बैक्टीरिया क्या हैं और वे क्या करते हैं?

जीवाणु सूक्ष्म, एकल-कोशिका वाले जीव होते हैं, जो उनके लाखों लोगों में, प्रत्येक वातावरण में, अन्य जीवों के अंदर और बाहर दोनों में मौजूद होते हैं।

कुछ बैक्टीरिया हानिकारक होते हैं, लेकिन अधिकांश एक उपयोगी उद्देश्य पूरा करते हैं। वे पौधे और पशु दोनों के जीवन के कई रूपों का समर्थन करते हैं, और उनका उपयोग औद्योगिक और औषधीय प्रक्रियाओं में किया जाता है।

माना जाता है कि लगभग 4 अरब साल पहले बैक्टीरिया पृथ्वी पर दिखाई देने वाले पहले जीव थे। सबसे पुराने ज्ञात जीवाश्म बैक्टीरिया जैसे जीवों के हैं।

बैक्टीरिया भोजन के रूप में अधिकांश कार्बनिक और कुछ अकार्बनिक यौगिकों का उपयोग कर सकते हैं, और कुछ चरम स्थितियों से बच सकते हैं।

आंत के माइक्रोबायोम के कार्य में बढ़ती रुचि मानव स्वास्थ्य में बैक्टीरिया की भूमिका पर नई रोशनी डाल रही है।

बैक्टीरिया क्या हैं?

बैक्टीरिया एकल-कोशिका वाले जीव हैं।

बैक्टीरिया एकल कोशिका वाले जीव हैं जो न तो पौधे हैं और न ही जानवर।

वे आमतौर पर लंबाई में कुछ माइक्रोमीटर मापते हैं और लाखों समुदायों में एक साथ मौजूद होते हैं।

मिट्टी के एक ग्राम में आमतौर पर लगभग 40 मिलियन जीवाणु कोशिकाएं होती हैं। ताजे पानी का एक मिलीलीटर आमतौर पर लगभग एक मिलियन जीवाणु कोशिकाएं होती हैं।

पृथ्वी का अनुमान है कि कम से कम 5 बिलियन बैक्टीरिया होते हैं, और पृथ्वी के अधिकांश बायोमास को बैक्टीरिया से बना माना जाता है।

प्रकार

बैक्टीरिया कई प्रकार के होते हैं। उन्हें वर्गीकृत करने का एक तरीका आकार द्वारा है। तीन मूल आकार हैं।

• गोलाकार: एक गेंद की तरह आकार वाले बैक्टीरिया को कोसी कहा जाता है, और एक एकल जीवाणु एक कोकस है। उदाहरण में स्ट्रेप्टोकोकस समूह शामिल है, जो "स्ट्रेप गले" के लिए जिम्मेदार है।
• रॉड के आकार का: इन्हें बैसिली (एकवचन बेसिलस) के रूप में जाना जाता है। कुछ रॉड के आकार के बैक्टीरिया घुमावदार होते हैं। इन्हें वाइब्रियो के नाम से जाना जाता है। रॉड के आकार के बैक्टीरिया के उदाहरणों में शामिल हैं कीटाणु ऐंथरैसिस (B. एन्थ्रेकिस), या एंथ्रेक्स।
• सर्पिल: इन्हें स्पाइरिला (एकवचन स्पाइरिलस) के रूप में जाना जाता है। यदि उनका कॉइल बहुत तंग है तो उन्हें स्पाइरोकेट्स के रूप में जाना जाता है। लेप्टोस्पायरोसिस, लाइम रोग और उपदंश इस आकृति के बैक्टीरिया के कारण होते हैं।

प्रत्येक आकृति समूह के भीतर कई विविधताएँ हैं।

संरचना

जीवाणु कोशिकाएं पौधे और पशु कोशिकाओं से अलग होती हैं। बैक्टीरिया प्रोकार्योट्स हैं, जिसका अर्थ है कि उनके पास कोई नाभिक नहीं है।

एक जीवाणु कोशिका में शामिल हैं:

