परिचय
बैक्टीरिया डिनर पार्टी नहीं करते या चुटकुले नहीं सुनाते, लेकिन वे अपने तरीके से सामाजिक होते हैं। जब भोजन की उपस्थिति उन्हें बढ़ने, प्रजनन करने और विकसित होने का अवसर देती है, तो वे तेजी से, यहां तक कि उत्सुकता से, समुदाय बनाएंगे। जलमार्ग के किनारे विकसित हो रहे एक बंदरगाह शहर की तरह, बैक्टीरिया और अन्य रोगाणुओं का एक विविध समुदाय विकास के लिए एक अच्छी स्थिति को पहचानेगा और खुद को विकसित करेगा।
प्रत्येक जीवाणु शहर की एक मूल कहानी होती है। महीनों तक किण्वित होने वाली वाइन का एक बर्तन, सिस्टिक फाइब्रोसिस रोगी के फेफड़ों में एक बायोफिल्म और एक सल्फर युक्त गर्म पानी का झरना, ये सभी संस्थापक कोशिकाओं के एक सेट के साथ शुरू हुए जो परस्पर क्रिया करने वाली प्रजातियों का एक मजबूत नेटवर्क बनाने के लिए आगे बढ़े। ये समुदाय ऐसे जैवरासायनिक कार्य कर सकते हैं जो कोई एक प्रजाति अपने आप नहीं कर सकती। इसमें कोरम की आवश्यकता होती है लैक्टोकोकस और जंजीर या माला की आकृती के एक प्रकार के कीटाणु देने के लिए एक साथ काम करने वाले उपभेद चेद्दार पनीर इसकी बनावट और तीखापन. आंत माइक्रोबायोटा के विभिन्न संयोजन हो सकते हैं बढ़ाना या कुंद करना एक गोली की प्रभावशीलता.
हालाँकि, यह समझाने के लिए कोई स्पष्ट नियम नहीं हैं कि जीवाणु समुदाय कैसे इकट्ठा होता है या कुछ प्रजातियाँ क्यों पनपती हैं। अधिकांश जीवविज्ञानी, जब जीवों के समुदाय का वर्णन करने का सामना करते हैं, तो मौजूद प्रजातियों के रोस्टर को सूचीबद्ध करते हैं। लेकिन जीवाणु प्रजातियों की संख्या इतनी विशाल है, उनका जीवन इतना छोटा है और किन्हीं दो प्रजातियों के बीच अंतर इतना छोटा है कि प्रजातियों के नाम आवश्यक रूप से उपयोगी जानकारी प्रदान नहीं करते हैं।
यही कारण है कि भौतिकविदों का एक समूह जो सूक्ष्म जीवविज्ञानी बन गया है, किसी भी सार्वभौमिक नियम को उजागर करने के लिए बड़े पैमाने पर जीनोम अनुक्रमण तकनीकों का उपयोग करने की कोशिश कर रहा है जो जीवाणु समुदायों को नियंत्रित कर सकते हैं - रोगाणुओं के लिए एक बड़ा डेटा दृष्टिकोण। प्रजातियों को नाम से पुकारने के बजाय, वे इस बात पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं कि जीव क्या करते हैं, जिसका लक्ष्य यह पहचानना है कि किसी दिए गए समुदाय के भीतर कौन सी भूमिकाएँ आवश्यक हैं।
"अतिरेक है - जैसे, दो प्रजातियां एक ही कार्य कर सकती हैं - और यदि आप पर्यावरण बदलते हैं तो एक ही प्रजाति अलग-अलग कार्य कर सकती है" ओटो कोर्डेरो, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में एक माइक्रोबायोलॉजिस्ट। "वर्गीकरण कार्य जितना जानकारीपूर्ण नहीं है।"
पिछले साल कोर्डेरो की लैब में माइक्रोबायोलॉजिस्ट के नेतृत्व में शोध हुआ मैटी ग्राल्का माइक्रोबियल कार्यों के एक सेट की पहचान की गई जिसकी प्रजातियों की जानकारी के बिना भविष्यवाणी की जा सकती है। अटलांटिक महासागर से एकत्र किए गए 186 विभिन्न जीवाणु उपभेदों के चयापचय को चिह्नित करने के बाद, उन्होंने पाया कि वह अकेले अपने जीनोम के आधार पर किसी दिए गए सूक्ष्म जीव की बुनियादी भोजन प्राथमिकताओं की भविष्यवाणी कर सकते हैं।
परिचय
यह पैटर्न शोधकर्ताओं को एक खाद्य स्रोत या दूसरे को तोड़ने में शामिल जीन अनुक्रमों को बायपास करने की अनुमति देता है। ग्राल्का की टीम ने पाया कि वे केवल जीनोम की आणविक संरचना को मापकर पसंदीदा भोजन की भविष्यवाणी कर सकते हैं। में निष्कर्ष प्रकाशित किए गए थे प्रकृति माइक्रोबायोलॉजी.
