ദൈവവും ബാക്ടീരിയയും .

സൃഷ്ടിക്കും സ്ഥിതിക്കും സംഹാരത്തിനും ശക്തമായ ഒരു സാന്നിധ്യമാണ് ഭൂമിയിൽ ബാക്റ്റീരിയകൾ. ജീവികളെ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ  അതിന്  കാര്യമായ പങ്കുണ്ട് എന്ന് ആധുനിക ശാസ്ത്രം പറയുന്നു. ജീവികളുടെ നിലനിൽപ്പിനും ബാക്ടീരിയ അവശ്യ വസ്തു ആണ്. സംഹാരത്തിനുതകുന്നതും ജീർണിപ്പിക്കാനും ബാക്റ്റീരിയകൾ സർവ്വശക്തരാണ് . വേണമെങ്കിൽ ദൈവത്തിൻ്റെ തൊട്ടടുത്തസ്ഥാനം.

ബാക്ടീരിയകൾ എന്നു കേൾക്കുമ്പോൾ നമ്മുടെ മനസ്സിൽ വരുന്നത് രോഗങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്ന ചെറിയ ജീവികളാണ്. എന്നാൽ ബാക്ടീരിയകൾ പ്രകൃതിയിൽ വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ടവയാണ്. അവ മണ്ണിനെ ഫലഭൂയിഷ്ഠമാക്കുന്നതിനും, ഭക്ഷണം ദഹിപ്പിക്കുന്നതിനും, പരിസ്ഥിതി സന്തുലനം നിലനിർത്തുന്നതിനും സഹായിക്കുന്നു. 

എന്നാൽ ഈ ചെറിയ ജീവികൾ "സംസാരിക്കുന്നു" എന്നു കേട്ടാൽ നിങ്ങൾ അത്ഭുതപ്പെടുമോ? അതെ, ബാക്ടീരിയകൾ തമ്മിൽ ആശയവിനിമയം നടത്തുന്നു! ഇതിനെ ബാക്ടീരിയൽ കമ്യൂണിക്കേഷൻ (Bacterial Communication) എന്നു വിളിക്കുന്നു. ഈ ആശയവിനിമയത്തിൻ്റെ  ഒരു പ്രധാന രൂപമാണ് ക്വോറം സെൻസിങ് (Quorum Sensing). 

ബാക്ടീരിയകളുടെ അടിസ്ഥാന സവിശേഷതകൾ.

ബാക്ടീരിയകൾ ഏറ്റവും ചെറിയ ജീവികളാണ്, അവയെ മൈക്രോസ്കോപ്പിലൂടെ മാത്രമേ കാണാൻ കഴിയൂ. അവ പ്രൊകാരിയോട്ടിക് (Prokaryotic) ജീവികളാണ്, അതായത് അവയ്ക്ക് ന്യൂക്ലിയസ് (Nucleus) ഇല്ലാത്ത കോശങ്ങളാണുള്ളത് . 

രൂപം: ബാക്ടീരിയകൾ വിവിധ രൂപങ്ങളിലുണ്ട്. ഉദാഹരണമായി, ഗോളാകൃതിയിലുള്ളവ (Coccus, ഉദാ: Streptococcus), വടിയാകൃതിയിലുള്ളവ (Bacillus, ഉദാ: E. coli), സ്പൈറൽ ആകൃതിയിലുള്ളവ (Spirillum, ഉദാ: Vibrio cholerae).
കോശഭിത്തി: ബാക്ടീരിയകളെ ഗ്രാം പോസിറ്റീവ് (Gram Positive) ഒപ്പം ഗ്രാം നെഗറ്റീവ് (Gram Negative) എന്നു തരംതിരിക്കുന്നു. ഗ്രാം പോസിറ്റീവ് ബാക്ടീരിയകൾക്ക് കട്ടിയുള്ള കോശഭിത്തിയുണ്ട്, അതിനാൽ അവ വയലറ്റ് നിറത്തിൽ സ്റ്റെയിൻ ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഗ്രാം നെഗറ്റീവ് ബാക്ടീരിയകൾക്ക് നേർത്ത ഭിത്തിയും അധികമായ ഒരു പുറം പാളിയും ഉണ്ട്.