• कैप्सूल: कुछ बैक्टीरिया में कोशिका की दीवार के बाहर एक परत पाई जाती है।
• कोशिका भित्ति: एक परत जो एक बहुलक से बनी होती है जिसे पेप्टिडोग्लाइकन कहा जाता है। कोशिका भित्ति बैक्टीरिया को अपना आकार देती है। यह प्लाज्मा झिल्ली के बाहर स्थित है। कोशिका की दीवार कुछ बैक्टीरिया में मोटी होती है, जिसे ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया कहा जाता है।
• प्लाज्मा झिल्ली: कोशिका भित्ति के भीतर पाया जाता है, यह ऊर्जा उत्पन्न करता है और रसायनों को स्थानांतरित करता है। झिल्ली पारगम्य है, जिसका अर्थ है कि पदार्थ इसके माध्यम से गुजर सकते हैं।
• साइटोप्लाज्म: प्लाज्मा झिल्ली के अंदर एक जिलेटिनस पदार्थ जिसमें आनुवंशिक सामग्री और राइबोसोम होते हैं।
• डीएनए: इसमें जीवाणु के विकास और कार्य में उपयोग किए जाने वाले सभी आनुवंशिक निर्देश शामिल हैं। यह साइटोप्लाज्म के अंदर स्थित होता है।
• राइबोसोम: यह वह जगह है जहां प्रोटीन बनाया जाता है, या संश्लेषित किया जाता है। राइबोसोम आरएनए-समृद्ध कणिकाओं से बने जटिल कण हैं।
• फ्लैगेलम: यह कुछ प्रकार के बैक्टीरिया को फैलाने के लिए, आंदोलन के लिए उपयोग किया जाता है। कुछ बैक्टीरिया ऐसे होते हैं जो एक से अधिक हो सकते हैं।
• पिली: ये बालों की तरह कोशिका के बाहर के उपांगों को सतहों पर चिपकाने और आनुवंशिक पदार्थों को अन्य कोशिकाओं में स्थानांतरित करने की अनुमति देते हैं। यह मनुष्यों में बीमारी के प्रसार में योगदान कर सकता है।

खिला

बैक्टीरिया अलग-अलग तरीकों से खिलाते हैं।

Heterotrophic बैक्टीरिया, या heterotrophs, जैविक कार्बन के उपभोग के माध्यम से अपनी ऊर्जा प्राप्त करते हैं। अधिकांश मृत कार्बनिक पदार्थों को अवशोषित करते हैं, जैसे कि मांस को विघटित करना। इनमें से कुछ परजीवी बैक्टीरिया अपने मेजबान को मारते हैं, जबकि अन्य उनकी मदद करते हैं।

ऑटोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया (या बस ऑटोट्रॉफ़्स) अपना भोजन स्वयं बनाते हैं, या तो:

• प्रकाश संश्लेषण, सूरज की रोशनी, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग कर, या
• रासायनिक डाइऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और रसायनों जैसे अमोनिया, नाइट्रोजन, सल्फर और अन्य का उपयोग कर

प्रकाश संश्लेषण का उपयोग करने वाले बैक्टीरिया को फोटोटोट्रॉफ़ कहा जाता है। कुछ प्रकार, उदाहरण के लिए सायनोबैक्टीरिया, ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं। संभवतः पृथ्वी के वायुमंडल में ऑक्सीजन बनाने में इनकी महत्वपूर्ण भूमिका थी। अन्य, जैसे कि हेलिओबैक्टीरिया, ऑक्सीजन का उत्पादन नहीं करते हैं।

जो लोग केमोसिंथेसिस का उपयोग करते हैं उन्हें केमोआटोट्रॉफ़्स के रूप में जाना जाता है। ये बैक्टीरिया आमतौर पर समुद्र के किनारे और फलियों की जड़ों में पाए जाते हैं, जैसे अल्फाल्फा, तिपतिया घास, मटर, सेम, मसूर और मूंगफली।

वे कहाँ रहते हैं?

