Physical factors affecting microbial life
জীবাণুগুলি তাদের শারীরিক পরিবেশের উপাদান যেমন তাপমাত্রা, বিকিরণ বা রাসায়নিকের সংস্পর্শে এসে ক্ষতিগ্রস্ত বা নিহত হতে পারে; এই প্রভাবগুলি প্রায়শই খাদ্য সুরক্ষার উদ্দেশ্যে প্যাথোজেন নিয়ন্ত্রণের প্রচেষ্টায় কাজে লাগানো যেতে পারে। বিকিরণ বিকিরণ হ 'ল কোবাল্ট-60 এবং সিজিয়াম-137, বা উচ্চ-শক্তি ইলেকট্রন এবং এক্স-রে দ্বারা নির্গত আয়নাইজিং গামা রশ্মির ব্যবহার, বিশেষত খাদ্য শিল্পে মাইক্রোবিয়াল প্যাথোজেনগুলিকে নিষ্ক্রিয় করতে। ডিইনোকোকাস রেডিওডিউরানস-এর মতো ব্যাকটেরিয়া বিশেষত বিকিরণ প্রতিরোধী, তবে প্যাথোজেনিক নয়। সক্রিয় জীবাণু, যেমন কোরিনেব্যাকটেরিয়াম অ্যাকোয়াটিকাম, সিউডোমোনাস পুটিডা, কমামোনাস অ্যাসিডোভোরানস, গ্লুকোনোব্যাক্টর সেরিনাস, মাইক্রোকক্কাস ডাইভারসাস এবং রোডোকোকাস রডোক্রাস, আইডাহো ন্যাশনাল ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যান্ড এনভায়রনমেন্টাল ল্যাবরেটরি (আইএনইইএল)-এর ব্যয় করা পারমাণবিক জ্বালানী সঞ্চয় পুল থেকে পুনরুদ্ধার করা হয়েছে। এই জীবাণুগুলি আবার নিয়ন্ত্রিত মাত্রায় বিকিরণের সংস্পর্শে আসে। সমস্ত প্রজাতি সামান্য ক্ষতি সহ দুর্বল বিকিরণ মাত্রা থেকে বেঁচে ছিল, যখন শুধুমাত্র গ্রাম-পজিটিভ প্রজাতি অনেক বড় মাত্রা থেকে বেঁচে ছিল। গ্রাম-পজিটিভ ব্যাকটেরিয়ার বীজকণাগুলিতে স্টোরেজ প্রোটিন থাকে যা ডি. এন. এ-র সাথে শক্তভাবে আবদ্ধ থাকে, সম্ভবত বিকিরণ ক্ষতির প্রতিরক্ষামূলক বাধা হিসাবে কাজ করে। আয়নাইজিং বিকিরণ প্রতিক্রিয়াশীল মুক্ত র্যাডিকেল তৈরি করে পরোক্ষভাবে কোষগুলিকে হত্যা করে। এই মুক্ত র্যাডিকেলগুলি কোষে সংবেদনশীল ম্যাক্রোমোলিকুলগুলিকে রাসায়নিকভাবে পরিবর্তন করতে পারে যার ফলে সেগুলি নিষ্ক্রিয় হয়ে যায়। কোষের বেশিরভাগ ম্যাক্রোমোলিকুল আয়নাইজিং বিকিরণ দ্বারা প্রভাবিত হয়, তবে ডিএনএ ম্যাক্রোমোলিকুলের ক্ষতি প্রায়শই কোষের মৃত্যুর কারণ হয়, কারণ ডিএনএতে প্রায়শই তার জিনের একটি অনুলিপি থাকে; অন্যদিকে, প্রোটিনের প্রায়শই বেশ কয়েকটি অনুলিপি থাকে যাতে একটির ক্ষতি কোষের মৃত্যুর দিকে পরিচালিত না করে এবং যে কোনও ক্ষেত্রে সর্বদা পুনরায় সংশ্লেষিত হতে পারে যদি ডিএনএ অক্ষত থাকে। অতিবেগুনী বিকিরণ এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে শিল্প ও ওষুধ উভয় ক্ষেত্রেই জীবাণুনাশক হিসাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে (অতিবেগুনী জীবাণুনাশক বিকিরণ দেখুন)। অতিবেগুনী রঙের ব্যবহার নিষ্ক্রিয়তা এবং মিউটেশন উদ্দীপক উভয় দিকেই পরিচালিত করে। একটি বিকিরিত এসচেরিচিয়া কোলাই জনসংখ্যার একটি কেস স্টাডিতে আলোর দ্বারা প্ররোচিত ব্যাকটেরিওফেজ-প্রতিরোধী