Phylogenetic and Genomic Analysis of Multi-resistance in Salmonella Enterica

एक ऐसी दुनिया की कल्पना करें जहाँ भोजन विषाक्तता (food poisoning) पैदा करने वाले सूक्ष्म बैक्टीरिया न केवल उन दवाओं को अनदेखा करना सीख रहे हैं जिनका उपयोग हम उन्हें मारने के लिए करते हैं, बल्कि वे उन चीजों के कारण और भी मजबूत भी हो रहे हैं जिनका उपयोग हम अपने घरों और अस्पतालों को साफ रखने के लिए करते हैं। यह साल्मोनेला एंटेरिका (Salmonella enterica) की कहानी है, जो एक सामान्य कीटाणु है जो लोगों को बुखार और पेट की समस्याओं से बीमार करता है, और यह अफ्रीका में कैसे विकसित हो रहा है। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि जब हम एंटीबायोटिक्स का बहुत अधिक उपयोग करते हैं, तो बैक्टीरिया जीवित रहने के लिए उनमें बदलाव कर सकते हैं। लेकिन एक नया, अधिक जटिल विचार भी है: कि बैक्टीरिया इसलिए भी जीवित रह सकते हैं क्योंकि वे अन्य रसायनों के संपर्क में आते हैं, जैसे कि खनन अपवाह (mining runoff) में पाए जाने वाले भारी धातु या हमारे साबुन में मौजूद कीटाणुनाशक। ये गैर-चिकित्सकीय रसायन अनजाने में बैक्टीरिया को वास्तविक दवाओं के प्रति प्रतिरोधी होने का प्रशिक्षण दे सकते हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि वही जैविक उपकरण जिनका उपयोग बैक्टीरिया एक जहरीली धातु को बाहर धकेलने के लिए करते हैं, एक एंटीबायोटिक को भी बाहर धकेल सकते हैं। इस छिपे हुए संबंध को समझना महत्वपूर्ण है, क्योंकि यदि हम केवल एंटीबायोटिक्स का उपयोग बंद करते हैं लेकिन इन अन्य रसायनों को अनदेखा कर देते हैं, तो बैक्टीरिया फिर भी अत्यधिक प्रतिरोधी बन सकते हैं।

जेनोमैक इंस्टीट्यूट (Genomac Institute) के शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह मानचित्रण करने का लक्ष्य रखा कि यह पूरे अफ्रीकी महाद्वीप में वास्तव में कैसे हो रहा है। उन्होंने बीस अलग-अलग नमूनों से आनुवंशिक ब्लूप्रिंट, यानी जीनोम, एकत्र किए। ये नमूने मानव रक्त और मल, मुर्गियों और मवेशियों जैसे कृषि पशुओं, और तिल के बीज और कच्चे चिकन जैसे खाद्य उत्पादों सहित विभिन्न स्थानों से एकत्र किए गए थे। ये नमूने तंजानिया और नाइजीरिया से लेकर दक्षिण अफ्रीका और डेमोक्रेटिक रिपब्लिक ऑफ द कांगो तक ग्यारह अलग-अलग देशों से 2019 से 2025 की अवधि के दौरान एकत्र किए गए थे। इन कीटाणुओं के डीएनए को देखकर, शोधकर्ता न केवल यह देख सके कि वे किन दवाओं का विरोध कर सकते हैं, बल्कि यह भी देख सके कि वे एक-दूसरे से कैसे संबंधित हैं और किन पर्यावरणीय दबावों ने उन्हें आकार दिया होगा।