बैक्टीरिया अत्यधिक वातावरण में भी पनप सकते हैं, जैसे ग्लेशियर।

बैक्टीरिया मिट्टी, पानी, पौधों, जानवरों, रेडियोधर्मी कचरे, पृथ्वी की पपड़ी, आर्कटिक बर्फ और ग्लेशियरों, और गर्म झरनों में पाए जा सकते हैं। समताप मंडल में बैक्टीरिया होते हैं, वायुमंडल में 6 से 30 मील तक और समुद्र की गहराई में, नीचे 32,800 फीट या 10,000 मीटर गहराई तक।

एरोबेस, या एरोबिक बैक्टीरिया केवल वहीं बढ़ सकते हैं जहां ऑक्सीजन है। कुछ प्रकार मानव पर्यावरण के लिए समस्याएँ पैदा कर सकते हैं, जैसे कि संक्षारण, फ़ॉउलिंग, पानी की स्पष्टता के साथ समस्याएँ, और बुरी गंध।

एनेरोब, या एनारोबिक बैक्टीरिया, केवल वहीं बढ़ सकते हैं जहां ऑक्सीजन नहीं है। मनुष्यों में, यह ज्यादातर जठरांत्र संबंधी मार्ग में होता है। वे गैस, गैंग्रीन, टेटनस, बोटुलिज़्म और अधिकांश दंत संक्रमण भी पैदा कर सकते हैं।

फैकल्टी एनारोब, या फैकल्टी एनारोबिक बैक्टीरिया, ऑक्सीजन के साथ या उसके बिना रह सकते हैं, लेकिन वे उन वातावरणों को पसंद करते हैं जहां ऑक्सीजन होता है। वे ज्यादातर मिट्टी, पानी, वनस्पति और मनुष्यों और जानवरों के कुछ सामान्य वनस्पतियों में पाए जाते हैं। उदाहरणों में शामिल साल्मोनेला.

मेसोफाइल या मेसोफिलिक बैक्टीरिया, अधिकांश मानव संक्रमणों के लिए जिम्मेदार बैक्टीरिया हैं। वे 37 डिग्री सेल्सियस के आसपास मध्यम तापमान में पनपे। यह मानव शरीर का तापमान है।

उदाहरणों में शामिल लिस्टेरिया monocytogenes, पेसुदोमोनस माल्टोफिलिया, थियोबासिलस उपन्यास, स्टाफीलोकोकस ऑरीअस, स्ट्रेप्टोकोकस पाइरोजेंस, स्ट्रैपटोकोकस निमोनिया, इशरीकिया कोली, तथा क्लोस्ट्रीडियम क्लुवेरी.

मानव आंतों के वनस्पतियों, या आंत माइक्रोबायोम में फायदेमंद मेसोफिलिक बैक्टीरिया होते हैं, जैसे आहार लेक्टोबेसिल्लुस एसिडोफिलस.

एक्स्ट्रीमोफिल्स, या एक्स्ट्रोफिलिक बैक्टीरिया, अधिकांश जीवन रूपों के लिए बहुत अधिक चरम स्थितियों का सामना कर सकते हैं।

थर्मोफिल्स उच्च तापमान में रह सकते हैं, 75 से 80 डिग्री सेल्सियस तक और हाइपरथायरोफिल 113 डिग्री सेल्सियस तक तापमान में रह सकते हैं।

समुद्र में गहरे, बैक्टीरिया थर्मल वेंट्स द्वारा कुल अंधेरे में रहते हैं, जहां तापमान और दबाव दोनों अधिक होते हैं। वे सल्फर का ऑक्सीकरण करके अपना भोजन बनाते हैं जो पृथ्वी के अंदर गहरे से आता है।

अन्य चरम सीमाओं में शामिल हैं:

• हेलोफाइल, केवल नमकीन वातावरण में पाया जाता है
• acidophiles, जिनमें से कुछ वातावरण में pH 0 के रूप में अम्लीय रहते हैं
• क्षारीय वातावरण, pH 10.5 तक क्षारीय वातावरण में रहता है
• मनोवैज्ञानिक तापमान, ठंडे तापमान में, उदाहरण के लिए, ग्लेशियरों में

एक्सट्रीमोफिल्स जीवित रह सकते हैं जहां कोई अन्य जीव नहीं कर सकता।

प्रजनन और परिवर्तन

जीवाणु निम्नलिखित विधियों का उपयोग कर प्रजनन और परिवर्तन कर सकते हैं:

