20वीं सदी में शुद्ध संस्कृतियां सूक्ष्म जीव विज्ञान की प्रमुख हठधर्मिता हैं। इस अवधारणा के सार को समझने के लिए, यह याद रखने योग्य है कि बैक्टीरिया बहुत छोटे होते हैं और रूपात्मक रूप से भेद करना मुश्किल होता है। लेकिन वे जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में भिन्न होते हैं, और यह उनकी मुख्य प्रजाति विशेषता है। लेकिन एक सामान्य वातावरण में, हम एक प्रकार के बैक्टीरिया के साथ नहीं, बल्कि पूरे बायोम के साथ काम कर रहे हैं - एक समुदाय जो एक दूसरे को प्रभावित करता है, और एक सूक्ष्मजीव की भूमिका को बाहर करना असंभव है। और यहीं पर हमें शुद्ध संस्कृति या किसी विशेष प्रजाति की नस्ल की आवश्यकता होती है।
सूक्ष्मजीव शिकारी और अगर-अगर
रोगाणुओं की शुद्ध संस्कृतियों को अलग करने का शानदार विचार चिकित्सा सूक्ष्म जीवविज्ञानी हेनरिक हरमन रॉबर्ट कोच (1843-1910) का है। जिसने एंथ्रेक्स, हैजा और तपेदिक के प्रेरक एजेंट की खोज की और योग्य रूप से जीवाणु विज्ञान और महामारी विज्ञान के संस्थापक माने जाते हैं।
वह एक हैशुद्ध संस्कृतियों की विधि का आविष्कार किया, जब रोगाणुओं की एक पतला संस्कृति अगर-अगर पॉलीसेकेराइड पर आधारित पोषक माध्यम पर लागू होती है और पूरी तरह से समान जीवों की एक कॉलोनी एक कोशिका से बढ़ती है। यह नग्न आंखों को स्पष्ट रूप से दिखाई देता है और प्रत्येक प्रजाति के लिए विशिष्ट है।
उनके आविष्कार ने सूक्ष्म जीव विज्ञान और सूक्ष्मजीवों के वर्गीकरण के विकास को गति दी। आखिरकार, किसी भी सूक्ष्म जीव को उसके शुद्ध रूप में विकसित करना और एक सौ मिलियन कोशिकाओं को एक के रूप में जांचना संभव था।
कोच की उपलब्धियों को कम किए बिना
गौरतलब है कि कोच के सहयोगियों और छात्रों ने इस आविष्कार में योगदान दिया था। तो, अगर-अगर का उपयोग करने का विचार कोच के सहायक - डब्ल्यू हेस्से की पत्नी फैनी एंजेलिना हेस्से का है।
कोच के एक अन्य सहायक, बैक्टीरियोलॉजिस्ट जूलियस रिचर्ड पेट्री (1852-1921) ने फ्लैट कांच के व्यंजनों में बैक्टीरिया की बढ़ती कॉलोनियों का सुझाव दिया। आज स्कूली बच्चे भी पेट्री डिश के बारे में जानते हैं।
सूक्ष्म जीव विज्ञान की हठधर्मिता
शुद्ध (एसीनिक) संस्कृति - सूक्ष्मजीवों का एक समूह (जनसंख्या या तनाव) जिसमें समान रूपात्मक और जैव रासायनिक गुण होते हैं और एक कोशिका के वंशज होते हैं।
शुद्ध संस्कृति के अलगाव में तीन चरणों का कार्यान्वयन शामिल है:
- सूक्ष्मजीवों की संस्कृति को प्राप्त करना और जमा करना।
- शुद्ध संस्कृति का अलगाव।
- संस्कृति शुद्धता का निर्धारण और सत्यापन।
शुद्ध संस्कृति अलगाव के तरीके
सूक्ष्म जीव विज्ञान में, अक्षीय संस्कृति प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित विधियों का उपयोग किया जाता हैजीव:
- यांत्रिक तरीके (पेट्री डिश पर एक स्पैटुला या लूप के साथ टीकाकरण, अगर कमजोर पड़ने से टीकाकरण - प्लेट स्प्रेड, सूक्ष्मजीव गतिशीलता पर आधारित पृथक्करण विधि)।
