நுண்ணுயிரிகள் மற்றும் பாக்டீரியாக்கள் பற்றிய ஆராய்ச்சிகள் இன்று விஞ்ஞான உலகில் மிக முக்கியமான இடத்தை பிடித்துள்ளன. பாக்டீரியாக்கள், உலகில் தோன்றிய முதல் உயிரினங்களாகக் கருதப்படுகின்றன. சுமார் 3.5 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு தோன்றிய இவை, காலப்போக்கில் பல்வேறு பரிணாம மாற்றங்களை சந்தித்து, இன்று மனித வாழ்க்கையின் அனைத்து துறைகளிலும் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன.

பாக்டீரியாக்கள் முதன்முதலில் 1676 ஆம் ஆண்டு அன்டன் வான் லீவன்ஹூக்  (Antonie  von  Leeuwenhoek ) என்பவரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. அவர் தனது ஒற்றை லென்ஸ் நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தி இவற்றை “animalcules” என அழைத்தார். பின்னர், கிறிஸ்டியன் எகிரன்பெர்க் (Christian Ehrenberg) என்பவர் 1828 ஆம் ஆண்டு “பாக்டீரியா” (கிரேக்க மொழியில் ‘little stick ‘ என்று பொருள்) என்ற பெயரை அறிமுகப்படுத்தினார். இவை மிகச் சிறிய அளவிலிருந்து (Mycoplasma போன்றவை) கண்களால் காணக்கூடிய அளவு பெரியதாக (Thiomargarita namibiensis) பல பரிமாணங்களில் காணப்படுகின்றன.

பாக்டீரியாக்களின் பரிணாம வளர்ச்சி

பாக்டீரியாக்கள் அர்கேயா (archaea) மற்றும் யூகேரியோட்களின் (eukaryotes) மூலப்பூர்வத்திலிருந்து பிரிந்து வந்தது என ஆராய்ச்சிகள் தெரிவிக்கின்றன. இவை முதலில் காற்றில்லாத (anaerobic) சூழ்நிலைகளில் வாழ்ந்தாலும், காலப்போக்கில் ஆக்ஸிஜன் அடிப்படையிலான உயிரியல் செயல்பாடுகளுக்கு தகுந்த முறையில் தங்களை மாற்றிக்கொண்டன. இதனால், ஒளிச்சேர்க்கை (photosynthesis) போன்ற புதிய செயல்முறைகள் உருவாக்கி, பூமியின் வளிமண்டலத்தில் ஆக்ஸிஜனை அதிகரிக்க உதவியது.

சயனோபாக்டீரியா (Cyanobacteria) எனப்படும் நீல-பச்சை நிறமுடைய பாக்டீரியா, உலகின் வரலாற்றை மாற்றிய முக்கிய உயிரினமாகும். இவை சூரிய ஒளியையும் நீரையும் பயன்படுத்தி, ஆக்சிஜனை உற்பத்தி செய்யும் ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறையை கண்டுபிடித்தன. இதனால் 2.5 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன் “மகா ஆக்சிஜனேஷன் நிகழ்வு” (Great Oxygenation Event) நிகழ்ந்தது, இது பூமியின் வளிமண்டலத்தை முழுமையாக மாற்றியது.

சயனோபாக்டீரியா உற்பத்தி செய்த ஆக்சிஜன், பல உயிரினங்களுக்கு விஷமாக இருந்தாலும், சில உயிரினங்கள் அதனை தாங்கி வளர்ந்தன. இதனால் உயிர்வளி சுவாசம் (Aerobic Respiration) எனப்படும் ஆக்சிஜனை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஆற்றல் உற்பத்தி முறை உருவானது. மேலும், சயனோபாக்டீரியா மற்ற உயிரணுக்களால் உட்கொள்ளப்பட்டு, பச்சை தாவரங்களின் முன்னோடி செல்களாக மாறியது.