जबकि यह क्षेत्र अपनी प्रारंभिक अवस्था में है, माइक्रोबियल पारिस्थितिकीविज्ञानी स्वाभाविक रूप से पाए जाने वाले माइक्रोबियल समुदायों का त्वरित आकलन और वर्णन करने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं, चाहे वह जंगली वातावरण में हो या अस्पताल में। माइक्रोबियल असेंबली के एक सिद्धांत को विकसित करके, उन्हें उम्मीद है कि वे हमारे चारों ओर फैली हुई बड़े पैमाने पर अदृश्य और तेजी से बदलती सूक्ष्म पारिस्थितिकी को देखना सीख सकते हैं।
सिद्धांत के बिना एक क्षेत्र
माइक्रोबायोलॉजी सदियों से वैज्ञानिकों की यह देखने की क्षमता की सीमा तक सीमित थी कि उनके सामने क्या है। यहां तक कि 2000 के दशक की शुरुआत में, यदि एक सूक्ष्म जीवविज्ञानी एक बैक्टीरिया समुदाय को पेट्री डिश पर डालता था, तो उसके भीतर की विविध प्रजातियों, उप-प्रजातियों और उपभेदों की पहचान करना एक महत्वपूर्ण कार्य था। वहाँ बहुत सारे जीव एक साथ मिश्रित हो गए थे, समय के साथ घटते और बहते रहे क्योंकि उपलब्ध खाद्य स्रोत स्थानांतरित हो गए और प्रजातियाँ जीवित रहीं और मर गईं। वैज्ञानिक आकार, रंग, आकृति विज्ञान और पोषक तत्वों की आवश्यकताओं के आधार पर एक-एक करके अलग-अलग कॉलोनियों की पहचान करने के अलावा और कुछ नहीं कर सकते हैं।
हाल के वर्षों तक, यह समझाने के लिए कि माइक्रोबायोम कैसे एकत्रित होते हैं और प्रयोगात्मक परिणामों की व्याख्या करने के लिए कोई मजबूत सिद्धांत नहीं थे, इस क्षेत्र में बहुत कम परिभाषित सिद्धांत बचे थे। 2007 में, सूक्ष्म जीवविज्ञानियों के एक समूह ने लिखा प्रकृति की समीक्षा माइक्रोबायोलॉजी सिद्धांत की यह अनुपस्थिति डेटा की कमी और सूक्ष्म दुनिया में पारिस्थितिक सिद्धांत को लागू करने में क्षेत्रव्यापी असमर्थता दोनों से उत्पन्न हुई है। उन्होंने तर्क दिया कि सिद्धांत के बिना, वैज्ञानिक क्षेत्र की कोई संरचना नहीं होती, कोई रूप नहीं होता और कोई पूर्वानुमान लगाने की शक्ति नहीं होती। एक माइक्रोबियल पारिस्थितिकीविज्ञानी किसी समुदाय के बारे में कोई भी अवलोकन कर सकता है; इसके महत्व को समझाने वाले सिद्धांत के बिना, कुछ भी सच हो सकता है।
"कभी-कभी हम शिकायत करते हैं कि माइक्रोबियल पारिस्थितिकी में चीजें आश्चर्यजनक नहीं हैं," उन्होंने कहा अल्वारो सांचेज़, स्पैनिश नेशनल रिसर्च काउंसिल और सलामांका विश्वविद्यालय के संयुक्त संस्थान, इंस्टीट्यूट ऑफ फंक्शनल बायोलॉजी एंड जीनोमिक्स में एक माइक्रोबियल इकोलॉजिस्ट। “हमारे पास मजबूत पूर्वज नहीं हैं। हमारे पास कोई पूर्वानुमानित सिद्धांत नहीं है, और इसलिए इसमें कोई आश्चर्य की बात नहीं है।"
हालाँकि, नए आनुवंशिक उपकरणों ने सूक्ष्मजीव समुदायों का वर्णन करने के नए तरीकों को जन्म दिया है। सेंगर अनुक्रमण, जो दशकों तक जीन अनुक्रमण के लिए सबसे तेज़ तरीका था, केवल एक-एक करके रोगाणुओं की पहचान करने में सक्षम था। फिर, 2000 के दशक के मध्य में, उच्च-थ्रूपुट अनुक्रमण तकनीक उपलब्ध हो गई, और 2010 के दशक में यह काफी सस्ती हो गई। नमूने में जो भी डीएनए उपलब्ध था, उसके आधार पर सूक्ष्म जीवविज्ञानी प्रजातियों की पहचान कर सकते थे।