মিউট্যান্টের ক্রমবর্ধমান সংখ্যা পাওয়া গেছে। ধাতব আয়ন (অলিগোডাইনামিক প্রভাব) কার্ল নাগেলি, একজন সুইস উদ্ভিদবিজ্ঞানী, 1893 সালে আবিষ্কার করেছিলেন যে বিভিন্ন ধাতুর আয়ন এবং তাদের মিশ্র ধাতু যেমন রূপা ও তামা, তবে পারদ, লোহা, সীসা, দস্তা, বিসমাথ, সোনা, অ্যালুমিনিয়াম এবং অন্যান্যগুলিও মাইক্রোবিয়াল এনজাইমগুলিকে বিকৃত করে এবং এইভাবে তাদের বিপাককে ব্যাহত করে মাইক্রোবিয়াল জীবনের উপর বিষাক্ত প্রভাব ফেলে। এই প্রভাবটি ভাইরাসগুলিতে নগণ্য কারণ তারা বিপাকীয়ভাবে সক্রিয় নয়। স্পন্দিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র (পি. ই. এফ) কোষে প্রয়োগ করা শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের স্পন্দনের ফলে তাদের ঝিল্লির ছিদ্র (তড়িৎ সংযোজন) তৈরি হয়, ফলস্বরূপ ঝিল্লির ব্যাপ্তিযোগ্যতা বৃদ্ধি পায় এবং কোষের জন্য রাসায়নিকের অবাঞ্ছিত স্থানান্তর ঘটে। কম তীব্রতার ডালের ফলে গৌণ বিপাকীয় পদার্থের উৎপাদন বৃদ্ধি পেতে পারে এবং প্রতিরোধ ক্ষমতা তৈরি হতে পারে। পি. ই. এফ চিকিৎসা অ্যাসিড এবং অন্যান্য তাপ সংবেদনশীল মাধ্যমে জীবাণু নিষ্ক্রিয় করার জন্য একটি পর্যাপ্ত প্রক্রিয়া, তবে অসম্পূর্ণ ধ্বংসের কারণে সহজাত প্রতিরোধের বিপদ রয়েছে। স্পন্দিত চৌম্বক ক্ষেত্র (পি. এম. এফ) 2004 সালের একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে ই. কোলাই স্পন্দিত চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রতি সংবেদনশীল যার বেঁচে থাকার সংখ্যা 10,000-এর মধ্যে 1। পি. ই. এফ-এর মতো কোষের দেয়ালগুলি ফলস্বরূপ কোষের মৃত্যুর সাথে ছিদ্রযুক্ত হয়ে যায়। ল্যাকটোপেরক্সিডেজ, লাইপেজ এবং ক্যাটালেজের মতো এনজাইমগুলি সহজেই নিষ্ক্রিয় হয়ে যায়, যদিও সংবেদনশীলতার বিভিন্ন মাত্রা থাকে। 2010 সালের একটি গবেষণায় স্ট্যাফিলোকক্কাস অরিয়াসের উপর পিএমএফ-এর প্রভাবের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করা হয়েছে। সম্প্রতি অবধি পরিষ্কার করা, কাটা, প্লাস্টিকের ঝালাই এবং চিকিৎসা থেরাপির জন্য উচ্চ শক্তির আল্ট্রাসাউন্ড ব্যবহার করা হত। উচ্চ শক্তির আল্ট্রাসাউন্ড একটি দরকারী সরঞ্জাম যা এর প্রয়োগের ক্ষেত্রে অত্যন্ত বহুমুখী। আল্ট্রাসাউন্ড তরল অণুগুলিকে কম্পিত করে তরল বা স্লারির মধ্যে ক্যাভিটেশন বুদ্বুদ তৈরি করে। এই বুদ্বুদগুলিতে 5000 কেলভিন তাপমাত্রা এবং 2000 বায়ুমণ্ডল পর্যন্ত চাপ নিয়মিতভাবে রেকর্ড করা হয়। ক্যাভিটেশন 2 মেগাহার্টজ পর্যন্ত শ্রবণযোগ্য পরিসীমা থেকে ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করে তৈরি করা যেতে পারে, সর্বোত্তম প্রায় 20 কিলোহার্টজ। অতিস্বনক উৎপাদনের জন্য একটি তরল মাধ্যম এবং