The insecticidal potential of Bacillus cereus group strains from insect-dense regions of the United Kingdom
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि कीट-समृद्ध यूके (UK) वातावरण से अलग किए गए *बैसिलस सेरियस* (Bacillus cereus) समूह के उपभेदों के संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण (whole-genome sequencing) से विविध कीटनाशक क्राय (Cry) टॉक्सिन्स और नवीन जैवसंश्लेषक जीन समूहों (biosynthetic gene clusters) का उच्च अनुपात प्रकट होता है, जो नए बायोपेस्टिसाइड उम्मीदवारों की खोज के लिए लक्षित पारिस्थितिक नमूनाकरण की क्षमता को रेखांकित करता है।
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किसानों ने लंबे समय से अपनी फसलों की रक्षा के लिए एक प्राकृतिक सहयोगी पर भरोसा किया है: मिट्टी में रहने वाला एक बैक्टीरिया जो कीटों के लिए जहरीले लेकिन मनुष्यों के लिए हानिरहित प्रोटीन बनाता है। यह सूक्ष्म योद्धा, जिसे बैसिलस थुरिंगिएन्सिस (Bacillus thuringiensis) के रूप में जाना जाता है, दशकों से खेतों में छिड़का जा रहा है और बीजों में इंजीनियर किया गया है, जो दुनिया के सबसे महत्वपूर्ण जैविक कीटनाशक के रूप में कार्य करता है। हालाँकि, जैसे कि कीट रासायनिक स्प्रे से बचने के लिए विकसित होते हैं, वे अब इन प्राकृतिक रक्षा प्रणालियों का विरोध करना भी सीख रहे हैं। जैसे-जैसे कीट अनुकूलित हो रहे हैं, पुराने उपकरण कम प्रभावी होते जा रहे हैं, जिससे कीट-मारने वाली शक्ति के नए स्रोतों को खोजने की तत्काल आवश्यकता पैदा हो गई है। वैज्ञानिक प्रकृति की ओर वापस मुड़ रहे हैं, और जंगली अवस्था में बैक्टीरिया के ताज़ा उपभेदों (स्ट्रेन्स) की तलाश कर रहे हैं जो अगली पीढ़ी के फसल संरक्षण की कुंजी हो सकते हैं।
एक हालिया अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने कीटों के बड़ी संख्या में रहने वाले स्थानों पर जाकर इस क्षमता को तलाशने का प्रयास किया। उन्होंने यूनाइटेड किंगडम के तीन विशिष्ट स्थानों की यात्रा की, जिसमें बीटल्स (beetles) के भारी संक्रमण वाला एक जंगल, एक कृषि अनुसंधान केंद्र और मोथ (moth) के कैटरपिलर से भरा तटीय हीथलैंड शामिल था। मिट्टी, पत्तियों और यहाँ तक कि इन स्थलों पर पाए गए मृत कीटों के शरीरों से, टीम ने बैसिलस सेरियस (Bacillus cereus) समूह के तेरह नए उपभेदों को एकत्र किया, जो बैक्टीरिया का वह परिवार है जिसमें प्रसिद्ध कीट-योद्धा शामिल है। उन्नत जेनेटिक सीक्वेंसिंग का उपयोग करके, उन्होंने प्रत्येक उपभेद के संपूर्ण डीएनए कोड का मानचित्रण किया ताकि यह देखा जा सके कि वे कौन से हथियार लेकर चलते हैं। लक्ष्य यह निर्धारित करना था कि क्या इन जंगली बैक्टीरिया के पास व्यावसायिक किस्मों जैसे ही कीट-मारने वाले जीन हैं, या उनके पास कुछ पूरी तरह से नया है।
जांच से बैक्टीरिया की एक समृद्ध विविधता का पता चला, जो एक प्रकार के कीट-योद्धा की तुलना में कहीं अधिक विविध है। ये तेरह उपभेद अलग-अलग आनुवंशिक परिवारों से संबंधित थे और उनके पास निर्देशों के विशिष्ट सेट थे। पाँच उपभेद उन विशिष्ट जीनों से युक्त पाए गए जो क्रिस्टल प्रोटीन (crystal proteins) का उत्पादन करते हैं, वही विष जो बैसिलस थुरिंगिएन्सिस को कीटों के विरुद्ध प्रभावी बनाता है। ये जीन यादृच्छिक नहीं थे; वे स्थानीय कीट आबादी से मेल खाते हुए प्रतीत हुए। उदाहरण के लिए, तटीय क्षेत्रों के उपभेद, जहाँ शीतकालीन मोथ (winter moths) प्रचुर मात्रा में हैं, उन जीनों से लैस थे जो मोथ जैसे कीटों को लक्षित करने के लिए जाने जाते हैं। जंगल से प्राप्त उपभेद, जहाँ बीटल्स आम थे, विषों के एक व्यापक मिश्रण को वहन करते थे, जिसमें बीटल्स के विरुद्ध प्रभावी विष भी शामिल थे। यह सुझाव देता है कि बैक्टीरिया स्वाभाविक रूप से अपने तत्काल वातावरण के विशिष्ट कीटों के अनुरूप होते हैं, और वे स्थानीय खतरों से लड़ने के लिए विकसित होते हैं।