माइक्रोबियल पारिस्थितिकीविज्ञानी इसे लेकर पागल हो गए। “लोग हर चीज़ को क्रमबद्ध तरीके से निकाल रहे थे,” उन्होंने कहा ग्लेन डिसूजा, स्विस फेडरल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी ज्यूरिख में एक माइक्रोबियल इकोलॉजिस्ट। “क्षेत्र में इस बात का वर्णन किया गया था कि वहां कौन था - यह बग इस वातावरण में था; यह बग उस वातावरण में था।
परिचय
अचानक, डेटा की भरमार से अब तक अज्ञात माइक्रोबियल विविधता का पता चला। 2009 में, 1,000 से भी कम जीवाणु जीनोम को पूरी तरह से अनुक्रमित किया गया था। 2014 तक, वहाँ थे 30,000 से अधिक. तब से यह आंकड़ा बढ़ गया है: 2023 के अंत में 567,228 पूर्ण जीवाणु जीनोम थे, आसानी से ब्राउज़ करने योग्य और क्रॉस-रेफरेंस के लिए उपलब्ध है। आज सभी उपलब्ध जीनोमिक डेटा का लगभग 80% हिस्सा बैक्टीरिया का है।
ग्राल्का, जो अब एम्स्टर्डम में वीयू विश्वविद्यालय में अपनी प्रयोगशाला चलाते हैं, ने कहा, "लोगों को पता ही नहीं था कि वहां कितनी प्रजातियां होंगी।" "आप माइक्रोस्कोप के तहत उन्हें अच्छी तरह से अलग नहीं बता सकते।"
हालाँकि, किसी समुदाय में व्यक्तिगत जीवाणु प्रजातियों की पहचान करना वैज्ञानिकों को केवल इतना ही बता सकता है। उनके नाम जरूरी नहीं कि प्रत्येक बग क्या योगदान दे रहा है या समुदाय एक साथ कैसे फिट बैठता है, इसके बारे में बहुत कुछ कहता है।
"ये समुदाय उच्च-आयामी हैं," ने कहा जैकोपो ग्रिली, एक सैद्धांतिक माइक्रोबियल पारिस्थितिकीविज्ञानी और ट्राइस्टे, इटली में सैद्धांतिक भौतिकी के लिए अब्दुस सलाम इंटरनेशनल सेंटर में पूर्व-भौतिक विज्ञानी। “अगर हम [उन्हें] समझने की कोशिश करते हैं, तो हमें इस तथ्य से निपटना होगा कि इन समुदायों में कई, कई आबादी, कई अलग-अलग प्रजातियां हैं - जो भी 'प्रजाति' का अर्थ है। इन सभी प्रजातियों की अपनी-अपनी विशिष्टताएँ हैं, और किसी तरह वे सह-अस्तित्व में हैं।
2018 में, एक विज्ञान काग़ज़ सांचेज़ और उनकी टीम ने सूक्ष्म जीवविज्ञानियों को अपनी सोच को सरल बनाने की अनुमति दी। उनके सफल शोध से पता चला कि यदि आप एक कदम पीछे हटते हैं और अत्यधिक विशिष्ट विवरण, जैसे सटीक प्रजातियों के नाम, को गायब कर देते हैं, तो आप जीवाणु समुदाय के तर्क को बेहतर ढंग से समझ सकते हैं, जैसे कि आप दूर से एक अमूर्त पेंटिंग देख रहे हों।
ग्रिली की तरह, सांचेज़ माइक्रोबियल पारिस्थितिकी की ओर रुख करने से पहले एक भौतिक विज्ञानी थे। सांचेज़ ने कहा, "मैंने पारिस्थितिकी और सूक्ष्मजीव समुदायों पर काम करना शुरू करने का फैसला किया क्योंकि मैंने देखा कि मात्रात्मक स्तर पर, यह एक ऐसा क्षेत्र था जिसका विकास जितना अच्छा अध्ययन नहीं किया गया था।"