আল্ট্রাসাউন্ডের একটি উৎস প্রয়োজন, সাধারণত একটি পাইজোইলেক্ট্রিক বা ম্যাগনেটস্ট্রিকটিভ ট্রান্সডিউসার থেকে। এই প্রক্রিয়াটি ই. কোলাই, সালমোনেলা, অ্যাসকারিস, জিয়ার্ডিয়া, ক্রিপ্টোস্পোরিডিয়াম সিস্ট, সায়ানোব্যাকটেরিয়া এবং পোলিওভাইরাস ধ্বংস করতে ব্যবহৃত হয়। এটি জৈব কীটনাশক ভাঙতেও সক্ষম। ডায়াগনস্টিক আল্ট্রাসাউন্ডে ব্যবহৃত ফ্রিকোয়েন্সিগুলি সাধারণত 2 থেকে 18 মেগাহার্টজের মধ্যে থাকে এবং কোষীয় ক্ষতির পরিমাণ বা ভ্রূণ স্ক্যানের দীর্ঘমেয়াদী প্রভাব সম্পর্কে অনিশ্চয়তা থেকে যায়। (মেডিকেল আল্ট্রাসনোগ্রাফি দেখুন) কম তাপমাত্রা হিমায়িত খাদ্যের গুণমান বজায় রাখার জন্য অনাদিকাল থেকেই ব্যবহার করা হয়ে আসছে। হিমায়িত তাপমাত্রা খাবারে অণুজীবের ক্ষয়কারী প্রভাবকে দমন করে, তবে কিছু প্যাথোজেনকে দীর্ঘ সময়ের জন্য অক্ষত রাখতে পারে। হিমায়িত হওয়া কিছু অণুজীবকে শারীরিক আঘাতের দ্বারা হত্যা করে, অন্যরা হিমায়িত হয়ে মারাত্মকভাবে আহত হয় এবং সংক্রামক হয়ে উঠতে পারে। উচ্চ আস্মোটিক গ্রেডিয়েন্ট সিরাপ, মধু, লবণাক্ত জল, অ্যালকোহল এবং ঘনীভূত চিনি বা লবণের দ্রবণ আস্মোটিক চাপের কারণে একটি অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল ক্রিয়া প্রদর্শন করে। সিরাপ এবং মধু পৃষ্ঠীয় এবং গভীর ক্ষতগুলির জন্য সাময়িক চিকিৎসা হিসাবে ব্যবহৃত হওয়ার দীর্ঘ ইতিহাস রয়েছে। কাঠের ধোঁয়া যৌগগুলি খাদ্য সংরক্ষণকারী হিসাবে কাজ করে। কাঠের ধোঁয়ায় পাওয়া ফেনল এবং ফেনোলিক যৌগগুলি অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট এবং অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল, যা ব্যাকটেরিয়ার বৃদ্ধিকে ধীর করে দেয়। কাঠের ধোঁয়ায় থাকা অন্যান্য অ্যান্টিমাইক্রোবিয়ালগুলির মধ্যে রয়েছে ফর্মালডিহাইড, অ্যাসিটিক অ্যাসিড এবং অন্যান্য জৈব অ্যাসিড, যা কাঠের ধোঁয়াকে কম পিএইচ দেয়-প্রায় 2.5। এই যৌগগুলির মধ্যে কয়েকটি মানুষের জন্যও বিষাক্ত এবং রান্নার কাজে পাওয়া পরিমাণে স্বাস্থ্যের উপর প্রভাব ফেলতে পারে। ওজোন অণুজীবগুলি ওজোন সংস্পর্শে আসার ফলে কার্যকারিতা হ্রাস পায় যা তাদের কোষ প্রাচীরের অখণ্ডতার সাথে আপস করে। গ্রাম-পজিটিভ জীবের তুলনায় গ্রাম-নেগেটিভ ব্যাকটেরিয়া ওজনের জন্য বেশি ঝুঁকিপূর্ণ। উচ্চ তাপমাত্রা (থার্মাইজেশন এবং পাস্তুরাইজেশন দেখুন) চরম তাপমাত্রা সক্রিয় এবং বিপাকীয় ভাইরাস এবং উদ্ভিজ্জ কোষগুলিকে ধ্বংস করে। জৈব অণু যেমন প্রোটিন, কার্বোহাইড্রেট, লিপিড এবং নিউক্লিক অ্যাসিড, সেইসাথে কোষের প্রাচীর এবং ঝিল্লি, যা কোষ বিপাকের ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, অতিরিক্ত তাপ দ্বারা ক্ষতিগ্রস্ত হয়। মানুষের খাওয়ার