പ്രത്യുൽപാദനം: അവ ബൈനറി ഫിഷൻ (Binary Fission) വഴി വളരെ വേഗത്തിൽ പെരുകുന്നു. ഒരു ബാക്ടീരിയ 20 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ രണ്ടായി വിഭജിക്കാം!ബൈനറി ഫിഷൻ എന്തെന്ന് അവസാനം വിവരിക്കാം.

പരിസ്ഥിതി അനുയോജ്യത: ബാക്ടീരിയകൾ ഏത് പരിസ്ഥിതിയിലും ജീവിക്കാൻ കഴിവുള്ളവയാണ്. ചൂടുള്ള ഉറവകളിലോ (Thermophiles), ഉപ്പുള്ള സ്ഥലങ്ങളിലോ (Halophiles), പോലും.

ഈ സവിശേഷതകൾ ബാക്ടീരിയകളെ സ്വതന്ത്രമായി ജീവിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു, എന്നാൽ അവയ്ക്ക് കൂട്ടമായി പ്രവർത്തിക്കേണ്ട സമയങ്ങളുണ്ട്. അതിനാണ് ആശയവിനിമയം ആവശ്യം.

ബാക്ടീരിയകൾ "സംസാരിക്കുന്നത്" രാസപദാർത്ഥങ്ങൾ (Chemical Signals) വഴിയാണ്. അവ ചുറ്റുപാടിലേക്ക് ചില മോളിക്യൂളുകൾ (Autoinducers) പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു. ഇവ മറ്റു ബാക്ടീരിയകളുടെ റിസെപ്റ്ററുകളിൽ (Receptors) എത്തി സിഗ്നലുകൾ നൽകുന്നു. ഇങ്ങനെ അവ തമ്മിൽ "സംഭാഷണം" നടത്തി, കൂട്ടമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഉദാഹരണമായി, ഒരു ബാക്ടീരിയ മാത്രമായിരുന്നാൽ അതിന്  ഒറ്റയ്ക്ക് രോഗം ഉണ്ടാക്കാൻ കഴിയില്ല, പക്ഷേ കൂട്ടമായി വരുമ്പോൾ അവ ശക്തമാകുന്നു.
ഈ ആശയവിനിമയത്തിൻ്റെ ഒരു പ്രധാന മാതൃകയാണ് ക്വോറം സെൻസിങ്. "ക്വോറം" എന്ന വാക്കിൻ്റെ അർത്ഥം "മിനിമം എണ്ണം" എന്നാണ്, പോലെ ഒരു മീറ്റിങ്ങിന് ആവശ്യമായ മിനിമം ആളുകൾ. അതുപോലെ, ബാക്ടീരിയകളുടെ എണ്ണം ഒരു നിശ്ചിത തോതിലെത്തുമ്പോൾ മാത്രം അവ ചില പ്രവർത്തനങ്ങൾ ആരംഭിക്കുന്നു.

ക്വോറം സെൻസിങ്: എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു?
ക്വോറം സെൻസിങ് ഒരു "ഗ്രൂപ്പ് ഡിസിഷൻ മേക്കിങ്" പ്രക്രിയയാണ്. ഇത് മൂന്നു ഘട്ടങ്ങളായി നടക്കുന്നു:

സിഗ്നൽ ഉത്പാദനം: ഓരോ ബാക്ടീരിയയും ചെറിയ മോളിക്യൂളുകൾ (Autoinducers) പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു. ഗ്രാം പോസിറ്റീവ് ബാക്ടീരിയകളിൽ ഇത് പെപ്റ്റൈഡുകൾ (Autoinducing Peptides - AIP) ആണ്. ഗ്രാം നെഗറ്റീവിൽ Acyl-Homoserine Lactones (AHL) ആണ്.

സിഗ്നൽ കണ്ടെത്തൽ: ചുറ്റുപാടിലെ സിഗ്നലുകളുടെ അളവ് വർധിക്കുമ്പോൾ, ബാക്ടീരിയകൾ അത് തിരിച്ചറിയുന്നു.  അവയുടെ റിസെപ്റ്ററുകൾ വഴിയാണ് ഇത്  നടക്കുന്നത് .
 

