Death & Chemotaxis: Bacterial chemotaxis enables collective escape from phage predation

एक सूक्ष्म दुनिया की कल्पना करें जहाँ नन्हे बैक्टीरिया लगातार गतिशील हैं, भोजन खोजने की कोशिश कर रहे हैं, जबकि अदृश्य वायरस जिन्हें "फेज" (phages) कहा जाता है, मछलियों के झुंड में शिकार करने वाले शार्क की तरह उनका पीछा कर रहे हैं। आमतौर पर, हम सोचते हैं कि बैक्टीरिया के जीवित रहने का एकमात्र तरीका कवच विकसित करना या अपनी जीवविज्ञान को बदलकर प्रतिरोधी बनना है। लेकिन यह शोध एक अलग, अधिक गतिशील रणनीति को प्रकट करता है: साथ मिलकर भागना।

यहाँ बताया गया है कि शोधकर्ताओं ने क्या पाया, कुछ रोजमर्रा की तुलनाओं का उपयोग करते हुए:

सेटअप: एक पारदर्शी जेली की दुनिया

इस नाटक को घटित होते देखने के लिए, वैज्ञानिकों ने एक विशेष, पारदर्शी "जेली" (ग्रैनुलर हाइड्रोजेल) बनाई जो मिट्टी या ऊतकों जैसे प्राकृतिक वातावरण के विकल्प के रूप में कार्य करती है। इस जेली में, उन्होंने गतिशील ई. कोलाई (E. coli) बैक्टीरिया का एक झुंड और भूखे T4 फेज वायरस का एक समूह छोड़ा। क्योंकि जेली पारदर्शी है, वे बैक्टीरिया और वायरस को वास्तविक समय में एक-दूसरे के साथ क्रिया करते हुए देख सकते थे।

आश्चर्य: महान पलायन

शोधकर्ताओं को उम्मीद थी कि यदि वायरस हर जगह मौजूद होंगे, तो बैक्टीरिया या तो खा लिए जाएंगे या उन्हें बचाव विकसित करने के लिए हिलना-डुलना बंद करना होगा। इसके बजाय, उन्होंने कुछ अप्रत्याशित देखा। अत्यधिक सांद्रता वाले वायरसों से घिरे होने के बावजूद, बैक्टीरिया केवल मरने के लिए वहीं नहीं बैठे रहे।

इसके बजाय, उन्होंने एक चलती हुई लहर (एक "कीमोटैक्टिक फ्रंट") बनाई। इसे आग से दूर भागते लोगों के समूह की तरह समझें। भले ही आग बहुत बड़ी हो, यदि हर कोई एक ही समय में एक ही दिशा में भागता है, तो समूह एक इकाई के रूप में आगे बढ़ सकता है। बैक्टीरिया ने भोजन की ओर भागने के लिए अपनी सूंघने की शक्ति (कीमोटैक्सिस) का उपयोग किया, और ऐसा करते हुए, वे उनका पीछा करने वाले वायरसों से आगे निकलने में सफल रहे।

दौड़: गति बनाम झुंड

अध्ययन ने इस दौड़ के बारे में एक दिलचस्प नियम पाया:

• अधिक वायरस = धीमी शुरुआत: यदि आप मिश्रण में बड़ी मात्रा में वायरस डाल देते हैं, तो बैक्टीरिया को अपने "रनिंग शूज़" पहनने और अपनी लहर शुरू करने में अधिक समय लगता है। यह वैसा ही है जैसे खतरा बहुत करीब होने पर भीड़ थोड़ी देर हिचकिचाती है।
• लेकिन एक बार जब वे दौड़ते हैं, तो वे तेज़ दौड़ते हैं: एक बार जब बैक्टीरिया गति पकड़ लेते हैं, तो उनकी लहर की गति और आकार नहीं बदलता है, चाहे कितने भी वायरस उनका पीछा कर रहे हों। उन्होंने एक "स्वीट स्पॉट" (सही बिंदु) पाया जहाँ उनकी सामूहिक गति वायरस के हमले से आगे रहने के लिए बिल्कुल सही होती है।

गुप्त हथियार: "एस्केप पैरामीटर" (पलायन पैरामीटर)

वैज्ञानिकों ने गणित का उपयोग यह समझाने के लिए किया कि यह कैसे काम करता है। वे एक अवधारणा लेकर आए जिसे वे "एस्केप पैरामीटर" कहते हैं।

दो बलों के बीच होने वाली रस्साकशी की कल्पना करें:

1. वायरस का खिंचाव: वायरस कितनी तेज़ी से बैक्टीरिया को पकड़ और नष्ट कर सकते हैं।
2. बैक्टीरिया का धक्का: बैक्टीरिया एक समूह के रूप में कितनी तेज़ी से भाग सकते हैं।

यह शोध दिखाता है कि जब तक बैक्टीरिया की "सामूहिक दौड़ने की गति", "वायरस के पकड़ने की गति" की तुलना में पर्याप्त मजबूत है, वे बच सकते हैं। उन्हें ढाल बनाने की ज़रूरत नहीं है; उन्हें बस एक टीम के रूप में इतना तेज़ होने की आवश्यकता है कि वे वायरसों को पीछे छोड़ सकें।

निष्कर्ष

यह शोध बैक्टीरिया और वायरस के बीच के युद्ध को देखने के हमारे नज़रिए को बदल देता है। यह हमेशा "किसका कवच सबसे मजबूत है" की लड़ाई नहीं होती है। कभी-कभी, यह एक दौड़ होती है। एक समन्वित लहर के रूप में एक साथ चलकर, बैक्टीरिया बिना अपनी जीवविज्ञान बदले, केवल वायरसों से तेज़ होकर उनसे बच सकते हैं, जिससे वे लंबी दूरी तय कर पाते हैं।