জন্য খাবার নিয়মিতভাবে বেকিং, ফুটানো এবং তাপমাত্রায় ভাজা করে গরম করা হয় যা বেশিরভাগ প্যাথোজেনকে ধ্বংস করে। তাপীয় প্রক্রিয়াগুলি প্রায়শই খাবারের গঠন, চেহারা এবং পুষ্টির মূল্যে অবাঞ্ছিত পরিবর্তন ঘটায়। অটোক্লেভগুলি বয়লিং পয়েন্টের চেয়ে বেশি উচ্চতায় বাষ্প উৎপন্ন করে এবং পরীক্ষাগারের কাঁচের জিনিসপত্র, অস্ত্রোপচারের যন্ত্রপাতি এবং ক্রমবর্ধমান শিল্পে চিকিৎসা বর্জ্য জীবাণুমুক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। জীবাণু ধ্বংস করার জন্য উচ্চ তাপমাত্রা ব্যবহার করার একটি অন্তর্নিহিত বিপদ হল অপর্যাপ্ত পদ্ধতির মাধ্যমে তাদের অসম্পূর্ণ ধ্বংস, যার ফলে তাপ প্রতিরোধী প্যাথোজেন তৈরি হওয়ার ঝুঁকি থাকে। উচ্চ চাপ (প্যাসকেলাইজেশন দেখুন) 700 এমপিএ (100,000 পিএসআই) পর্যন্ত খুব উচ্চ হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপের অধীনে জল লিস্টেরিয়া, ই. কোলাই এবং সালমোনেলার মতো প্যাথোজেনগুলিকে নিষ্ক্রিয় করে। খাদ্য শিল্পে তাপ চিকিত্সার চেয়ে উচ্চ চাপ প্রক্রিয়াকরণ (এইচপিপি) পছন্দ করা হয় কারণ এটি তাপীয় অবক্ষয়ের কারণে খাবারের মানের পরিবর্তন দূর করে, যার ফলে স্বাদ, গঠন, চেহারা এবং পুষ্টি আরও সতেজ হয়। প্রক্রিয়াকরণ সুবিধাজনকভাবে পরিবেষ্টিত বা রেফ্রিজারেশন তাপমাত্রায় হয়। চাপ (মাইক্রোবিয়াল) জীবনের জন্য একটি বাধা কিনা এই প্রশ্নটি আশ্চর্যজনকভাবে দীর্ঘ সময় ধরে যা ধরে নেওয়া হয়েছে তার বিপরীত। অনুরাগ শর্মা, একজন ভূ-রসায়নবিদ, জেমস স্কট, একজন মাইক্রোবায়োলজিস্ট, এবং ওয়াশিংটনের কার্নেগি ইনস্টিটিউশনের অন্যান্যরা ডায়মন্ড অ্যানভিল সেল নিয়ে একটি পরীক্ষা করেছিলেন এবং 1 গিগাপাস্কাল চাপের উপর মাইক্রোবিয়াল ক্রিয়াকলাপের উপর "সরাসরি পর্যবেক্ষণ" ব্যবহার করেছিলেন। তাদের লক্ষ্য ছিল জীবাণু পরীক্ষা করা এবং আবিষ্কার করা যে তারা কোন স্তরের চাপে জীবন প্রক্রিয়া পরিচালনা করতে পারে। পরীক্ষাগুলি 1.6 জিপিএ চাপ পর্যন্ত সঞ্চালিত হয়েছিল, যা পৃথিবীর পৃষ্ঠের চাপের 16,000 গুণেরও বেশি (পৃথিবীর পৃষ্ঠের চাপ 985 এইচপিএ)। ব্যাকটেরিয়া, বিশেষ করে এসচেরিচিয়া কোলাই এবং শেওয়ানেলা ওয়ানিডেনসিসের একটি দ্রবণ একটি ফিল্মে রেখে এবং ডি. এ. সি-তে রেখে পরীক্ষাটি শুরু হয়। এরপর চাপ 1.6 জিপিএ-তে উন্নীত করা হয়। যখন এই চাপের মধ্যে তোলা হয় এবং 30 ঘন্টার জন্য সেখানে রাখা হয়, তখন অন্তত 1 শতাংশ ব্যাকটেরিয়া বেঁচে থাকে। পরীক্ষকরা তারপর দ্রবণে একটি রঞ্জক যোগ করেন এবং ইন-সিটু রমন স্পেকট্রোস্কোপি ব্যবহার করে গঠনমূলক বিপাক পর্যবেক্ষণ করেন। যদি কোষগুলি চেপে থেকে বেঁচে যায় এবং জীবন প্রক্রিয়াগুলি পরিচালনা করতে সক্ষম হয়, বিশেষত ফরমেট ভেঙে ফেললে, রঙটি পরিষ্কার হয়ে যাবে। 