वैज्ञानिकों ने जो पहली खोज की वह यह थी कि ये बैक्टीरिया लगातार सीमाओं के पार घूम रहे हैं। भले ही नमूने विभिन्न देशों से आए थे, आनुवंशिक विश्लेषण ने दिखाया कि कई बैक्टीरिया आपस में निकट रूप से संबंधित थे, जिससे ऐसे पारिवारिक समूह बने जो राष्ट्रीय सीमाओं के पार फैले हुए थे। उदाहरण के लिए, नाइजीरिया में पाए गए बैक्टीरिया ट्यूनीशिया में पाए गए बैक्टीरिया के आनुवंशिक रूप से बहुत समान थे, और केन्या के स्ट्रेन मैलावी के स्ट्रेन से बारीकी से मेल खाते थे। यह सुझाव देता है कि बैक्टीरिया व्यापार मार्गों और पशुधन एवं भोजन की आवाजाही के माध्यम से यात्रा कर रहे हैं, न कि एक देश में स्थिर रहकर। हालाँकि, शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि दवाओं के प्रति प्रतिरोध की उनकी क्षमता उनके 'फैमिली ट्री' (वंश वृक्ष) से जुड़ी नहीं थी। दो बैक्टीरिया आनुवंशिक रूप से बहुत करीब हो सकते हैं लेकिन उनके प्रतिरोध प्रोफाइल पूरी तरह से अलग हो सकते हैं। इसका अर्थ है कि दवाओं के प्रति प्रतिरोध के जीन बैक्टीरिया के बीच बहुत तेजी से कूद रहे हैं, जो संभवतः डीएनए के उन गतिशील टुकड़ों द्वारा ले जाए जा रहे हैं जिन्हें आसानी से साझा किया जा सकता है, न कि धीरे-धीरे माता-पिता से संतान में विरासत में मिले।

एक सबसे आश्चर्यजनक खोज फ्लोरोक्विनोलोन (fluoroquinolones) नामक दवाओं के एक विशिष्ट वर्ग के संबंध में थी, जिसमें सिप्रोफ्लोक्सासिन (ciprofloxacin) शामिल है, जो गंभीर संक्रमणों के लिए एक सामान्य उपचार है। आमतौर पर, वैज्ञानिक उम्मीद करते हैं कि बैक्टीरिया की कोशिका भित्ति में एक विशिष्ट पंप मुख्य प्रतिरोध का कारण होगा। लेकिन इन अफ्रीकी नमूनों में, एक अलग पंप, जिसे AcrEF-TolC कहा जाता है, प्रतिरोध का प्रमुख चालक था, जिसने अधिक सामान्य वाले पंप की जगह ले ली थी। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि सिप्रोफ्लोक्सासिन आक्रामक साल्मोनेला संक्रमणों के इलाज के लिए एक महत्वपूर्ण दवा है, और यदि बैक्टीरिया इसके प्रतिरोध के लिए एक अलग तंत्र का उपयोग कर रहे हैं, तो डॉक्टरों को मरीजों का प्रभावी ढंग से इलाज करने के लिए इसे समझना आवश्यक है। अध्ययन में यह भी पाया गया कि बैक्टीरिया न केवल एंटीबायोटिक्स का विरोध कर रहे थे, बल्कि वे उन रसायनों का भी विरोध कर रहे थे जिनका उपयोग हम सफाई के लिए करते हैं। शोधकर्ताओं ने ट्राइक्लोसन (साबुन में पाया जाने वाला) और क्वाटरनरी अमोनियम यौगिकों (कई क्लीनर में पाए जाने वाले) जैसे कीटाशनाशकों के संपर्क में आने के प्रति बैक्टीरिया के प्रतिरोध और एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोध वाले जीन के बीच मजबूत संबंध पाया। यह पुष्टि करता है कि इन सफाई उत्पादों का उपयोग अनजाने में ऐसे बैक्टीरिया को चुन सकता है जिन्हें मारना कठिन होता है।

जांच में भारी धातुओं को भी देखा गया, जो अक्सर खनन और औद्योगिक गतिविधियों के कारण पर्यावरण में मौजूद होते हैं। अध्ययन में पाया गया कि सोना, जिंक और चांदी जैसी धातुओं के संपर्क में आने से बचने के लिए बैक्टीरिया के पास जो जीन हैं, वे अक्सर शक्तिशाली एंटीबायोटिक्स के प्रति प्रतिरोध प्रदान करने वाले जीनों के ठीक बगल में स्थित होते हैं। कई देशों में जहाँ से नमूने लिए गए थे, वहां सोना खनन एक प्रमुख उद्योग है, और पशुओं के विकास में मदद के लिए जानवरों के चारे में जिंक मिलाया जाता है। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि इन गतिविधियों से होने वाला प्रदूषण बैक्टीरिया पर एक निरंतर, निम्न-स्तरीय दबाव बनाता है। यह दबाव बैक्टीरिया को उनके रक्षा तंत्र को सक्रिय रखने के लिए मजबूर करता है, और ऐसा करने में, वे एंटीबायोटिक्स के प्रति अपनी प्रतिरोधक क्षमता को भी सक्रिय रखते हैं। यह 'क्रॉस-रेसिस्टेंस' (cross-resistance) का मामला है, जहाँ एक खतरे से बचना स्वतः ही बैक्टीरिया को दूसरे खतरे के विरुद्ध भी मजबूत बना देता है।

शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि बैक्टीरिया इन रक्षा प्रणालियों को कैसे नियंत्रित करते हैं। उन्होंने पाया कि बैक्टीरिया इन प्रतिरोध पंपों को चालू और बंद करने के लिए आंतरिक स्विचों के एक परिष्कृत नेटवर्क का उपयोग करते हैं। दिलचस्प बात यह है कि इस अध्ययन में बैक्टीरिया एक विशिष्ट स्विच पर निर्भर नहीं थे जो दुनिया के अन्य हिस्सों में आम है। इसके बजाय, उन्होंने नियामकों (regulators) का एक अलग सेट उपयोग किया, जो यह दर्शाता है कि अफ्रीकी उपभेदों (strains) ने अपने स्थानीय वातावरण के आधार पर अपनी रक्षा का प्रबंधन करने के अनूठे तरीके विकसित किए हैं। अध्ययन ने दिखाया कि बैक्टीरिया का मूल डीएनए, जो यह परिभाषित करता है कि वह किस प्रकार का कीटाणु है, पूरे महाद्वीप में बहुत स्थिर और समान रहा। लेकिन अतिरिक्त डीएनए, जो प्रतिरोध जीन ले जाता है, अत्यधिक परिवर्तनशील और लगातार बदल रहा था। इसका अर्थ है कि जबकि बैक्टीरिया संबंधित हैं, उनके दवा-प्रतिरोधी संक्रमण पैदा करने की क्षमता को स्थानीय स्थितियों द्वारा तेजी से नया आकार दिया जा रहा है।

अंततः, यह शोध एक जटिल लड़ाई की तस्वीर पेश करता है जहाँ बैक्टीरिया न केवल हमारे द्वारा दवा के उपयोग के कारण, बल्कि हमारे पर्यावरण के प्रबंधन के तरीके के कारण भी जीत रहे हैं। अध्ययन का सुझाव है कि अफ्रीका में दवा-प्रतिरोधी साल्मोनेला से लड़ने के लिए एक व्यापक दृष्टिकोण की आवश्यकता है। केवल अस्पतालों और खेतों में एंटीबायोटिक्स के उपयोग को नियंत्रित करना पर्याप्त नहीं है। निष्कर्ष बताते हैं कि खदानों से भारी धातुओं के निर्वहन को विनियमित करना और सफाई उत्पादों में कुछ बायोसाइड्स (biocides) के उपयोग को नियंत्रित करना भी उतना ही महत्वपूर्ण है। यदि इन पर्यावरणीय दबावों को संबोधित नहीं किया गया, तो बैक्टीरिया विकसित होते रहेंगे और प्रतिरोध जीन साझा करते रहेंगे, जिससे संक्रमण का इलाज करना कठिन हो जाएगा। शोधकर्ता अनुशंसा करते हैं कि इस क्षेत्र के देश सीमाओं के पार इन बैक्टीरिया की निगरानी करने, औद्योगिक प्रदूषण को विनियमित करने और गैर-एंटीबायोटिक रसायनों के उपयोग को प्रबंधित करने के लिए मिलकर काम करें ताकि उस चक्र को तोड़ा जा सके जो इस प्रतिरोध को बढ़ावा दे रहा है। यह समझने के माध्यम से कि ये बैक्टीरिया कैसे जीवित रहते हैं—उनके पारिवारिक इतिहास से लेकर उनके दैनिक सामना किए जाने वाले रसायनों तक—हम सार्वजनिक स्वास्थ्य की रक्षा के लिए बेहतर रणनीतियाँ विकसित कर सकते हैं।