अध्ययन के लिए, उनकी प्रयोगशाला ने न्यू हेवन, कनेक्टिकट के आसपास मृत पत्तियों और मिट्टी से जंगली बैक्टीरिया विकसित किए। उन्होंने पाया कि समान पर्यावरणीय परिस्थितियों - समान कार्बन स्रोत, तापमान, अम्लता इत्यादि - को देखते हुए कोई भी माइक्रोबियल समुदाय लगभग समान कार्यात्मक संरचना पर पहुंचेगा, चाहे इसकी शुरुआत कैसे भी हुई हो। उनके प्रयोगों में, प्रत्येक आबादी के साथ, समान निचे दिखाई दिए और बार-बार भरे गए, हालांकि जरूरी नहीं कि बैक्टीरिया की एक ही प्रजाति द्वारा।
शोध ने माइक्रोबायोलॉजिस्टों के समुदाय को देखने के तरीके को बदल दिया। डिसूजा ने कहा, जब सांचेज़ ने एक ही वातावरण से लिए गए समुदायों की तुलना की, तो बैक्टीरिया के नाम हमेशा अलग थे। “लेकिन यदि आप कार्यात्मक जीन सामग्री को देखें, जैसे कि कौन क्या करता है? यह आश्चर्यजनक रूप से समान है,'' उन्होंने कहा। “तो इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप कौन हैं; आप क्या करते हैं यह मायने रखता है।”
जीनोम की पूर्वानुमानित शक्ति
2018 में, ग्राल्का एमआईटी में कोर्डेरो की लैब में पोस्टडॉक के रूप में काम करने के लिए बोस्टन पहुंचे थे। उन्होंने एक बायोफिजिसिस्ट के रूप में शुरुआत की, व्यक्तिगत रूप से और समुच्चय में कोशिकाओं के भौतिक गुणों का अध्ययन किया। उन्होंने कोर्डेरो के अनुसंधान कार्यक्रम में शामिल होने का फैसला किया था क्योंकि दोनों शोधकर्ताओं के समान दृष्टिकोण थे: माइक्रोबियल समुदायों की मात्रात्मक, विहंगम समझ विकसित करना।
कोर्डेरो के पास अटलांटिक महासागर के रोगाणुओं से भरा एक फ्रीजर था, जिसका उपयोग उनकी प्रयोगशाला ने एक दिलचस्प खोज करने के लिए किया था कि खाद्य स्रोतों के आसपास सूक्ष्मजीव समुदाय कैसे बनते हैं, में प्रकाशित वर्तमान जीवविज्ञान 2019 में। उन्होंने समुद्री नमूनों से उगाए गए बैक्टीरिया की संस्कृतियों में काइटिन की गेंदें - दोहराए जाने वाले चीनी अणुओं का एक बहुलक जो कीड़ों के गोले बनाते हैं - गिराए थे। जब वैज्ञानिकों ने गेंदों को वापस बाहर निकाला, तो उन्होंने देखा कि कौन से समुदाय बने थे। काइटिन खाने वाले रोगाणु अनुमानतः काइटिन से चिपके हुए थे - लेकिन ऐसे बैक्टीरिया भी थे जो काइटिन नहीं खाते थे। ऐसा प्रतीत होता है कि वे जीवाणु काइटिन खाने वालों द्वारा छोड़े गए उपोत्पादों को खाते हैं। चिटिन खाने वालों और उपोत्पाद खाने वालों ने एक समुदाय का गठन किया था।
परिचय
इसने ग्राल्का को चकित कर दिया। ऐसा संभव प्रतीत होता है कि समुदाय के प्रकार की भविष्यवाणी अकेले उसके खाद्य स्रोतों से की जा सकती है: मूल खाद्य स्रोत से, और फिर प्रारंभिक बैक्टीरिया द्वारा इसे तोड़ने पर बनाए गए नए स्रोतों से। उन्होंने सोचा कि यदि वह माइक्रोबियल समुदाय की शुरुआती स्थितियों को नियंत्रित करते हैं तो क्या वह इसके परिवर्तनों की भविष्यवाणी कर सकते हैं।
