Leveraging genomes and metagenome-assembled genomes unveils novel diversity and transmission between public transport and clinical settings in Acinetobacter
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि सार्वजनिक परिवहन प्रणालियों से प्राप्त मेटाजीनोम-असेंबल्ड जीनोम (MAGs) को क्लिनिकल आइसोलेट्स के साथ एकीकृत करने से कई *एसीनेटोबैक्टर* प्रजातियों की व्यापक अनरिक्ognized विविधता और संचरण के साक्ष्य का पता चलता है, जो मानव निर्मित वातावरणों की जीनोमिक निगरानी में MAGs की महत्वपूर्ण भूमिका और उनके सार्वजनिक स्वास्थ्य निहितार्थों को रेखांकित करता है।
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बैक्टीरिया (जीवाणु) हर जगह मौजूद हैं, जो मिट्टी, पानी और हमारी त्वचा पर रहते हैं, लेकिन वैज्ञानिकों ने पारंपरिक रूप से प्रयोगशाला में पेट्री डिश में उन्हें उगाकर उनका अध्ययन किया है। यह विधि कुछ प्रकार के बैक्टीरिया के लिए तो अच्छी तरह काम करती है, लेकिन कई अन्य प्रकार के लिए विफल हो जाती है जो अपने प्राकृतिक वातावरण के बाहर उगने में कठिन या असंभव होते हैं। इसके परिणामस्वरूप, सूक्ष्मजीव जगत के बारे में हमारी समझ उन कुछ प्रजातियों की ओर झुक गई है जो एक डिश में फलती-फूलती हैं, जिससे बाकी के बारे में हमारे ज्ञान में बड़े अंतराल रह गए हैं। इन अंतरालों को भरने के लिए, शोधकर्ता अब मेटाजेनोमिक्स नामक एक तकनीक का उपयोग करते हैं, जिसमें जीवों को पहले से संवर्धित (culture) किए बिना सीधे पर्यावरणीय नमूनों से आनुवंशिक सामग्री को पढ़ा जाता है। इन आनुवंशिक टुकड़ों को जोड़कर, वे उन बैक्टीरिया के पूर्ण जीनोम का पुनर्निर्माण कर सकते हैं जिन्हें पहले कभी नहीं देखा गया है। यह दृष्टिकोण विशेष रूप से इस बात को ट्रैक करने के लिए महत्वपूर्ण है कि बैक्टीरिया विभिन्न वातावरणों के बीच कैसे चलते हैं, जैसे कि बाहरी दुनिया से अस्पतालों में, और यह समझने के लिए कि वे एंटीबायोटिक प्रतिरोध (antibiotic resistance) हासिल करने की क्षमता कैसे प्राप्त करते हैं, जो सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए एक बढ़ता हुआ खतरा है।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस सूक्ष्मजीव जगत के एक विशिष्ट, अनदेखे कोने की खोज करने के लिए हाथ बढ़ाया: दुनिया भर के शहरों की सार्वजनिक परिवहन प्रणालियाँ। जबकि अस्पताल खतरनाक बैक्टीरिया के ज्ञात भंडार हैं, यह स्पष्ट नहीं था कि क्या वही जीव सबवे, बसों और ट्रेनों में भी छिपे हुए हैं, और यदि ऐसा है, तो क्या वे इन सार्वजनिक स्थानों और नैदानिक सेटिंग्स (clinical settings) के बीच घूम रहे थे। वैज्ञानिकों ने 19 देशों के 128 शहरों को कवर करने वाली 15 अलग-अलग परियोजनाओं के आनुवंशिक डेटा का विश्लेषण किया, जिसमें न्यूयॉर्क, लंदन और टोक्यो जैसे प्रमुख केंद्र शामिल थे। इन नमूनों से, उन्होंने 839 आंशिक जीनोम का पुनर्निर्माण किया, जिन्हें मेटाजीनोम-असेंबल किए गए जीनोम (metagenome-assembled genomes) के रूप में जाना जाता है, जो इन परिवहन प्रणालियों में रहने वाले बैक्टीरिया के आनुवंशिक ब्लूप्रिंट का प्रतिनिधित्व करते हैं। उन्होंने इन उच्च-गुणवत्ता वाले 269 जीनोमों पर अपना विस्तृत विश्लेषण केंद्रित किया, जो 'एसिनिटोबैक्टर' (Acinetobacter) नामक बैक्टीरिया के एक वंश की 20 से अधिक विभिन्न प्रजातियों से संबंधित थे। जबकि एक प्रजाति, एसिनिटोबैक्टर बाउमानी (Acinetobacter baumannii), अस्पतालों में संक्रमण पैदा करने के लिए प्रसिद्ध है, शोधकर्ताओं ने पाया कि सार्वजनिक परिवहन प्रणालियाँ पाँच अन्य, कम अध्ययन की गई प्रजातियों द्वारा हावी थीं: ए. नोसोकोमियलिस (A. nosocomialis), ए. उर्सिंगी (A. ursingii), ए. रेडियोरेसिस्टेंस (A. radioresistens), ए. शिनडलरी (A. schindleri), और ए. वैरिबिलिस (A. variabilis)।