- जैविक - एक ऐसी विधि जिसमें प्रयोगशाला में रोगाणुओं के प्रति संवेदनशील पशुओं को संक्रमित किया जाता है। इस प्रकार बैक्टीरिया की शुद्ध संस्कृतियों को चूहों के शरीर से अलग किया जाता है (उदाहरण के लिए, न्यूमोकोकी और टुलारेमिया बेसिली)।
- कुछ कारकों के लिए सूक्ष्मजीवों के चयनात्मक प्रतिरोध पर आधारित तरीके। गर्म होने पर, उदाहरण के लिए, सभी बीजाणु बनाने वाले बैक्टीरिया मर जाएंगे, जबकि गैर-बीजाणु बनाने वाले बैक्टीरिया शुद्ध संस्कृति में रहेंगे। एसिड के संपर्क में आने पर, उनके प्रति संवेदनशील बैक्टीरिया मर जाते हैं, जबकि एसिड प्रतिरोधी (उदाहरण के लिए, तपेदिक बेसिली) जीवित रहते हैं। एंटीबायोटिक्स का प्रभाव माध्यम पर सूक्ष्मजीवों की एक शुद्ध संस्कृति छोड़ देता है जो इसके प्रति संवेदनशील नहीं होते हैं। ऑक्सीजन मुक्त वातावरण बनाने से एरोबेस को एनारोबेस से अलग कर दिया जाएगा।
यह किस लिए है
शुद्ध संस्कृतियां लागू होती हैं:
- वैज्ञानिक वर्गीकरण में सूक्ष्मजीवों को वर्गीकृत करते समय (प्रणाली में फाईलोजेनेटिक स्थान का निर्धारण)।
- जीवों की आनुवंशिकता और परिवर्तनशीलता के अध्ययन में।
- संक्रामक निदान और रोगजनकों का पता लगाने में।
- खाद्य पदार्थों को खराब करने वाले बैक्टीरिया के शुद्ध कल्चर को अलग करते समय।
- विटामिन, एंजाइम, एंटीबायोटिक्स, सीरम और टीके के उत्पादन में।
- खाद्य उद्योग में (रोटी, शराब का उत्पादन,क्वास और बीयर (एसिटिक बैक्टीरिया और एककोशिकीय कवक खमीर), लैक्टिक एसिड उत्पाद (लैक्टोबैसिली और लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया))।
- जैव प्रौद्योगिकी में और विषाणुओं के अध्ययन में।
प्रकृति में सब कुछ बिल्कुल अलग है
पिछली सदी के 90 के दशक में, शुद्ध संस्कृतियों के संबंध में अचानक सब कुछ बदल गया। यह पता चला कि जब दो शुद्ध उपभेदों के सूक्ष्मजीव एक परखनली में संयुक्त होते हैं, तो वे अकेले की तुलना में काफी अलग व्यवहार करते हैं। उनकी महत्वपूर्ण गतिविधि की जैव रासायनिक प्रक्रियाएं एक दूसरे को प्रभावित (दबाना या उत्तेजित करना) करती हैं। प्राकृतिक बायोम में ठीक ऐसा ही होता है।
निष्कर्ष सरल है: प्रयोगशाला में शुद्ध संस्कृति के गुणों को प्राकृतिक बायोम में एक्सट्रपलेशन नहीं किया जा सकता है।
जीनोमिक क्रांति
सूक्ष्मजीवों की जीनोमिक पहचान से एक और झटका लगा है। प्रारंभ में, सूक्ष्मजीवों के जीनोमिक विश्लेषण के लिए, आणविक आनुवंशिकीविदों ने सभी जीवाणुओं के लिए सामान्य राइबोसोमल आरएनए का एक क्षेत्र चुना। इस न्यूक्लिक एसिड में न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में अंतर के अनुसार, सभी जीवाणुओं को फ़ाइलोजेनेटिक संबंध के आधार पर वितरित किया गया था।
जब यह पता चला कि सुसंस्कृत उपभेदों और जिन जीवाणुओं का हमने अध्ययन किया है, वे हमारे ग्रह में रहने वाले सभी जीवाणुओं का लगभग 5% हैं। और, सांस्कृतिक उपभेदों के विपरीत, हम उनके गुणों और जैव रसायन के बारे में कुछ नहीं जानते हैं।
किसी प्राकृतिक स्ट्रेन के जीनोम में तदनुरूपी अनुक्रम मिलने के बाद, हम इसे केवल फाईलोजेनेटिक ट्री पर ही रख सकते हैं औरमान लें कि प्रकृति में शुद्ध रेखा के निकटतम संबंधित तनाव के समान गुण हैं।
और आगे क्या है?
