कवक और जीवाणुओं की चिपचिपी बाहरी परत, जिसे "एक्स्ट्रासेल्यूलर मैट्रिक्स" या ईसीएम कहा जाता है, जेली जैसी होती है और एक सुरक्षात्मक परत और कवच का काम करती है। लेकिन हाल ही में आईसाइंस पत्रिका में प्रकाशित एक अध्ययन के अनुसार, जिसे यूनिवर्सिटी ऑफ मैसाचुसेट्स एमहर्स्ट ने वॉर्सेस्टर पॉलिटेक्निक इंस्टीट्यूट के सहयोग से किया था, कुछ सूक्ष्मजीवों का ईसीएम केवल ऑक्सालिक एसिड या अन्य साधारण एसिड की उपस्थिति में ही जेल का रूप लेता है। चूंकि ईसीएम एंटीबायोटिक प्रतिरोध से लेकर पाइप जाम होने और चिकित्सा उपकरणों के दूषित होने तक हर चीज में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, इसलिए यह समझना कि सूक्ष्मजीव अपनी चिपचिपी जेल परतों को कैसे नियंत्रित करते हैं, हमारे दैनिक जीवन के लिए व्यापक महत्व रखता है।

“मुझे हमेशा से सूक्ष्मजीवों के आंतरिक आंतरिक कोशिकाओं (ईसीएम) में रुचि रही है,” मैसाचुसेट्स एमहर्स्ट विश्वविद्यालय में सूक्ष्म जीव विज्ञान के प्रोफेसर और इस शोध पत्र के वरिष्ठ लेखक बैरी गुडेल ने कहा। “लोग अक्सर ईसीएम को एक निष्क्रिय सुरक्षात्मक बाहरी परत मानते हैं जो सूक्ष्मजीवों की रक्षा करती है। लेकिन यह सूक्ष्मजीव कोशिकाओं के अंदर और बाहर पोषक तत्वों और एंजाइमों के परिवहन के लिए एक मार्ग के रूप में भी काम कर सकती है।”
यह परत कई कार्य करती है: इसकी चिपचिपाहट का मतलब है कि अलग-अलग सूक्ष्मजीव एक साथ मिलकर कॉलोनियां या "बायोफिल्म" बना सकते हैं, और जब पर्याप्त सूक्ष्मजीव ऐसा करते हैं, तो यह पाइपों को अवरुद्ध कर सकता है या चिकित्सा उपकरणों को दूषित कर सकता है।
लेकिन खोल का पारगम्य होना भी आवश्यक है: कई सूक्ष्मजीव विभिन्न एंजाइम और अन्य मेटाबोलाइट्स को ईसीएम के माध्यम से स्रावित करते हैं, उस सामग्री में जिसे वे खाना या संक्रमित करना चाहते हैं (जैसे सड़ी हुई लकड़ी या कशेरुकी ऊतक), और फिर, एक बार जब एंजाइम अपना काम पूरा कर लेते हैं, तो पाचन का कार्य - पोषक तत्वों को ईसीएम के माध्यम से वापस लौटाना।
इसका अर्थ यह है कि ईसीएम केवल एक निष्क्रिय सुरक्षात्मक परत नहीं है; वास्तव में, जैसा कि गुडेल और उनके सहयोगियों ने प्रदर्शित किया है, सूक्ष्मजीवों में अपने ईसीएम की चिपचिपाहट और इसलिए इसकी पारगम्यता को नियंत्रित करने की क्षमता प्रतीत होती है। वे ऐसा कैसे करते हैं?
कवकों में, स्रावित पदार्थ ऑक्सालिक अम्ल प्रतीत होता है, जो एक सामान्य कार्बनिक अम्ल है और कई पौधों में प्राकृतिक रूप से पाया जाता है। जैसा कि गुडेल और उनके सहयोगियों ने खोजा, कई सूक्ष्मजीव अपने द्वारा स्रावित ऑक्सालिक अम्ल का उपयोग कार्बोहाइड्रेट की बाहरी परतों से जुड़ने के लिए करते हैं, जिससे एक चिपचिपा पदार्थ बनता है, जो जेली जैसा ईसीएम होता है।