अध्ययन से पता चला कि सार्वजनिक परिवहन में मौजूद ये बैक्टीरिया केवल यादृच्छिक आगंतुक नहीं हैं; वे एक समृद्ध, पहले से छिपी हुई विविधता का प्रतिनिधित्व करते हैं। जब शोधकर्ताओं ने सबवे में पाए जाने वाले बैक्टीरिया की तुलना अस्पतालों में पाए जाने वाले बैक्टीरिया से की, तो उन्होंने पाया कि सबवे के बैक्टीरिया ने एक महत्वपूर्ण मात्रा में नई आनुवंशिक विविधता जोड़ी। ए. वैरिबिलिस (A. variabilis) जैसी कुछ प्रजातियों के लिए, परिवहन-आधारित जीनोम को शामिल करने से ज्ञात आनुवंशिक विविधता 90 प्रतिशत से अधिक बढ़ गई। इसके अलावा, इन बैक्टीरिया में हजारों ऐसे जीन थे जो उसी प्रजाति के प्रयोगशाला में उगाए गए संस्करणों में कभी नहीं देखे गए थे। यह सुझाव देता है कि केवल उन बैक्टीरिया पर निर्भर रहकर जिन्हें एक डिश में उगाया जा सकता है, वैज्ञानिक उन आनुवंशिक उपकरणों (genetic toolkit) के एक बड़े हिस्से को मिस कर रहे हैं जो ये जीव रखते हैं। विश्लेषण ने दिखाया कि अध्ययन की गई पांच में से चार प्रजातियों के लिए, सार्वजनिक परिवहन में पाए जाने वाले बैक्टीरिया अस्पतालों में पाए जाने वाले बैक्टीरिया के आनुवंशिक रूप से लगभग समान थे, और दोनों वातावरणों के बीच कोई स्पष्ट आनुवंशिक अंतर नहीं था। यह इंगित करता है कि ये बैक्टीरिया शहर की परिवहन प्रणालियों और चिकित्सा सुविधाओं के बीच स्वतंत्र रूप से घूम रहे हैं, जिन्हें संभवतः यात्रियों और कर्मचारियों द्वारा ले जाया जा रहा है।
केवल इस बात को ट्रैक करने के अलावा कि ये बैक्टीरिया कहाँ से आते हैं, शोधकर्ताओं ने जांच की कि इन जीवों में किस प्रकार के एंटीबायोटिक प्रतिरोध जीन मौजूद हैं। उन्होंने पाया कि सार्वजनिक परिवहन में मौजूद बैक्टीरिया में ऐसे जीन हैं जो उन्हें शक्तिशाली दवाओं के प्रति प्रतिरोधी बना सकते हैं, जिसमें सल्फा दवाओं और एमिनोग्लाइकोसाइड्स (aminoglycosides) के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करने वाले जीन शामिल हैं। हालाँकि, अध्ययन ने इस बात पर भी प्रकाश डाला कि वैज्ञानिक आमतौर पर इन प्रतिरोध जीनों को खोजने के तरीके में क्या सीमा है। जब शोधकर्ताओं ने केवल पुनर्निर्मित जीनोमों को देखा, तो उन्हें पुनर्गठित जीनोम की तुलना में बहुत कम प्रतिरोध जीन मिले, जब उन्होंने एक अलग विधि का उपयोग किया जिसने संपूर्ण पर्यावरणीय नमूने को स्कैन किया और फिर परिणामों को ज्ञात बैक्टीरियल जीनोम के विरुद्ध मिलाया। इस वैकल्पिक दृष्टिकोण ने कुछ मामलों में सात गुना अधिक प्रतिरोध जीन प्रकट किए। निष्कर्ष बताते हैं कि जबकि पुनर्निर्मित जीनोम बैक्टीरिया के विकासवादी इतिहास और विविधता को समझने के लिए उत्कृष्ट हैं, वे एंटीबायोटिक प्रतिरोध के पूर्ण खतरे को कम करके आंक सकते हैं। कुछ प्रजातियों में, परिवहन के बैक्टीरिया का प्रतिरोध प्रोफाइल अस्पतालों में पाए जाने वाले बैक्टीरिया के समान ही था, जबकि अन्य में स्पष्ट अंतर थे। अंततः, यह कार्य प्रदर्शित करता है कि सार्वजनिक परिवहन प्रणालियाँ बैक्टीरिया की विविधता और संचरण के सक्रिय केंद्र हैं, और मानव स्वास्थ्य के लिए इन अदृश्य यात्रियों के जोखिमों की पूरी तस्वीर प्राप्त करने के लिए नए आनुवंशिक पुनर्निर्माण तरीकों को पारंपरिक विश्लेषण के साथ जोड़ना आवश्यक है।
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