एक कोशिका से जीवाणु जीनोम का अनुक्रमण अभी भी भविष्य में है। आज, जबकि यह महंगा और बहुत कठिन है। और इसलिए शुद्ध रेखाएं सूक्ष्म जीव विज्ञान का "सुनहरा भंडार" बनी रहती हैं।
हालांकि मुश्किलें बनी हुई हैं। उदाहरण के लिए, हाल ही में समुद्र के तल पर स्थित "ब्लैक स्मोकर्स" के बैक्टीरिया का अध्ययन किया गया है। सूक्ष्मजीव का वर्णन किया गया था और एक शुद्ध संस्कृति को अलग किए बिना इसके जीनोम को अनुक्रमित किया गया था।
कुछ ऐसी ही स्थिति सोने की खदानों की गहराई में रहने वाले बैक्टीरिया के साथ भी है। यह पता चला कि यह सूक्ष्मजीवों की एक शुद्ध रेखा है - एक जीवाणु के वंशज।
हालांकि, ये जीव पोषक माध्यम पर नहीं उगते हैं, और अभी तक कोई भी शुद्ध नस्ल की कॉलोनी विकसित करने में सफल नहीं हुआ है।
जैव प्रौद्योगिकी समाचार
अनुप्रयुक्त ज्ञान की इस शाखा के विकास में मानव जाति को कई प्रश्नों का सामना करना पड़ता है। और न केवल जैविक, बल्कि नैतिक भी। एक व्यक्ति अपने आसपास की दुनिया को किस हद तक बदल सकता है और उसे नुकसान नहीं पहुंचा सकता? सवाल खुला रहता है।
लेकिन आज जैव प्रौद्योगिकी का हमारे जीवन में प्रवेश हो रहा है। तो, बैक्टीरिया के उपभेद जो प्लास्टिक को खाने और इसे विघटित करने में सक्षम हैं, पहले ही पैदा हो चुके हैं। जब तक वे इसे धीरे-धीरे करते हैं। लेकिन वैज्ञानिक इनके जीनोम पर काम कर रहे हैं। कोई भी आश्चर्यचकित नहीं है कि सभी मानव इंसुलिन आनुवंशिक रूप से संशोधित ई कोलाई बैक्टीरिया द्वारा "बनाया" जाता है।
एक कृत्रिम जैवसंश्लेषणपहले से ही आज हमें प्राकृतिक उत्पत्ति के उच्च-आणविक कार्बोहाइड्रेट (बैक्टीरिया के अपशिष्ट उत्पाद, प्रोटोजोआ कवक जो हमारे कचरे के बायोमास को ईंधन, ऊर्जा, रसायनों में संसाधित करते हैं) के रूप में बायोगैस और जैव ईंधन की आपूर्ति करते हैं।
कृषि योग्य भूमि और ताजा पानी आज सीमित प्राकृतिक संसाधनों का सबसे महत्वपूर्ण घटक है। नई जैवप्रौद्योगिकियां (बायोरेमेडिएशन) अपनी क्षमता को बहाल करने और प्रदूषकों को हटाने के लिए सूक्ष्मजीवों का उपयोग करने की संभावना प्रदान करती हैं।
और बस इतना ही - भविष्य पहले से ही यहाँ है।