फिर, ठीक उसी समय जब वह कोर्डेरो की प्रयोगशाला में शामिल हुए, "अल्वारो [सांचेज़] की प्रयोगशाला से एक पेपर निकला जिसने बहुत बड़ी धूम मचा दी," ग्राल्का ने कहा - 2018 के काम से पता चलता है कि अनुमानित माइक्रोबियल निचेस दिखाई देते हैं जिन्हें कई अलग-अलग प्रजातियों द्वारा भरा जा सकता है . यह विचार कि प्रजातियों की तुलना में कार्य अधिक मायने रखता है, उनके लिए समझ में आया। “मिट्टी में आपको कभी-कभी हजारों अलग-अलग बैक्टीरिया मिलते हैं। फिर इससे बहुत जल्दी सवाल खुल जाते हैं,'' उन्होंने कहा। “हज़ारों प्रजातियाँ कैसे हैं? निश्चित रूप से हजारों अलग-अलग जगहें नहीं हैं।"
कोर्डेरो और सांचेज़ की उन दो अंतर्दृष्टियों को मिलाकर, ग्राल्का को आश्चर्य हुआ कि क्या वह न केवल अपने शुरुआती खाद्य स्रोत से एक माइक्रोबियल समुदाय की भविष्यवाणी कर सकता है, बल्कि बैक्टीरिया के जीनोम से भी अनुमान लगा सकता है।
ग्राल्का ने कोर्डेरो के फ्रीजर का नमूना लिया। सबसे पहले, उन्हें बैक्टीरिया को इस आधार पर चिह्नित करने की ज़रूरत थी कि वे कौन से खाद्य पदार्थ पसंद करते हैं। उच्च-थ्रूपुट उपकरणों का उपयोग करके, उन्होंने 186 विभिन्न खाद्य स्रोतों के साथ पूरक संस्कृतियों में 135 विभिन्न जीवाणु प्रजातियों को विकसित किया। सभी ने बताया, ग्राल्का ने 25,000 से अधिक जीवाणु नमूनों की वृद्धि दर को मापा।
186 जीवाणु प्रजातियों में उतनी ही विविधता है जितनी 186 अलग-अलग मनुष्यों में है, और मनुष्यों की तरह, प्रत्येक जीवाणु का अपना पैटर्न और आदतें होती हैं। ग्राल्का के कुछ बैक्टीरिया शर्करा पर तेजी से बढ़ते हैं, और अन्य एसिड पर तेजी से बढ़ते हैं, जिनमें साइट्रिक एसिड जैसे कार्बनिक अम्ल और साथ ही अमीनो एसिड, प्रोटीन के निर्माण खंड शामिल हैं। उस डेटा का उपयोग करते हुए, ग्राल्का ने प्रजातियों को उनकी प्राथमिकताओं के आधार पर चीनी-एसिड अक्ष पर रखा।
फिर उन्होंने यह देखने के लिए सभी 186 प्रजातियों के डीएनए को अनुक्रमित किया कि वे विकासात्मक रूप से कैसे संबंधित थे। ग्राल्का यह देखकर आश्चर्यचकित रह गए कि समान फ़ाइलोजेनेटिक परिवारों के भीतर निकट संबंधी प्रजातियों में अक्सर अलग-अलग चयापचय प्राथमिकताएँ होती थीं। उदाहरण के लिए, रॉड के आकार के बैक्टीरिया अल्टेरोमोनाडेल्स के क्रम में एसिड खाने वाले शामिल होते हैं कोल्वेलिया, चीनी खाने वाले पैराग्लासीकोला और कम नख़रेबाज़ स्यूडोअल्टेरोमोनास, जो दोनों को खा गया। इसने इस व्यापक विचार का समर्थन किया कि प्रजातियों के नाम किसी दिए गए माइक्रोबियल समुदाय के भीतर बैक्टीरिया के कार्य के बारे में अधिक जानकारी नहीं देते हैं।