இந்த பாக்டீரியா உருவாக்கிய ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறை பூமியில் வாழும் அனைத்து தாவரங்களுக்கும் அடிப்படையாக அமைந்தது. இன்றைய நிலத்தில், பூமியின் ஆக்சிஜனின் பாதியை தாவரங்களும் மற்றும் ஆல்கே (அல்கெ) போன்ற நீர்மூல தாவரங்களும் உற்பத்தி செய்கின்றன.

சயனோபாக்டீரியாவின் கண்டுபிடிப்பு மட்டுமின்றி, தற்போது பாக்டீரியாக்கள் மருந்துகள் உருவாக்கம், உணவுப் பாதுகாப்பு மற்றும் மரபணு தொழில்நுட்பங்களில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. இவை மனிதகுலத்தின் வளர்ச்சிக்கும் நவீன அறிவியல் கண்டுபிடிப்புகளுக்கும் அடித்தளமாக அமைந்துள்ளன.

The Bacteria That Revolutionized the World

பாக்டீரியா ஆராய்ச்சியில் சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள்

இன்று  விஞ்ஞானிகள் பாக்டீரியாக்களின் பல்வேறு புதிய அம்சங்களை ஆராய்ந்து வருகின்றனர்:

உதாரணமாக, குடல் நுண்ணுயிரிகளின் தாக்கம் மற்றும் அவை மனித உடலின் நோய் எதிர்ப்பு சக்தியை எப்படி பாதிக்கின்றன என்பதைப் பற்றிய புதிய தகவல்கள் வெளியாகின்றன. பாக்டீரியாக்களுக்கு எதிரான மருந்து எதிர்ப்பை சமாளிக்க புதிய மருந்து வகைகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன.மேலும் பாக்டீரியாக்களை அழிக்கும் வைரஸ்களை பயன்படுத்தி நோய்களை குணமாக்கும் புதிய வழிமுறைகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. இதை தவிர சுற்றுச்சூழல் சுத்திகரிப்பு முதல் மருந்து தயாரிப்பு வரை பல தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியில் பாக்டீரியாக்கள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. “Per- and polyfluoroalkyl substances or PFAS” போன்ற “நித்திய வேதிப்பொருட்களை” அழிக்கும் திறன் கொண்ட பாக்டீரியாக்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளன. மேலும், மின்சார உற்பத்தி மற்றும் கழிவுநீர் சுத்திகரிப்பு போன்ற துறைகளிலும் இவை பயன்படுகின்றன.

இவ்வாறு, பாக்டீரியாக்கள் பற்றிய அறிவியல் ஆராய்ச்சிகள் மனித வாழ்க்கையின் பல்வேறு துறைகளில் புதிய மாற்றங்களை ஏற்படுத்துகின்றன. இந்த தகவல்கள் நம் அறிவைப் பெருக்க மட்டுமல்லாமல், இயற்கையின் ஆழ்ந்த ரகசியங்களை புரிந்துகொள்ளவும் உதவுகின்றன.

தியாகம், அச்சுறுத்தல்களுக்கு அப்பாற்பட்ட பாக்டீரியாவின் புதிய பக்கம்

கண்களுக்குப் புலப்படாத வாழ்க்கையின் கட்டமைப்பாளர்களான பாக்டீரியாக்கள், உயிரியல் விதிகளின்  புதிய அத்தியாயத்தை எழுதிக்கொண்டிருப்பதை நம்மில் பலர் அறிய மாட்டோம். மரணத்திற்குப் பிந்தைய தியாகம் முதல் “கண்ணாடி வாழ்க்கை” எனப்படும் எதிர்கால அச்சுறுத்தல்கள்வரை, சமீபத்திய கண்டுபிடிப்புகள் அவற்றின் ஆச்சரியகரமான சிக்கல்களை வெளிப்படுத்துகின்றன. இப்பதிவில் சிலவற்றை பார்ப்போம்.