പ്രതികരണം:സിഗ്നലുകളുടെ അളവ് "ക്വോറം" തോതിലെത്തുമ്പോൾ, ബാക്ടീരിയകൾ ജീനുകൾ (Genes) സജീവമാക്കി പ്രവർത്തനങ്ങൾ ആരംഭിക്കുന്നു. ഉദാഹരണമായി, ബയോഫിലിം (Biofilm) നിർമ്മാണം, വിഷവസ്തുക്കൾ പുറപ്പെടുവിക്കൽ, അല്ലെങ്കിൽ പ്രകാശം ഉണ്ടാക്കൽ.

മുകളിലെ ചിത്രം ക്വോറം സെൻസിങിന്റെ ഒരു ലളിതമായ ഡയഗ്രാം കാണിക്കുന്നു. ഇടതുവശത്ത് ഗ്രാം പോസിറ്റീവ് ബാക്ടീരിയയും, വലതുവശത്ത് ഗ്രാം നെഗറ്റീവും.

ക്വോറം സെൻസിങിൻ്റെ യഥാർത്ഥ ഉദാഹരണങ്ങൾ നോക്കാം:

വിബ്രിയോ ഫിഷറി (Vibrio fischeri): ഈ ബാക്ടീരിയ സമുദ്രത്തിലെ ബോബ്ടെയിൽ സ്ക്വിഡ് (Bobtail Squid) എന്ന ജീവിയുമായി സഹജീവനം നടത്തുന്നു. ബാക്ടീരിയകളുടെ എണ്ണം കൂടുമ്പോൾ, അവ ക്വോറം സെൻസിങ് വഴി ലക്സ് (Lux) ജീനുകൾ സജീവമാക്കി പ്രകാശം ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഇത് സ്ക്വിഡിനെ രാത്രിയിൽ മറച്ചുവയ്ക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. കുറച്ചു ബാക്ടീരിയ മാത്രമുണ്ടെങ്കിൽ പ്രകാശം ഉണ്ടാക്കുന്നില്ല, കാരണം അത് ഊർജ്ജം പാഴാക്കലാണ്!

സ്യൂഡോമോണാസ് അറുജിനോസ (Pseudomonas aeruginosa): ഈ ബാക്ടീരിയ മനുഷ്യരിൽ ശ്വാസകോശ രോഗങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു. ക്വോറം സെൻസിങ് വഴി അവ ബയോഫിലിം നിർമ്മിക്കുന്നു – ഒരു സ്ലൈമി പാളി, അതിനുള്ളിൽ അവ സുരക്ഷിതമായിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണമായി, സിസ്റ്റിക് ഫൈബ്രോസിസ് രോഗികളിൽ ഈ ബാക്ടീരിയ ക്വോറം സെൻസിങ് ഉപയോഗിച്ച് വിഷവസ്തുക്കൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു, രോഗം വഷളാക്കുന്നു.

സ്റ്റാഫൈലോകോക്കസ് ഓറിയസ് (Staphylococcus aureus): ഗ്രാം പോസിറ്റീവ് ബാക്ടീരിയ. ഇത് ചർമ്മ രോഗങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു. ക്വോറം സെൻസിങ് വഴി അവ വിഷങ്ങൾ (Toxins) ഉണ്ടാക്കി ശരീരത്തെ  ആക്രമിക്കുന്നു. ഉദാഹരണമായി, ഫുഡ് പോയിസണിങ് ഉണ്ടാക്കുന്ന സന്ദർഭങ്ങളിൽ.

പ്രാധാന്യം ഒപ്പം ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ
ക്വോറം സെൻസിങ് മനസിലാക്കുന്നത് മെഡിസിനിൽ വലിയ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തിയിട്ടുണ്ട്. ആന്റിബയോട്ടിക്കുകൾക്ക് പ്രതിരോധം (Antibiotic Resistance) ഉള്ള ബാക്ടീരിയകളെ തടയാൻ, ക്വോറം സെൻസിങ് ഇൻഹിബിറ്ററുകൾ (Quorum Quenchers) വികസിപ്പിക്കുന്നുണ്ട് . ഉദാഹരണമായി, ചില സസ്യങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള സംയുക്തങ്ങൾ സിഗ്നലുകളെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു.

പരിസ്ഥിതിയിൽ, ബാക്ടീരിയകൾ മലിനജലം ശുദ്ധീകരിക്കാൻ ക്വോറം സെൻസിങ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഭാവിയിൽ, ഇത് ബയോടെക്നോളജിയിൽ പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ തുറക്കുവാനുള്ള സാധ്യതകൾ ഉണ്ടാകുന്നുണ്ട് 
.

