पुनरुत्पादित होती है तो प्रोटीन डीएनए की नई प्रतियां उत्पन्न करते हैं। प्रत्येक कोशिका माइटोकॉन्ड्रिया नामक थैली के अंदर ईंधन उत्पन्न करती है।

बैक्टीरिया में यूकेरियोटिक कोशिकाओं में पाए जाने वाले भाग नहीं होते हैं। नाभिक के बिना, प्रत्येक जीवाणु में सामान्य रूप से डीएनए का एक वलय होता है जो अपने आंतरिक भाग के चारों ओर स्वतंत्र रूप से तैरता है। उनके पास माइटोकॉन्ड्रिया भी नहीं है। इसके बजाय, वे एक ईंधन उत्पन्न करते हैं, आमतौर पर उनके झिल्ली में एम्बेडेड कणों के साथ। यह व्यवस्था छोटी कोशिकाओं के साथ अच्छी तरह से काम करती है। लेकिन जैसे-जैसे सेल बड़ा होता जाता है, सेल की सतह पर ईंधन पैदा करने वाले अणुओं के लिए पर्याप्त जगह नहीं होती है।

बैक्टीरिया की सादगी यह बताती है कि वे इतने छोटे क्यों हैं: उनके पास बड़े होने के लिए आवश्यक जटिलता नहीं थी।

हालांकि, मेनलो पार्क, कैलिफ़ोर्निया में लेबोरेटरी फॉर रिसर्च इन कॉम्प्लेक्स सिस्टम्स के संस्थापक और डॉ वोलैंड के सह-लेखक शालिश डेट के अनुसार, यह निष्कर्ष जल्दबाजी में किया गया था। बैक्टीरिया की दुनिया के एक छोटे से हिस्से का अध्ययन करने के बाद वैज्ञानिकों ने बैक्टीरिया के बारे में व्यापक सामान्यीकरण किया है।

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“हमने सिर्फ सतह को खरोंच दिया,” उन्होंने कहा, “लेकिन हम बहुत हठधर्मी थे।”

1990 के दशक में उस रूढ़िवादिता में दरार पड़ने लगी। माइक्रोबायोलॉजिस्ट ने पाया है कि कुछ बैक्टीरिया ने स्वतंत्र रूप से अपने स्वयं के डिब्बों का विकास किया है। उन्होंने ऐसी प्रजातियों की भी खोज की जो नग्न आंखों को दिखाई देती थीं। एपुलोपिसियम फिशेलसोनीउदाहरण के लिए, 1993 में दिखाई दिया। जब एक सर्जनफिश के अंदर रहते हैं, तो बैक्टीरिया 600 माइक्रोन लंबाई में बढ़ते हैं – नमक के दाने से भी बड़ा।

थियोमार्गरीटा मैग्निफ़ा की खोज 2009 में एंटिलीज़ विश्वविद्यालय के एक जीवविज्ञानी ओलिवियर ग्रोस द्वारा की गई थी, जब मैंग्रोव वनों का सर्वेक्षण किया गया था। ग्वाडेलोपकैरेबियाई द्वीपों का एक समूह जो फ्रांस का हिस्सा है। सूक्ष्म जीव सफेद स्पेगेटी के छोटे-छोटे टुकड़ों की तरह दिखता था, जो पानी में तैरने वाले मृत पत्ते पर एक परत बनाते थे।

पहले तो डॉ. ग्रॉस को नहीं पता था कि उन्होंने क्या पाया है। यह सोचा गया था कि स्पेगेटी एक कवक, एक छोटा स्पंज या कोई अन्य यूकेरियोट हो सकता है। लेकिन जब उन्होंने और उनके सहयोगियों ने लैब में नमूनों से डीएनए निकाला, तो उन्हें पता चला कि यह बैक्टीरिया है।

डॉ. ग्रॉस ने डॉ. वोलैंड और अन्य वैज्ञानिकों के साथ मिलकर विदेशी जीवों पर अधिक बारीकी से शोध किया है। उन्होंने सोचा कि क्या बैक्टीरिया सूक्ष्म कोशिकाएं हैं जो जंजीरों में एक साथ चिपकी हुई हैं।

यह पता चला है कि ऐसा नहीं है। जब शोधकर्ताओं ने इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके बैक्टीरिया पास्ता के अंदर देखा, तो उन्होंने महसूस किया कि प्रत्येक की अपनी विशाल कोशिका थी। औसत सेल लंबाई में लगभग 9,000 माइक्रोन है, और सबसे बड़ा 20,000 माइक्रोन है – व्यास में एक पैसा फैलाने के लिए पर्याप्त है।

