Sequence-equivalent bacterial ASVs occupy dynamic network roles across amphibian development
यह अध्ययन प्रकट करता है कि जबकि *Rhinella spinulosa* के विकासात्मक चरणों में विशिष्ट जीवाणु वंश बने रहते हैं, त्वचा सूक्ष्मजीव नेटवर्क (स्किन माइक्रोबायोटा नेटवर्क) के भीतर उनकी कार्यात्मक भूमिकाएँ अत्यधिक गतिशील होती हैं, जो यह प्रदर्शित करती हैं कि टैक्सोनोमिक निरंतरता, होस्ट फ़िल्टरिंग और विकासात्मक परिवर्तनों द्वारा संचालित पर्याप्त संरचनात्मक पुनर्गठन के साथ सह-अस्तित्व में रहती है।
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प्रत्येक जीव अपनी त्वचा पर एक छिपी हुई दुनिया लेकर चलता है, सूक्ष्म बैक्टीरिया का एक हलचल भरा समुदाय जो पाचन में मदद करता है, रोग से रक्षा करता है, और शरीर के विकास को आकार देता है। ये समुदायों की यादृच्छिक संग्रह मात्र नहीं हैं; ये सूक्ष्मजीवों के उन मिश्रण से बने संरचित पारिस्थितिकी तंत्र हैं जो पर्यावरण से प्राप्त होते हैं और वे भी जो विशेष रूप से मेजबान के शरीर द्वारा रखे जाते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि जैसे-जैसे एक जीव बढ़ता है, उसका शरीर बदलता है, और उसके निवासी बैक्टीरिया भी अक्सर उसके साथ बदलते हैं। लेकिन एक गहरा प्रश्न बना हुआ है: जब बचपन से वयस्कता तक बैक्टीरिया का एक विशिष्ट प्रकार जीवित रहता है, तो क्या वह समुदाय में वही काम करता रहता है? क्या वह एक केंद्रीय नेता बना रहता है, या वह पृष्ठभूमि में चला जाता है जबकि समग्र पड़ोस उसके चारों ओर पुनर्गठित होता है?
इसका उत्तर देने के लिए, शोधकर्ताओं ने एंडियन टोड, Rhinella spinulosa की त्वचा का तीन अलग-अलग क्षणों में अध्ययन किया: एक टैडपोल (tadpole) के रूप में जो पानी में तैर रहा था, एक युवा फ्रॉगलेट (froglet) के रूप में, और एक पूरी तरह से विकसित वयस्क के रूप में। उन्होंने टैडपोल के त्वचा के नमूने एकत्र किए और उनकी तुलना उस पानी से की जिसमें वे तैर रहे थे, साथ ही उन्होंने पुराने मेंढकों के पिछले अध्ययनों से डेटा भी शामिल किया। बैक्टीरिया के आनुवंशिक फिंगरप्रिंट्स को देखकर, टीम प्रत्येक चरण में दिखने वाले विशिष्ट वंशों (lineages) को ट्रैक कर सकी। इसके बाद उन्होंने यह मानचित्रित किया कि ये बैक्टीरिया एक-दूसरे के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे एक नेटवर्क बना जिसने दिखाया कि कौन से सूक्ष्मजीव एक-दूसरे से निकटता से जुड़े हुए थे और कौन से विभिन्न समूहों के बीच सेतु (bridges) के रूप में कार्य करते थे।
अध्ययन से पता चला कि टैडपोल की त्वचा केवल आसपास के पानी का एक निष्क्रिय फिल्टर नहीं है। हालांकि त्वचा पर पाए जाने वाले कई बैक्टीरिया पानी में भी मौजूद थे, लेकिन त्वचा ने सूक्ष्मजीवों के एक अद्वितीय, संरचित उपसमुच्चय (subset) को धारण किया था जो पानी में नहीं था। कुछ बैक्टीरिया केवल त्वचा पर पाए गए, जबकि अन्य साझा थे लेकिन पानी की तुलना में टोड पर बहुत अधिक निरंतर दिखाई दिए। शोधकर्ताओं ने पाया कि जो बैक्टीरिया विभिन्न टैडपोल में सबसे अधिक बार दिखाई दिए, वे समुदाय नेटवर्क में अधिक महत्वपूर्ण स्थान रखते थे। ये निरंतर रहने वाले निवासी अन्यों से जोड़ने वाले सेतु के रूप में कार्य करने के लिए अधिक प्रवृत्त थे, भले ही वे सबसे अधिक संख्या में मौजूद बैक्टीरिया न हों।
जैसे-जैसे टोड बढ़े और रूपांतरित हुए, उनकी त्वचा के बैक्टीरिया की पूरी सामाजिक संरचना नाटकीय रूप से बदल गई। नेटवर्क का संबंध सबसे जटिल और कसकर बुना हुआ किशोर अवस्था के दौरान था, जहाँ कई बैक्टीरिया कई अन्य से जुड़े थे। जब तक टोड वयस्कता तक पहुँचे, नेटवर्क सिकुड़ गया और छोटे, अलग समूहों में टूट गया। इस व्यापक पुनर्गठन के बावजूद, शोधकर्ताओं ने पाया कि बैक्टीरिया के एक छोटे समूह ने टैडपोल से वयस्क तक की पूरी यात्रा सफलतापूर्वक तय की। जो बैक्टीरिया वंश पूरे सफर में टिके रहे, वे उन बैक्टीरिया की तुलना में आम तौर पर अधिक प्रचुर मात्रा में थे जो जल्दी गायब हो गए थे। हालाँकि, जैसे-जैसे टोड की उम्र बढ़ी, समुदाय में उनकी भूमिका बदल गई। प्राथमिक विश्लेषण में, जो बैक्टीरिया सबसे लंबे समय तक टिके रहे, उनमें अपने पड़ोसियों के साथ सीधे संबंध कम थे लेकिन वे अधिक महत्वपूर्ण सेतु संबंधी स्थितियाँ रखते थे, जो नेटवर्क के विभिन्न हिस्सों के बीच आवश्यक कड़ी के रूप में कार्य करते थे।
महत्वपूर्ण रूप से, अध्ययन ने दिखाया कि एक जैसा बने रहने का अर्थ एक ही भूमिका में बने रहना नहीं है। अधिकांश बैक्टीरिया जो टैडपोल अवस्था से वयस्कता तक जीवित रहे, वे केंद्रीय नेता बने नहीं रहे; वे पृष्ठभूमि में रहे। अन्य बैक्टीरिया जैसे-जैसे मेंढक विकसित हुआ, प्रमुख संयोजक के रूप में अपनी स्थिति प्राप्त करते या खोते गए। इसका अर्थ यह है कि एक बैक्टीरिया एक जानवर के जीवन भर मौजूद रह सकता है, बिना समुदाय के भीतर एक निरंतर कार्य या महत्व बनाए रखे। निष्कर्ष बताते हैं कि स्किन माइक्रोबायोम (skin microbiome) के निर्माण में तीन पूरक बल शामिल हैं: मेजबान का शरीर यह फ़िल्टर करता है कि कौन से बैक्टीरिया रह सकते हैं, समुदाय जैसे-जैसे जीव बढ़ता है लगातार अपने ढांचे को पुनर्गठित करता है, और कुछ लचीले वंश पूरे समय बने रहते हैं, भले ही उनके पड़ोसियों के साथ उनके संबंध बदल जाते हैं। टोड का स्किन माइक्रोबायोम एक स्थिर मानचित्र नहीं बल्कि एक गतिशील परिदृश्य है जहाँ समान यात्री अलग-अलग समय पर अलग-अलग पथों पर चल सकते हैं।
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