फिर ग्रैल्का के विश्लेषण ने कीड़ों के डीएनए की गहराई से जांच की। जीनोम को चयापचय क्रिया से जोड़ने के लिए, उन्होंने शर्करा को पचाने और चयापचय करने में शामिल जीन की तलाश की, और एसिड के लिए भी ऐसा ही किया। उन्होंने पाया कि चीनी- या एसिड-खाने वाले जीनों की संख्या का अनुमान लगाया गया था कि प्रत्येक सूक्ष्म जीव चीनी-एसिड स्पेक्ट्रम पर कहां गिरता है: एक प्रजाति के पास एक या दूसरे प्रक्रिया के लिए जितने अधिक जीन होंगे, धुरी के उस छोर पर उतरने की संभावना उतनी ही अधिक होगी . निष्कर्षों ने सुझाव दिया कि सूक्ष्म जीवविज्ञानी कुछ जीनों के अनुक्रमों की खोज करके मोटे तौर पर एक समुदाय के चयापचय को स्थापित कर सकते हैं।
परिचय
फिर उसे कुछ और भी आश्चर्यजनक लगा. वास्तविक जीन अनुक्रमों को नजरअंदाज करते हुए, उन्होंने सीधे एक स्ट्रेन के डीएनए के आणविक टूटने को देखा। डीएनए के दोहरे हेलिक्स में, विरोधी स्ट्रैंड में चार प्रकार के आधार जोड़े जाते हैं, जिसमें गुआनिन (जी) साइटोसिन (सी) से बंधा होता है और थाइमिन (टी) एडेनिन (ए) से बंधा होता है। अप्रत्याशित रूप से, एसिड खाने वालों के जीनोम में औसतन 55% जीसी सामग्री थी, जबकि चीनी खाने वालों की जीसी सामग्री औसतन लगभग 40% थी। यह पुष्टि करने के लिए कि यह सहसंबंध उनके विशेष माइक्रोबियल समुदाय का विचित्र नहीं था, ग्राल्का ने जीवन के जीवाणु वृक्ष से हजारों संदर्भ जीनोम के एक बड़े डेटा सेट का विश्लेषण किया। पैटर्न बरकरार रहा: एसिड विशेषज्ञों में आम तौर पर चीनी विशेषज्ञों की तुलना में जीसी सामग्री अधिक होती थी।
यह नियम अकल्पनीय रूप से सरल लग रहा था। एक जीवाणु के डीएनए के रसायन विज्ञान ने समुदाय में उसके स्थान की भविष्यवाणी की। ग्राल्का अपने जीन की जांच किए बिना, केवल अपने जीनोम की सामग्री के आधार पर यह पहचान सकता है कि कोई प्रजाति मुख्य रूप से शर्करा या एसिड खाती है या नहीं। सांख्यिकी और जीनोमिक्स को सरल क्रम मिला जहां वर्गीकरण को कोई नहीं देखा गया।
माइक्रोबियल भविष्य की भविष्यवाणी
यह कार्य सूक्ष्मजीव समुदायों के बारे में व्यावहारिक भविष्यवाणियाँ करने के एक नए विज्ञान की नींव रखता है। मान लीजिए कि किसी जंगल में पाइपलाइन लीक हो जाती है और कच्चा तेल फैल जाता है; एक सूक्ष्म जीवविज्ञानी या पर्यावरण वैज्ञानिक यह जानना चाह सकते हैं कि उस तेल को खाने के लिए कौन से जीवाणु उत्पन्न होंगे। एक डॉक्टर यह जानना चाह सकता है कि किसी बीमारी के दौरान किसी मरीज की आंत का माइक्रोबायोम कैसे बदल सकता है, और संभावित रूप से उस पूर्वानुमान का उपयोग विशिष्ट एंटीबायोटिक्स या अन्य दवाएं लिखने के लिए कर सकता है।
यदि शोधकर्ता माइक्रोबियल समुदाय के कार्यों का शीघ्रता से अनुमान लगा सकें तो कई सवालों के जवाब दिए जा सकते हैं और समस्याओं का समाधान किया जा सकता है। सांचेज़ ने कहा, "मेरी प्रयोगशाला में, हम इसे कोच की दुविधा कहते हैं।" “आपके पास खिलाड़ियों का एक समूह है, और यदि आप अपना स्कोर अधिकतम करना चाहते हैं तो आप यह पता लगाना चाहते हैं कि आपको कोर्ट पर किसे रखना चाहिए। मेरे पास 100 उपभेदों की यह सूची है; मैं उन्हें बायोरिएक्टर में डालना चाहता हूं, और जितना संभव हो उतना इथेनॉल बनाना चाहता हूं। तो मुझे कौन सी स्ट्रेन लगानी चाहिए?”