• बाइनरी विखंडन: प्रजनन का एक अलैंगिक रूप, जिसमें एक कोशिका तब तक बढ़ती रहती है जब तक कि एक नई कोशिका दीवार केंद्र के माध्यम से नहीं बढ़ती, दो कोशिकाएं बनती हैं। ये अलग, एक ही आनुवंशिक सामग्री के साथ दो कोशिकाएं बनाते हैं।
• आनुवंशिक सामग्री का स्थानांतरण: कोशिकाएँ संयुग्मन, परिवर्तन या पारगमन के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रियाओं के माध्यम से नई आनुवंशिक सामग्री प्राप्त करती हैं। ये प्रक्रिया बैक्टीरिया को मजबूत करने और खतरों का विरोध करने में अधिक सक्षम बना सकती है, जैसे कि एंटीबायोटिक दवा।
• बीजाणु: जब कुछ प्रकार के बैक्टीरिया संसाधनों पर कम होते हैं, तो वे बीजाणुओं का निर्माण कर सकते हैं। जीव के डीएनए सामग्री को धारण करते हैं और अंकुरण के लिए आवश्यक एंजाइम होते हैं। वे पर्यावरणीय तनावों के प्रति बहुत प्रतिरोधी हैं। जब तक सही स्थितियां नहीं होतीं, तब तक बीजाणु सदियों तक निष्क्रिय रह सकते हैं। तब वे सक्रिय हो सकते हैं और बैक्टीरिया बन सकते हैं।
• पराबैंगनी (यूवी) और गामा विकिरण, desiccation, भुखमरी, रासायनिक जोखिम और तापमान के चरम सहित पर्यावरणीय तनाव की अवधि के माध्यम से बीजाणु जीवित रह सकते हैं।

कुछ बैक्टीरिया एंडोस्पोर्स या आंतरिक बीजाणुओं का उत्पादन करते हैं, जबकि अन्य एक्सोस्पोर का उत्पादन करते हैं, जो बाहर जारी होते हैं। इन्हें सिस्ट के नाम से जाना जाता है।

क्लोस्ट्रीडियम एक एन्डोस्पोर बनाने वाले जीवाणु का एक उदाहरण है। की लगभग 100 प्रजातियाँ हैं क्लोस्ट्रीडियम, समेत क्लोस्ट्रीडियम बोटुलिनिम (सी। बोटुलिनिम) या बोटुलिज़्म, एक संभावित घातक प्रकार के भोजन के विषाक्तता के लिए जिम्मेदार है, और क्लोस्ट्रीडियम डिफ्फिसिल (सी। कठिनाई), जो कोलाइटिस और अन्य आंतों की समस्याओं का कारण बनता है।

उपयोग

बैक्टीरिया को अक्सर बुरा माना जाता है, लेकिन कई सहायक होते हैं। हम उनके बिना नहीं होते। हम जिस ऑक्सीजन से सांस लेते हैं, वह संभवतः बैक्टीरिया की गतिविधि द्वारा बनाई गई थी।

मानव अस्तित्व

शरीर में बैक्टीरिया के कई मानव अस्तित्व में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। पाचन तंत्र में बैक्टीरिया पोषक तत्वों को तोड़ते हैं, जैसे कि जटिल शर्करा, शरीर में उपयोग कर सकते हैं।

गैर-खतरनाक बैक्टीरिया रोगों को उन जगहों पर कब्जा करने से रोकने में मदद करते हैं जो रोगजनक, या बीमारी पैदा करने वाले, बैक्टीरिया को संलग्न करना चाहते हैं। कुछ बैक्टीरिया रोगजनकों पर हमला कर हमें बीमारी से बचाते हैं।

नाइट्रोजन नियतन

बैक्टीरिया नाइट्रोजन में लेते हैं और जब वे मर जाते हैं तो पौधे के उपयोग के लिए इसे छोड़ देते हैं। पौधों को जीवित रहने के लिए मिट्टी में नाइट्रोजन की आवश्यकता होती है, लेकिन वे स्वयं ऐसा नहीं कर सकते। यह सुनिश्चित करने के लिए, कई पौधों के बीजों में बैक्टीरिया का एक छोटा कंटेनर होता है जो पौधे के अंकुरित होने पर उपयोग किया जाता है।