இறப்பிலும் ஈயும் பாக்டீரியா வள்ளல்கள்

ஒரு புரட்சிகரமான ஆய்வில், சில பாக்டீரியாக்கள் (E. coli போன்றவை) இறந்த பிறகும் தங்கள் சமூகத்திற்கு சேவை செய்யும் திறனை விஞ்ஞானிகள் கண்டுபிடித்துள்ளனர். இந்த மைக்ரோப்கள் (microbes) தங்கள் செல்களின் கூறுகளை ஊட்டச்சத்துகளாக மாற்றும் என்சைம்களை உருவாக்குகின்றன, இது அருகிலுள்ள செல்களுக்கு (பெரும்பாலும் அவர்களின் மரபணு உறவுகளுக்கு) ஊட்டமாக செயல்படுகிறது. இறப்பு வெறும் அழுகலாக இல்லாமல், உயிர் நிலைத்திருக்கும் ஒரு செயல்முறையாகவும் மற்றும் இயற்கைத் தாங்குதன்மையின் முக்கியத்துவத்துவமாகவும் இருக்க முடியும் என்பதை வலியுறுத்துகிறது.

இந்த ஆய்வு மரணத்தின் மீது நாம் கொண்ட பார்வையை மாற்றுவதோடு, உயிரியல் வளர்ச்சியின் புதிய பரிமாணங்களை வெளிப்படுத்துகிறது.

Bacteria evolved to help neighboring cells after death, new research reveals : https://phys.org/news/2025-02-bacteria-evolved-neighboring-cells-death.html

கண்ணாடி வாழ்க்கை (Mirror Life)

சர்க்கரைகள் மற்றும் மாவுச்சத்துக்களின் கட்டுமானத் தொகுதி குளுக்கோஸ் ஆகும். நமது உணவு மற்றும் உடலில் உள்ள குளுக்கோஸ் சில நேரங்களில் D-குளுக்கோஸ் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இதன் சரியான கண்ணாடிப் பிரதிபலிப்பான (இடது கை, வலது கை போல்) ஒரு மூலக்கூறும் உள்ளது, அது L -குளுக்கோஸ் ஆகும்.

நீர் அல்லது க்ளிசரால் போன்ற மூலக்கூறுகள் சமச்சீராக இருப்பதால், அவற்றின் “இடது கை” மற்றும் “வலது கை” பதிப்புகளுக்கு இடையில் எந்த வேறுபாடும் இல்லை. ஆனால் குளுக்கோஸைப் போலவே, பலவற்றிலும் இந்த சமச்சீரற்ற தன்மை உள்ளது, இது அவர்களுக்கு ஒரு பிரதிபலிப்பு இரட்டையரை அளிக்கிறது. இத்தகைய சமச்சீரற்ற மூலக்கூறுகள் கைரல் (chiral) என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

கைரல் மூலக்கூறுகளில் குளுக்கோஸ் மட்டுமல்ல, புரதங்கள், டிஎன்ஏ மற்றும் ஆர்என்ஏ ஆகியவை அடங்கும். சுருக்கமாக, வாழ்க்கை கைரல் ஆகும். பாக்டீரியா முதல் மனிதர்கள் வரை பூமியில் உள்ள அனைத்து உயிரினங்களும், நமது பொதுவான உயிரியல் வம்சாவளியை பிரதிபலிக்கும் பொருந்தக்கூடிய கைராலிட்டியைக் (chirality) கொண்டுள்ளன: அனைத்து செல்களும் இடது கை அமினோ அமிலங்கள், வலது கை நியூக்ளியோடைடுகள் போன்றவற்றைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஆனால் ஒரு முழு செல், உயிரினம் அல்லது சுற்றுச்சூழல் அமைப்பு ஒவ்வொரு வகை மூலக்கூறுக்கும் எதிர் கைராலிட்டியுடன் இருக்க முடியாது. ஏன் என்பதற்கான காரணம் தெரியவில்லை. அதை “கண்ணாடி வாழ்க்கை” என்று அழைக்கலாம்.