माइक्रोबियल पारिस्थितिकीविज्ञानी जिन नियमों का खुलासा कर रहे हैं, वे अभी तक उस प्रश्न का उत्तर नहीं दे सकते हैं। हालाँकि, माइक्रोबियल चयापचय का त्वरित मूल्यांकन - या जीवाणु समुदायों और उनके जीनों का एक कामकाजी सिद्धांत - किसी दिन पारिस्थितिक प्रक्रियाओं की दुनिया का अध्ययन और प्रबंधन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, ग्राल्का ने कहा।
पृथ्वी पर प्रत्येक पारिस्थितिक चक्र में सूक्ष्मजीव समुदाय प्रमुख खिलाड़ी हैं। जब जंगल में एक पेड़ गिरता है, तो कवक और बैक्टीरिया का एक समूह उसे खाने और विघटित करने के लिए इकट्ठा होता है, जिससे पेड़ के घटक वैश्विक पोषक चक्र में वापस आ जाते हैं। ग्राल्का, सांचेज़, कोर्डेरो और अन्य माइक्रोबियल पारिस्थितिकीविदों द्वारा पेश की गई अवधारणाओं के साथ, इस नए समुदाय की स्थिति का अनुमान लगाया जा सकता है। लकड़ी अधिकतर सेल्युलोज़ और हेमिकेल्युलोज़ से बनी होती है, जो ग्लूकोज पॉलिमर हैं; इसलिए, वुडलैंड अपघटन में भाग लेने के लिए परिपक्व एक कामकाजी समुदाय चीनी खाने वाले बैक्टीरिया की मेजबानी करेगा, चीनी-पचाने वाले जीनों में प्रचुर मात्रा में होगा, और जीसी अणुओं के कम अनुपात से बने जीनोम होंगे। ग्रेल्का ने सुझाव दिया कि एसिड खाने वालों की संख्या में अचानक और रहस्यमयी वृद्धि किसी गड़बड़ी का संकेत हो सकती है।
शुगर-एसिड अक्ष केवल एक प्रकार का सामुदायिक स्थान है जिसे ये माइक्रोबियल पारिस्थितिकीविज्ञानी पहचानना चाहते हैं। कोर्डेरो ने वन पारिस्थितिकी तंत्र को अपने अंतिम उद्देश्य के उदाहरण के रूप में पेश किया। पारिस्थितिकीविदों ने कई सामान्य लक्षणों और कार्यों को परिभाषित किया है जो जंगलों के बीच साझा होते हैं और उनके बीच भिन्न होते हैं, जिससे तुलना और भविष्यवाणी संभव हो पाती है।
“पत्तियों बनाम तने पर कितना बायोमास है? [यह] पता चला है कि जिन पौधों की पत्तियां बड़ी होती हैं वे उष्णकटिबंधीय वातावरण में अधिक श्वसन करते हैं," कोर्डेरो ने कहा। “जड़ें कितनी गहरी हैं? इससे आपको पता चलता है कि वे पर्यावरण से कितने पोषक तत्व ले सकते हैं। वे कितनी तेजी से बढ़ेंगे? वे कितने लम्बे हैं? वे प्रकाश के लिए प्रतिस्पर्धा करने में कितने अच्छे हैं?” उनमें से कुछ चरों को जानने से भी हमें जंगल की गतिशीलता के बारे में बहुत कुछ पता चल सकता है।
कोर्डेरो को नहीं पता कि सूक्ष्मजीवों और उनके समुदायों के लिए समान लक्षण क्या हो सकते हैं। कई जीवाणु निचे निश्चित रूप से उनके चयापचय और उपोत्पादों से संबंधित हैं, लेकिन विचार करने के लिए अन्य कोण भी हैं। "अगर हमारे पास यह जानने के तरीके हों कि ये चर क्या हैं... और उन्हें व्यवस्थित रूप से पहचानने के तरीके हों, तो यह आश्चर्यजनक होगा," उन्होंने कहा।
एक तरह से, ये वैज्ञानिक पहली बार पारिस्थितिक रूप से सूक्ष्मजीव समुदायों का मानचित्रण कर रहे हैं। उनका काम एक नए दृष्टिकोण का प्रस्ताव करता है कि सूक्ष्मजीव समुदाय वास्तव में क्या है - यह दर्शाता है कि सूक्ष्मजीव क्या हैं, यह सबसे अच्छी तरह से परिभाषित किया गया है कि वे क्या करते हैं।
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- स्रोत: https://www.quantamagazine.org/the-quest-for-simple-rules-to-build-a-microbial-community-20240117/
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