एक दिन और हमेशा के लिए

चीज़केमिंग में बैक्टीरिया शामिल हैं।

लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया, जैसे कि लैक्टोबेसिलस तथा लैक्टोकोकस खमीर और मोल्ड्स या कवक के साथ मिलकर पनीर, सोया सॉस, नट्टो (किण्वित सोया सेम), सिरका, दही और अचार जैसे खाद्य पदार्थ तैयार करने के लिए उपयोग किया जाता है।

न केवल किण्वन खाद्य पदार्थों के संरक्षण के लिए उपयोगी है, बल्कि इनमें से कुछ खाद्य पदार्थ स्वास्थ्य लाभ प्रदान कर सकते हैं।

उदाहरण के लिए, कुछ किण्वित खाद्य पदार्थों में बैक्टीरिया के प्रकार होते हैं जो जठरांत्र संबंधी स्वास्थ्य से जुड़े लोगों के समान होते हैं। कुछ किण्वन प्रक्रियाएं नए यौगिकों को जन्म देती हैं, जैसे कि लैक्टिक एसिड, जो एक विरोधी भड़काऊ प्रभाव प्रकट करते हैं।

किण्वित खाद्य पदार्थों के स्वास्थ्य लाभों की पुष्टि करने के लिए अधिक जांच की आवश्यकता है।

उद्योग और अनुसंधान में बैक्टीरिया

बैक्टीरिया कार्बनिक यौगिकों को तोड़ सकते हैं। यह अपशिष्ट प्रसंस्करण और तेल फैल और विषाक्त अपशिष्ट को साफ करने जैसी गतिविधियों के लिए उपयोगी है।

दवा और रासायनिक उद्योग कुछ रसायनों के उत्पादन में बैक्टीरिया का उपयोग करते हैं।

बैक्टीरिया का उपयोग आणविक जीव विज्ञान, जैव रसायन और आनुवंशिक अनुसंधान में किया जाता है, क्योंकि वे जल्दी से विकसित हो सकते हैं और हेरफेर करने के लिए अपेक्षाकृत आसान हैं। जीन और एंजाइम कैसे काम करते हैं, इसका अध्ययन करने के लिए वैज्ञानिक बैक्टीरिया का उपयोग करते हैं।

एंटीबायोटिक्स बनाने के लिए बैक्टीरिया की जरूरत होती है।

बैसिलस थुरिंजिनिसिस (बीटी) एक जीवाणु है जिसे कीटनाशकों के बजाय कृषि में इस्तेमाल किया जा सकता है। इसमें कीटनाशक के उपयोग से जुड़े अवांछनीय पर्यावरणीय परिणाम नहीं हैं।

खतरों

कुछ प्रकार के बैक्टीरिया मनुष्यों में बीमारियों का कारण बन सकते हैं, जैसे हैजा, डिप्थीरिया, पेचिश, बुबोनिक प्लेग, निमोनिया, तपेदिक (टीबी), टाइफाइड, और कई और।

यदि मानव शरीर बैक्टीरिया के संपर्क में है कि शरीर सहायक के रूप में नहीं पहचानता है, तो प्रतिरक्षा प्रणाली उन पर हमला करेगी। इस प्रतिक्रिया से सूजन और सूजन के लक्षण हो सकते हैं, जो हम देखते हैं, उदाहरण के लिए, एक संक्रमित घाव में।

प्रतिरोध

1900 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में निमोनिया, टीबी और दस्त तीन सबसे बड़े हत्यारे थे। नसबंदी तकनीक और एंटीबायोटिक दवाओं के कारण बैक्टीरिया से होने वाली बीमारियों से होने वाली मौतों में भारी गिरावट आई है।

हालांकि, एंटीबायोटिक दवाओं का अति प्रयोग बैक्टीरियल संक्रमण को इलाज के लिए कठिन बना रहा है। जैसे ही बैक्टीरिया उत्परिवर्तित होते हैं, वे मौजूदा एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति अधिक प्रतिरोधी हो जाते हैं, जिससे संक्रमण का इलाज कठिन हो जाता है। बैक्टीरिया स्वाभाविक रूप से बदल जाते हैं, लेकिन एंटीबायोटिक दवाओं का अति प्रयोग इस प्रक्रिया को तेज कर रहा है।