கண்ணாடி வாழ்க்கை, பூமியின் வாழ்க்கையுடன் விசித்திரமான வழிகளில் தொடர்பு கொள்ளும், ஏனென்றால் நம் உடலில் உள்ள ஒவ்வொரு துணை அமைப்பும் பூமியின் கைராலிட்டிக்கு இசைவானது. புரதங்கள் மற்ற மூலக்கூறுகளுக்கு பொருந்தும் வகையில் பரிணமித்தன, மேலும் உங்கள் இடது காலணி உங்கள் வலது பாதத்திற்கு பொருந்தும் விதத்தில் ஒரு கண்ணாடி மூலக்கூறுக்கும் பொருந்தும். உதாரணமாக, கண்ணாடி உணவு, விலங்குகளுக்கு குறைவாக ஜீரணிக்கப்படலாம், ஏனெனில் நமது உணவை உடைக்கும் என்ஜைம்ஸ் கைரல் ஆகும். மேலும், முக்கியமாக, பூமியில்  உள்ள ஒவ்வொரு உயிரினத்தின் நோயெதிர்ப்பு மண்டலத்திற்கும் கண்ணாடி செல்கள் பெரும்பாலும் கண்ணுக்குத் தெரியாமல் இருக்கலாம்.

பாக்டீரியாவின் இயற்கை பரிணாம வளர்ச்சி ஆச்சரியமானது என்றாலும், மனிதர்களின் புதுமைகள் சில அபாயங்களை உருவாக்குகின்றன. “கண்ணாடி பாக்டீரியா” எனப்படும் மாற்று மூலக்கூறு அமைப்புகளுடன் கூடிய செயற்கை உயிரினங்களை ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்க முயற்சிக்கின்றனர். இந்த கண்ணாடி பாக்டீரியாக்கள் நோய் எதிர்ப்பு மண்டலம் மற்றும் இயற்கை வேட்டையாளர்களால் கண்டுபிடிக்க முடியாமல் போகலாம், இது சுற்றுச்சூழல் மற்றும் மனித ஆரோக்கியத்திற்கு முன்னெப்போதிலும் இல்லாத அளவிலான அச்சுறுத்தலை ஏற்படுத்தும். இது இன்னும் கோட்பாட்டின் மட்டத்தில் இருந்தாலும், உலகளாவிய பாதிப்புகளுக்கான சாத்தியம் விஞ்ஞானிகளிடையே தீவிர நெறிமுறை விவாதங்களை தூண்டியுள்ளது.

https://www.scientificamerican.com/article/creating-mirror-life-could-be-disastrous-scientists-warn : Creating ‘Mirror Life’ Could Be Disastrous, Scientists Warn | Scientific American

உயிரினங்களை வடிவமைத்தல்: புதிய என்சைம்கள் மற்றும் அதற்கு மேல்

செயற்கை உயிரியல் (Synthetic Biology) முன்னேற்றங்கள், விஞ்ஞானிகளுக்கு  அடிப்படையில் புதிய என்சைம்களை வடிவமைக்க வழிவகுத்துள்ளன. இது கழிவுகளை மறுசுழற்சி செய்யவும் நிலைத்த உணவு உற்பத்திக்கான வாய்ப்புகளை திறக்கவும் உதவுகிறது. உதாரணமாக, கழிவுகளை உண்ணி அதை உண்ணக்கூடிய உணவுப் பொருட்களாக மாற்றும் பூஞ்சைகளைக் கொண்ட ஆராய்ச்சிகள் நடைபெற்று வருகின்றன. இந்த கண்டுபிடிப்புகள் தொழில்துறைகளை மாற்றக்கூடியவையாக இருந்தாலும், இயற்கையை பயன்படுத்துவதிலும் அதைப் பாதுகாப்பதிலும் உள்ள சமநிலையைப் பற்றிய பல கேள்விகளை எழுப்புகின்றன.

பாக்டீரியாவின் தியாகத்தைப் பாராட்டுவதோடு, செயற்கை வாழ்க்கையை ஆராய்வதிலும் நாம் கவனமாக இருக்க வேண்டும். இயற்கையின் சிக்கலான அமைப்புகள் ஒவ்வொரு கண்டுபிடிப்பும் வாக்குறுதியையும் அபாயத்தையும் கொண்டிருக்கும் என்பதை நமக்கு நினைவூட்டுகின்றன -இது வாழ்க்கையின் அடிப்படையான பாடமாகும்.