ज्ञात विषाक्त पदार्थों के अलावा, शोधकर्ताओं ने कुछ अधिक मायावी चीज़ की तलाश की: माध्यमिक मेटाबोलाइट्स (secondary metabolites) के आनुवंशिक ब्लूप्रिंट। ये जटिल रासायनिक यौगिक हैं जिन्हें बैक्टीरिया जीवित रहने और प्रतिस्पर्धा करने में मदद करने के लिए बनाते हैं, जो अक्सर एंटीबायोटिक्स या अतिरिक्त जहर के रूप में कार्य करते हैं। टीम ने इन पदार्थों को बनाने के लिए जिम्मेदार जीन समूहों (gene clusters) के लिए जीनोम को स्कैन किया। उन्हें तेरह उपभेदों में कुल 274 ऐसे जीन क्लस्टर मिले। जो सबसे आश्चर्यजनक था वह यह था कि इनमें से अधिकांश क्लस्टर—साठ प्रतिशत से अधिक—वैज्ञानिक डेटाबेस में किसी भी ज्ञात रासायनिक कारखाने से मेल नहीं खाते थे। वे पूरी तरह से नए थे। यह इंगित करता है कि ये जंगली बैक्टीरिया अद्वितीय रसायनों की एक विस्तृत श्रृंखला उत्पन्न करने में सक्षम हैं जिन्हें वैज्ञानिक पहले कभी नहीं देख पाए हैं, जो नए कीटनाशकों के लिए एक विशाल, अनछुए भंडार की पेशकश करते हैं।
एक अत्यंत दिलचस्प निष्कर्ष एक मृत कैटरपिलर से अलग किए गए एक उपभेद से आया। अन्य के विपरीत, इस बैक्टीरिया में मानक क्रिस्टल प्रोटीन जीन नहीं थे। इसके बजाय, यह ऊपर वर्णित नवीन जीन क्लस्टर्स से भरा हुआ था। यह एक आकर्षक संभावना पैदा करता है: कीट शायद परिचित क्रिस्टल प्रोटीन से नहीं, बल्कि इन अज्ञात रासायनिक हथियारों में से किसी एक से मरा था। यदि यह सच है, तो इसका अर्थ है कि बैक्टीरिया की दुनिया के "धोखेबाज" (cheaters)—वे उपभेद जो सामान्य विषों का उत्पादन नहीं करते हैं लेकिन शायद अन्य, अधिक शक्तिशाली रासायनिक हमलों पर भरोसा करते हैं—वे भी कीटों के लिए प्रसिद्ध हत्यारों जितने ही खतरनाक हो सकते हैं।
अध्ययन ने इन नए जंगली उपभेदों की तुलना वर्तमान में किसानों द्वारा उपयोग किए जाने वाले वाणिज्यिक बैक्टीरिया से भी की। कई नए उपभेद वाणिज्यिक किस्मों के लगभग आनुवंशिक रूप से समान थे, जो यह सुझाव देते हैं कि प्रकृति में पाए जाने वाले शक्तिशाली कीट-मारने वाले वंश वही हैं जिन्हें कृषि के लिए विकसित किया गया है। हालाँकि, अन्य उपभेदों में अद्वितीय जीन क्लस्टर्स की खोज यह सुझाव देती है कि प्रकृति में अभी भी ऐसे रहस्य हैं जिन्हें वाणिज्यिक खेती ने अभी तक नहीं अपनाया है। हालाँकि शोधकर्ता आगाह करते हैं कि यह पुष्टि करने के लिए कि ये नए रसायन वास्तव में क्या करते हैं और क्या इनका सुरक्षित रूप से उपयोग किया जा सकता है, और अधिक काम करने की आवश्यकता है, फिर भी ये निष्कर्ष एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करते हैं। सही स्थानों पर—विशेष रूप से उन वातावरणों में जहाँ कीट फल-फूल रहे हैं—देखकर, वैज्ञानिक ऐसे बैक्टीरिया पा सकते हैं जो न केवल हमारी फसलों के लिए समान लड़ाई लड़ रहे हैं, बल्कि वे उन हथियारों से भी लैस हैं जिन्हें हमने अभी तक खोजा भी नहीं है।
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