लेकिन जब टीम ने गहराई से अध्ययन किया, तो उन्होंने पाया कि ऑक्सालिक एसिड न केवल ईसीएम के उत्पादन में मदद करता है, बल्कि इसे "नियंत्रित" भी करता है: सूक्ष्मजीव कार्बोहाइड्रेट-अम्ल मिश्रण में जितना अधिक ऑक्सालिक एसिड मिलाते हैं, ईसीएम उतना ही अधिक गाढ़ा हो जाता है। ईसीएम जितना अधिक गाढ़ा होता है, उतना ही यह बड़े अणुओं को सूक्ष्मजीव में प्रवेश करने या उससे बाहर निकलने से रोकता है, जबकि छोटे अणु वातावरण से सूक्ष्मजीव में प्रवेश करने के लिए स्वतंत्र रहते हैं और इसके विपरीत भी।
इस खोज ने इस पारंपरिक वैज्ञानिक समझ को चुनौती दी है कि कवक और जीवाणुओं द्वारा छोड़े गए विभिन्न प्रकार के यौगिक वास्तव में इन सूक्ष्मजीवों से पर्यावरण में कैसे पहुंचते हैं। गुडेल और उनके सहयोगियों ने सुझाव दिया कि कुछ मामलों में सूक्ष्मजीवों को जीवित रहने या संक्रमित होने के लिए जिस मैट्रिक्स या ऊतक पर निर्भर रहना पड़ता है, उस पर हमला करने के लिए बहुत छोटे अणुओं के स्राव पर अधिक निर्भर रहना पड़ सकता है। इसका अर्थ यह है कि यदि बड़े एंजाइम सूक्ष्मजीवों के बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स से नहीं गुजर सकते हैं, तो रोगजनन में छोटे अणुओं का स्राव भी महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है।
गुडेल ने कहा, "ऐसा प्रतीत होता है कि एक मध्य मार्ग मौजूद है, जहाँ सूक्ष्मजीव अम्लता के स्तर को नियंत्रित करके एक विशेष वातावरण के अनुकूल ढल सकते हैं, जिससे एंजाइम जैसे कुछ बड़े अणु बरकरार रहते हैं, जबकि छोटे अणु आसानी से ईसीएम से गुजर सकते हैं। ऑक्सालिक अम्ल के साथ ईसीएम का मॉड्यूलेशन सूक्ष्मजीवों के लिए रोगाणुरोधी और एंटीबायोटिक दवाओं से खुद को बचाने का एक तरीका हो सकता है, क्योंकि इनमें से कई दवाएं बहुत बड़े अणुओं से बनी होती हैं। यह अनुकूलन क्षमता रोगाणुरोधी चिकित्सा में आने वाली प्रमुख बाधाओं में से एक को दूर करने की कुंजी हो सकती है, क्योंकि ईसीएम को अधिक पारगम्य बनाने के लिए उसमें हेरफेर करने से एंटीबायोटिक और रोगाणुरोधी दवाओं की प्रभावशीलता में सुधार हो सकता है।"

"अगर हम कुछ सूक्ष्मजीवों में ऑक्सालेट जैसे छोटे अम्लों के जैवसंश्लेषण और स्राव को नियंत्रित कर सकते हैं, तो हम यह भी नियंत्रित कर सकते हैं कि सूक्ष्मजीवों के अंदर क्या जाता है, जिससे हमें कई सूक्ष्मजीवीय रोगों का बेहतर इलाज करने में मदद मिल सकती है," गुडेल ने कहा।
दिसंबर 2022 में, सूक्ष्मजीवविज्ञानी यासु मोरिता को तपेदिक के लिए नए, अधिक प्रभावी उपचार विकसित करने के उद्देश्य से किए जाने वाले अनुसंधान का समर्थन करने के लिए राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान से अनुदान प्राप्त हुआ।

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