ബാക്ടീരിയകൾ ചെറുതാണെങ്കിലും, അവയുടെ ആശയവിനിമയം ഒപ്പം ക്വോറം സെൻസിങ് അവയെ "സ്മാർട്ട്" ആക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയകൾ മനസിലാക്കുന്നത് നമ്മുടെ ആരോഗ്യം, പരിസ്ഥിതി എന്നിവയെ സഹായിക്കും. 

ഇനി ബൈനറി ഫിഷൻ (Binary Fission) എന്താണെന്ന് വിശദീകരിക്കാം.

ബൈനറി ഫിഷൻ (Binary Fission) എന്നത് ബാക്ടീരിയകൾ പോലുള്ള ചെറിയ ജീവികളുടെ (പ്രൊകാരിയോട്ടുകൾ) പ്രത്യുൽപാദന രീതിയാണ്. ഇത് ഒരു അസെക്ഷ്വൽ (Asexual) പ്രക്രിയയാണ്, അതായത് ലൈംഗിക പ്രത്യുൽപാദനം പോലെ രണ്ടു ജീവികൾ ആവശ്യമില്ല. ഒരു ബാക്ടീരിയ കോശം രണ്ടു ഒരുപോലെയുള്ള കോശങ്ങളായി വിഭജിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ വളരെ വേഗത്തിലാണ്, ചില ബാക്ടീരിയകൾ 20 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ പെരുകാം!

ഈ പ്രക്രിയയെ ലളിതമായി നാലു പ്രധാന ഘട്ടങ്ങളായി തിരിക്കാം:

ഡിഎൻഎ റെപ്ലിക്കേഷൻ (DNA Replication): ബാക്ടീരിയയുടെ ഡിഎൻഎ (ജനിതക വസ്തു) ആദ്യം രണ്ടു പകർപ്പുകളായി നിർമ്മിക്കപ്പെടുന്നു. ബാക്ടീരിയകൾക്ക് ഒരു വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ഡിഎൻഎ (പ്ലാസ്മിഡ്) ഉണ്ട്, അത് രണ്ടായി വിഭജിക്കുന്നു.
കോശത്തിൻ്റെ  വളർച്ച (Cell Elongation): കോശം നീളമുള്ളതായി വളരുന്നു. രണ്ടു ഡിഎൻഎ പകർപ്പുകളും കോശത്തിൻ്റെ രണ്ടു അറ്റങ്ങളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു.
സെപ്റ്റം നിർമ്മാണം (Septum Formation): കോശത്തിൻ്റെ മധ്യഭാഗത്ത് ഒരു പുതിയ കോശഭിത്തി (Septum) രൂപപ്പെടുന്നു. ഇത് കോശത്തെ രണ്ടു ഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കുന്നു.
വിഭജനം (Cell Division): അവസാനം, കോശം പൂർണ്ണമായി രണ്ടു സ്വതന്ത്ര കോശങ്ങളായി വിഭജിക്കുന്നു. ഓരോ പുതിയ കോശത്തിനും ഒരു ഡിഎൻഎ പകർപ്പും മറ്റു ആവശ്യമായ ഭാഗങ്ങളും ഉണ്ടാകും.

E. coli എന്ന ബാക്ടീരിയയാണ് ബൈനറി ഫിഷന്  ഏറ്റവും നല്ല ഉദാഹരണം. ഇത് നമ്മുടെ കുടലിൽ ജീവിക്കുന്നു, ഭക്ഷണം ദഹിപ്പിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. അനുകൂലമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ (ചൂട്, ഭക്ഷണം) ഇത് വേഗത്തിൽ പെരുകുന്നു.

ബൈനറി ഫിഷൻ ബാക്ടീരിയകളെ വേഗത്തിൽ വർധിപ്പിക്കുന്നു, അതിനാൽ രോഗങ്ങൾ പടരാൻ കാരണമാകാം. എന്നാൽ ഇത് ഭക്ഷണ ഉൽപാദനത്തിലും ഉപയോഗപ്രദമാണ് കാര്യമായി ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നുണ്ട് എന്ന കാര്യവും മറക്കരുത്. തൈരും പുളിപ്പിച്ച ദോശമാവും  നമുക്ക് മറക്കാൻ കഴിയില്ലല്ലോ.