Exiguobacterium sargassi sp. nov., a novel seaweed-associated bacterium isolated from Sargassum henslowianum with a glycoside-hydrolase-enriched CAZyme repertoire
यह अध्ययन वियतनाम में समुद्री शैवाल *Sargassum henslowianum* से अलग की गई एक ग्लाइकोसाइड-हाइड्रोलेज-समृद्ध जीवाणु, *Exiguobacterium sargassi* sp. nov. नामक नवीन प्रजाति का प्रस्ताव करता है, जो व्यापक फेनोटाइपिक, कीमोटैक्सोनोमिक और जीनोमिक साक्ष्यों के आधार पर इसे अपने निकटतम संबंधी, *E. qingdaonense* से अलग करती है।
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महासागर रासायनिक संभावनाओं का एक विशाल पुस्तकालय है, और यह बात समुद्री शैवाल (seaweed) की सतह पर सबसे अधिक स्पष्ट होती है। भूरे रंग के शैवाल (Brown algae), जो तटीय जल में तैरने वाले बड़े, चमड़े जैसे पौधे होते हैं, जटिल शर्कराओं से भरे होते हैं जो उनकी संरचना बनाते हैं और उनकी ऊर्जा को संचित करते हैं। एक मनुष्य के लिए, ये शर्कराएँ केवल एक पौधे का हिस्सा हैं, लेकिन सूक्ष्म जगत के लिए, वे एक दावत हैं। इन पौधों के भीतर या उन पर रहने वाले बैक्टीरिया ने विशेष उपकरण विकसित किए हैं, जो मूल रूप से आणविक कैंची (molecular scissors) की तरह हैं, जो इन कठिन शर्करा श्रृंखलाओं को छोटे, खाने योग्य टुकड़ों में काट सकते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से इन बैक्टीरिया को खोजने में रुचि रखते आए हैं क्योंकि उनके द्वारा उपयोग किए जाने वाले एंजाइम हमें पौधों के कचरे को उपयोगी उत्पादों में तोड़ने, या नई दवाएं बनाने में मदद कर सकते हैं। हालांकि, महासागर अज्ञात जीवन से भरा हुआ है, और इनमें से कई सूक्ष्म सहायक छिपे हुए हैं, जो पौधों के ऊतकों में रहने के बाद भी खोजे जाने की प्रतीक्षा कर रहे हैं।
हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने वियतनाम के क्वांग नगाई प्रांत के तट से एकत्र किए गए 'सरगासम हेन्सलोइनेनम' (Sargassum henslowianum) नामक भूरे समुद्री शैवाल के एक विशिष्ट प्रकार के भीतर छिपी सूक्ष्म दुनिया का पता लगाने का प्रयास किया। वे समुद्री शैवाल के गहरे ऊतकों के भीतर रहने वाले बैक्टीरिया की तलाश कर रहे थे, जो सतह से दूर हों जहाँ अन्य सूक्ष्मजीव केवल गुजर रहे हों। किसी भी सतही संदूषण को हटाने के लिए समुद्री शैवाल को सावधानीपूर्वक साफ करने के बाद, उन्होंने आंतरिक ऊतकों को कुचला और उन बैक्टीरिया की खोज की जो समुद्री शैवाल की अपनी शर्करा से बने एक विशेष भोजन स्रोत पर उग सकें। इस प्रक्रिया से, उन्होंने एक शुद्ध कल्चर को अलग किया जिसे उन्होंने स्ट्रेन RM11T नाम दिया। यह छोटा सा जीव विज्ञान के लिए पूरी तरह से नया था, एक पहले से अज्ञात प्रजाति जो बैक्टीरिया के एक ऐसे वंश (genus) से संबंधित है जो गर्म झरनों से लेकर जमी हुई जमीन जैसे चरम वातावरण में जीवित रहने की क्षमता के लिए जाना जाता है।
शोधकर्ताओं ने इस नए बैक्टीरिया को यह समझने के लिए कि यह वास्तव में क्या है, कठोर परीक्षणों की एक श्रृंखला के अधीन किया। उन्होंने देखा कि यह कैसे चलता है, क्या खाता है, और विभिन्न तापमानों और नमक के स्तरों के प्रति कैसी प्रतिक्रिया देता है। उन्होंने पाया कि यह एक छोटा, छड़ के आकार का सेल है जो अपने शरीर के चारों ओर छोटी, चाबुक जैसी पूंछों का उपयोग करके तैर सकता है। यह सांस लेने में लचीला है, ऑक्सीजन के साथ या बिना ऑक्सीजन के जीवित रहने में सक्षम है, और यह विभिन्न स्थितियों में पनपता है, जिसमें 10 से 45 डिग्री सेल्सियस तक का तापमान और नमक की ऐसी सांद्रता शामिल है जो अन्य जीवों को मार सकती है। जब उन्होंने इसकी रासायनिक संरचना की जांच की, तो उन्हें फैटी एसिड और लिपिड का एक अनूठा फिंगरप्रिंट मिला जिसने इसे इसके निकटतम ज्ञात रिश्तेदारों से अलग किया। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि उन्होंने इसके संपूर्ण आनुवंशिक कोड (genetic code) को अनुक्रमित (sequence) किया, जो बैक्टीरिया को बनाने के लिए पूर्ण निर्देश पुस्तिका है। इस आनुवंशिक विश्लेषण ने पुष्टि की कि हालांकि यह नया बैक्टीरिया ज्ञात प्रजातियों से निकटता से संबंधित है, फिर भी यह एक नई प्रजाति के रूप में वर्गीकृत होने के लिए पर्याप्त विशिष्ट है, जिसे टीम ने एक्सीगुइबैक्टीरियम सरगासी (Exiguobacterium sargassi) नाम दिया।
एक्सीगुइबैक्टीरियम सरगासी के आनुवंशिक ब्लूप्रिंट ने यह बताने वाली एक आश्चर्यजनक कहानी का खुलासा किया कि यह समुद्री शैवाल के भीतर कैसे जीवित रहता है। यह बैक्टीरिया कार्बोहाइड्रेट (शर्करा और स्टार्च का वैज्ञानिक नाम) को तोड़ने के लिए समर्पित जीनों के एक बड़े संग्रह से लैस है। विशेष रूप से, इसके पास अल्फा-ग्लुकन और बीटा-ग्लुकन को काटने के लिए डिज़ाइन किए गए एंजाइमों का एक समृद्ध टूलकिट है, जो समुद्री शैवाल के भंडारण ऊतकों में पाई जाने वाली शर्करा श्रृंखलाओं के प्रकार हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह बैक्टीरिया विशेष रूप से इन विशिष्ट शर्कराओं को लक्षित करने में कुशल है, जिसमें GH13 परिवार के एंजाइमों की एक उच्च संख्या है, जो स्टार्च जैसे पदार्थों को तोड़ने के लिए प्रसिद्ध हैं। इसमें एक उम्मीदवार एंजाइम भी है जो बीटा-ग्लुकन को काटने में सक्षम है, जो पौधे में पाई जाने वाली एक अन्य सामान्य शर्करा है। हालांकि, अध्ययन ने यह भी दिखाया कि यह बैक्टीरिया क्या नहीं कर सकता। एल्जिनेट (alginate) युक्त माध्यम पर अलग किए जाने के बावजूद, जो भूरे समुद्री शैवाल की एक प्रमुख संरचनात्मक शर्करा है, बैक्टीरिया के जीनोम में एल्जिनेट या सेलुलोज (जो पौधों की कोशिका भित्तियों का निर्माण करते हैं) को तोड़ने के लिए आवश्यक विशिष्ट जीन की कमी है। यह सुझाव देता है कि एक्सीगुइबैक्टीरियम सरगासी समुद्री शैवाल के संरचनात्मक कंकाल को नहीं खाता है; इसके बजाय, यह संभवतः पौधे की कोशिकाओं के भीतर संग्रहीत नरम शर्कराओं पर आहार लेता है, जिससे वह एक विनाशकारी आक्रमणकारी के बजाय एक विशिष्ट अतिथि के रूप में रहता है।
एक्सीगुइबैक्टीरियम सरगासी की खोज समुद्री जैव विविधता की पहेली में एक नया टुकड़ा जोड़ती है, जो यह दिखाती है कि समुद्री शैवाल के बेड जैसे अच्छी तरह से अध्ययन किए गए वातावरण में भी विशिष्ट चयापचय कौशल वाले अद्वितीय जीवन रूप मौजूद हैं। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि यह बैक्टीरिया उन जीनों को भी वहन करता है जो इसे भारी धातुओं और ऑक्सीडेटिव तनाव से निपटने में मदद करते हैं, जो समुद्र की उतार-चढ़ाव वाली स्थितियों में उपयोगी होंगे। हालांकि इस अध्ययन में बैक्टीरिया के एंजाइमों का फैक्ट्री सेटिंग में परीक्षण नहीं किया गया था, फिर भी इसके विशिष्ट आनुवंशिक टूलकिट की पहचान भविष्य के अनुसंधान के लिए एक स्पष्ट लक्ष्य प्रदान करती है। वैज्ञानिक अब इन विशिष्ट जीनों का अध्ययन कर सकते हैं ताकि यह समझा जा सके कि यह बैक्टीरिया अपने भोजन के स्रोत तक कैसे पहुँचता है और संभावित रूप से इसके अद्वितीय एंजाइमों का औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयोग कर सकते हैं। यह खोज इस बात को रेखांकित करती है कि महासागर के सूक्ष्म निवासी पहले की तुलना में कहीं अधिक विविध और विशिष्ट हैं, जो जैविक उपकरणों का एक ऐसा भंडार पेश करते हैं जिन्हें अभी समझना शुरू ही किया गया है।
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