थियोमार्गरीटा मैग्निफ़ा का अध्ययन धीरे-धीरे आगे बढ़ा है क्योंकि डॉ. वैलेंटे और उनके सहयोगियों ने अभी तक यह पता नहीं लगाया है कि उनकी प्रयोगशाला में बैक्टीरिया को कैसे विकसित किया जाए। वर्तमान में, डॉ. ग्रॉस को जब भी टीम कोई नया प्रयोग करना चाहती है, हर बार बैक्टीरिया की एक नई आपूर्ति एकत्र करनी होती है। वह इसे न केवल पत्तियों पर, बल्कि मैंग्रोव वन में सल्फर युक्त तलछट पर पाए जाने वाले सीप के गोले और प्लास्टिक की बोतलों पर पा सकता है। लेकिन ऐसा लगता है कि बैक्टीरिया एक अप्रत्याशित जीवन चक्र का पालन करते हैं।

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“पिछले दो महीनों में, मैंने उन्हें नहीं पाया,” डॉ ग्रॉस ने कहा। “मुझे नहीं पता कि वे कहाँ हैं।”

थियोमार्गरीटा मैग्नीफिका की कोशिकाओं के अंदर, शोधकर्ताओं ने एक अजीब और जटिल संरचना की खोज की है। उनकी झिल्लियों में विभिन्न प्रकार के कंपार्टमेंट बने होते हैं। ये डिब्बे हमारी कोशिकाओं से अलग हैं, लेकिन वे थियोमार्गरीटा मैग्निफा को बड़े आकार में बढ़ने की अनुमति दे सकते हैं।

कुछ कक्ष ईंधन संयंत्र प्रतीत होते हैं, जहां सूक्ष्म जीव नाइट्रेट्स और अन्य रसायनों में ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं जो मैंग्रोव जंगलों में खपत करते हैं।

थियोमार्गरीटा मैग्निफ़ा में अन्य डिब्बे भी होते हैं जो उल्लेखनीय रूप से मानव नाभिक की तरह दिखते हैं। प्रत्येक डिब्बे, जिसे वैज्ञानिकों ने कीवी जैसे फल में छोटे बीजों के नाम पर पेपिन नाम दिया है, में डीएनए की एक अंगूठी होती है। जबकि एक विशिष्ट जीवाणु कोशिका में डीएनए का केवल एक लूप होता है, थियोमार्गरीटा मैग्निफ़ा में सैकड़ों हजारों होते हैं, प्रत्येक अपने स्वयं के पिपेट के अंदर टक होता है।

सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि प्रत्येक पेपिन में अपने डीएनए से प्रोटीन बनाने के कारखाने होते हैं। सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के एक माइक्रोबायोलॉजिस्ट पेट्रा लेविन ने कहा, “उनके पास कोशिकाओं के अंदर मूल रूप से छोटी कोशिकाएं हैं, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे।”

थियोमार्गरीटा मैग्निफ़ा की डीएनए की भारी आपूर्ति इसे अतिरिक्त प्रोटीन बनाने की अनुमति दे सकती है जिसकी उसे आवश्यकता है। प्रत्येक पेपिन बैक्टीरिया के अपने क्षेत्र में आवश्यक प्रोटीन का एक विशेष सेट बना सकता है।

डॉ. वोलैंड और उनके सहयोगियों को उम्मीद है कि जब वे बैक्टीरिया का संवर्धन शुरू करेंगे, तो वे इन परिकल्पनाओं की पुष्टि करने में सक्षम होंगे। वे अन्य रहस्यों से भी निपटेंगे, जैसे कि आणविक कंकाल के बिना बैक्टीरिया इतने सख्त कैसे हो सकते हैं।

“आप चिमटी के साथ पानी की एक कतरा निकाल सकते हैं और इसे दूसरे कटोरे में डाल सकते हैं,” डॉ फोलैंड ने कहा। “यह कैसे एक साथ रहता है और यह कैसे आकार लेता है – ये ऐसे प्रश्न हैं जिनका हमने उत्तर नहीं दिया है।”

डॉ. डीट ने कहा कि और भी विशाल बैक्टीरिया हो सकते हैं जो मिलने की प्रतीक्षा कर रहे हैं, शायद थियोमार्गरीटा मैग्निफा से भी बड़ा।

“वे कितने तक पहुँच सकते हैं, हम वास्तव में नहीं जानते,” उन्होंने कहा। “लेकिन अब, इन जीवाणुओं ने हमें रास्ता दिखाया है।”