பொருளுலகில் நுண்ணுயிர்களின் சாகசம்

நாளைய நவீன உலகை, கற்பனையில் சிருஷ்டித்துப் பார்ப்போமா?  அங்கு கட்டிடங்கள் தானாகவே எழும்பு கின்றன, நவ நாகரீக ஆடைகள் நுண்ணுயிரிகளால் தயாரிக்கப்படுகின்றன, மற்றும் கழிவுகள் பயனுள்ள பொருட்களாக மாறுகின்றன. இது ஒரு மாயாஜாலம் இல்லை, பாக்டீரியாவிற்குப் பின்புலமாக இது தற்போது நடைபெற்றுக் கொண்டிருக்கிறது என்றால் ஆச்சரியமாக இல்லை!

மறுவாய்ப்புகளின் மூலம், சயனோபாக்டீரியா போன்ற நுண்ணுயிர்கள், சிறிய கட்டுமான தொழிலாளர்களாக செயல்படுகின்றன. இவை கார்பன் டைஆக்சைடு மற்றும் சூரிய ஒளியை உறிஞ்சிப் பயன்படுத்தி சிமெண்ட்டின் முக்கிய அம்சமான கால்சியம் கார்பனேட்டை உருவாக்குகின்றன. ஆராய்ச்சியாளர்கள் இவற்றை மணல் மற்றும் ஜெலட்டினுடன் கலந்து “உயிருள்ள செங்கற்கள்” உருவாக்குகிறார்கள். இந்த செங்கற்கள் வெறும் வலுவானவை மட்டுமல்ல—இவை பிளவுகளை சரிசெய்யவும், மாசுபாட்டை (கரிமத் தன்மயமாக்கம்) உறிஞ்சவும், மேலும் கூடுதலாக வளரவும் முடியும். ஒரு செங்கல்லை இரண்டாக பிளந்தாள், ஒவ்வொரு துண்டும் புதிய கற்களாக மாறுகிறது, கட்டுமானத்தைச் சிக்கனமாகவும் நிலைத்தன்மையுடனும் மாற்றுகிறது.

ஆனால் பாக்டீரியாக்கள் வீடுகளை மட்டுமல்ல, நவீன ஆடைகளைக்கூட சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்ததாக மாற்றுகின்றன. Modern Synthesis போன்ற நிறுவனங்கள் பாக்டீரியல் செல்லுலோஸைப் பயன்படுத்தி தோல் அல்லது நைலான் போன்ற துணிகளை தயாரிக்கின்றன. பாக்டீரியாக்களின் உணவு அல்லது ஆக்ஸிஜன் அளவுகளை மாற்றுவதன் மூலம், பல்வேறு அமைப்புகள் மற்றும் வண்ணங்களுடன் துணிகளை உருவாக்க முடிகிறது. இந்த பொருட்கள் இயற்கையாகவே குப்பையாக மாறிவிடும் (biodegradable), மேலும் பிளாஸ்டிக் கழிவுகளை குறைக்க உதவுகின்றன.

 Comamonas testosteroni என்ற நுண்ணுயிர்கள் இயற்கையான மறுசுழற்சி செய்பவர்கள். இவை பிளாஸ்டிக் மற்றும் செடியின் நார்களைப் போன்ற கடினமான பொருட்களையும் சுலபமாக ஜீரணித்து அதிலிருந்து புதிய பொருட்களை உருவாக்குகின்றன. இவற்றை பெரிய அளவிலான மறுசுழற்சி முறைகளில் பயன்படுத்துவதற்கான ஆராய்ச்சிகள் நடைபெற்று வருகின்றன.

இந்த “உயிருள்ள பொருட்கள்” எனப்படும் புதிய துறையில், பாக்டீரியாக்கள் வெறும் உயிரிகளாக இல்லாமல், ஒரு பசுமையான மற்றும் புத்திசாலியான எதிர்காலத்தை உருவாக்க உதவும் கூட்டாளிகளாக மாறிக்  கொண்டிருக்கிறார்கள் என்பது இன்றைய நிதர்சனம். இவ்வளவு சிறிய உயிரிகள் இவ்வளவு பெரிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் என்று யார் எதிர்பார்த்திருப்பார்கள்!