"यहां तक ​​कि अगर नई दवाएं विकसित की जाती हैं, तो व्यवहार में बदलाव के बिना, एंटीबायोटिक प्रतिरोध एक बड़ा खतरा बना रहेगा।"

विश्व स्वास्थ्य संगठन (WHO)

इस कारण से, वैज्ञानिक और स्वास्थ्य अधिकारी डॉक्टरों से एंटीबायोटिक दवाओं को निर्धारित नहीं करने का आह्वान कर रहे हैं जब तक कि यह आवश्यक न हो, और लोगों को बीमारी को रोकने के अन्य तरीकों का अभ्यास करने के लिए, जैसे कि अच्छे खाद्य स्वच्छता, हाथ धोने, टीकाकरण और कंडोम का उपयोग करना।

आंत माइक्रोबायोम

हाल के शोध ने एक नए और बढ़ते हुए अनवरत तरीके से बताया है कि मानव शरीर बैक्टीरिया के साथ कैसे संपर्क करता है, और विशेष रूप से आंतों के मार्ग में रहने वाले बैक्टीरिया के समुदाय, जिसे आंत माइक्रोबायोम या आंत वनस्पति के रूप में जाना जाता है।

2009 में, शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि मोटापे से ग्रस्त महिलाओं में एक विशेष प्रकार के बैक्टीरिया होने की संभावना अधिक होती है, सेलेनोमोनास नोक्सिया (एस। नोक्सिया), उनके मुँह में।

2015 में, उत्तरी कैरोलिना विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने पाया कि एनोरेक्सिया वाले लोगों की आंतों में "बहुत अलग" बैक्टीरिया, या माइक्रोबियल स्मारक होते हैं, उन लोगों की तुलना में जिनके पास स्थिति नहीं है। उनका सुझाव है कि इसका मनोवैज्ञानिक प्रभाव हो सकता है।

इतिहास

2,000 साल पहले, एक रोमन लेखक, मार्कस टेरेंटियस वरो ने सुझाव दिया था कि बीमारी छोटे जानवरों के कारण हो सकती है जो हवा में तैरते हैं। उन्होंने लोगों को निर्माण कार्य के दौरान दलदली जगहों से बचने की सलाह दी क्योंकि वे मुंह और नाक के माध्यम से शरीर में प्रवेश करने और रोगों का कारण बनने के लिए आंखों के लिए कीड़े हो सकते हैं।

17 वीं शताब्दी में, एक डच वैज्ञानिक, एंटोनी वैन लीउवेनहोएक ने एक एकल-लेंस माइक्रोस्कोप बनाया, जिसके साथ उन्होंने देखा कि वह किस तरह के जानवर कहलाते हैं, जिसे बाद में बैक्टीरिया के रूप में जाना जाता है। उन्हें पहला माइक्रोबायोलॉजिस्ट माना जाता है।

19 वीं शताब्दी में, रसायनज्ञ लुई पाश्चर और रॉबर्ट कोच ने कहा कि रोग कीटाणुओं के कारण होते हैं। इसे जर्म थ्योरी के नाम से जाना जाता था।

1910 में, वैज्ञानिक पॉल एर्लिच ने पहली एंटीबायोटिक, साल्वारसन के विकास की घोषणा की। उन्होंने इसका इस्तेमाल सिफिलिस को ठीक करने के लिए किया था। वे दाग का उपयोग करके बैक्टीरिया का पता लगाने वाले पहले वैज्ञानिक भी थे।

2001 में, यहोशू लेदरबर्ग ने "आंत माइक्रोबायोम" शब्द गढ़ा, और दुनिया भर के वैज्ञानिक वर्तमान में मानव शरीर में "आंत वनस्पति", या जीवाणुओं की संरचनाओं, प्रकारों और उपयोगों का अधिक सटीक वर्णन करने और समझने की कोशिश कर रहे हैं।

समय में, इस कार्य से नई रोशनी को स्वास्थ्य स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला की उम्मीद है।