1. 6 জিপিএ এত বড় চাপ যে পরীক্ষার সময় ডি. এ. সি দ্রবণটিকে বরফ-4, একটি কক্ষ-তাপমাত্রার বরফে পরিণত করে। যখন ব্যাকটেরিয়া বরফের মধ্যে ফরমেটকে ভেঙে দেয়, তখন রাসায়নিক বিক্রিয়ার কারণে তরল পকেট তৈরি হয়। ব্যাকটেরিয়াগুলি তাদের লেজ দিয়ে ডি. এ. সি-র পৃষ্ঠে আঁকড়ে থাকতে সক্ষম হয়েছিল। এই অগ্রগামী পরীক্ষার সঙ্গে কিছু সংশয় নথিভুক্ত করা হয়েছিল। ক্যালিফোর্নিয়ার লা জোলায় স্ক্রিপস ইনস্টিটিউট অফ ওশানোগ্রাফির একজন সমুদ্রবিজ্ঞানী আর্ট ইয়ায়ানোসের মতে, কোনও জীবকে কেবল তখনই জীবিত হিসাবে বিবেচনা করা উচিত যদি সে পুনরুত্পাদন করতে পারে। ডিএসি পরীক্ষার আরেকটি সমস্যা হল যে যখন উচ্চ চাপ দেখা দেয়, তখন সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রা উপস্থিত থাকে, কিন্তু এই পরীক্ষায় তা ছিল না। এই পরীক্ষাটি কক্ষ-তাপমাত্রায় করা হয়েছিল। যাইহোক, পরীক্ষাগুলিতে উচ্চ তাপমাত্রার ইচ্ছাকৃত অভাব জীবনের উপর চাপের প্রকৃত প্রভাবগুলিকে বিচ্ছিন্ন করে দেয় এবং ফলাফলগুলি স্পষ্টভাবে নির্দেশ করে যে জীবন মূলত চাপ অসংবেদনশীল। স্বাধীন গবেষণা গোষ্ঠীগুলির নতুন ফলাফলগুলি শর্মা ও অন্যান্যদের বৈধতা দেখিয়েছে। (2002) কাজ। এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ যা পরীক্ষার মাধ্যমে পরিবেশগত চরমপন্থা অধ্যয়নের পুরানো সমস্যার জন্য একটি নতুন পদ্ধতির প্রয়োজনীয়তার কথা পুনর্ব্যক্ত করে। মাইক্রোবিয়াল জীবন 600 এমপিএ পর্যন্ত চাপ থেকে বাঁচতে পারে কিনা তা নিয়ে কার্যত কোনও বিতর্ক নেই, যা গত দশক বা তারও বেশি সময় ধরে বেশ কয়েকটি ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা প্রকাশনার মাধ্যমে বৈধ বলে দেখানো হয়েছে। শর্মা ও অন্যান্যদের এই দৃষ্টিভঙ্গিতে কী তাৎপর্যপূর্ণ। 2002 সালের কাজ হল চরম পরিস্থিতিতে সিস্টেমগুলি পর্যবেক্ষণ করার সুন্দরভাবে সোজা ক্ষমতা যা তখন থেকে প্রযুক্তিগতভাবে অ্যাক্সেসযোগ্য ছিল না। যদিও পরীক্ষাটি সরলতা এবং কমনীয়তা দেখায়, ফলাফলগুলি অপ্রত্যাশিত নয় এবং বেশিরভাগ জৈব-প্রাকৃতিক মডেলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এই অভিনব পদ্ধতিটি কেবল একটি বৈজ্ঞানিক ভিত্তি প্রদান করে নয়, অ-পরিবেষ্টিত জীববিজ্ঞান এবং জৈব ব্যবস্থার উপর ভবিষ্যতের কাজের জন্য প্রযুক্তিগত সম্ভাব্যতা স্থাপন করে অ-পরিবেষ্টিত পরিস্থিতিতে অণুজীববিজ্ঞানের উপর ভবিষ্যতের কাজের ভিত্তি স্থাপন করে। উচ্চ ত্বরণ ব্যাকটেরিয়াল কোষের পৃষ্ঠতল সেন্ট্রিফিউজগুলিতে প্রাপ্ত ত্বরণ শক্তির দ্বারা ক্ষতিগ্রস্ত হতে পারে। ল্যাবরেটরি সেন্ট্রিফিউজগুলি নিয়মিতভাবে 5000-15000 জি অর্জন করে, এমন একটি পদ্ধতি যা প্রায়শই জীবাণুগুলির একটি উল্লেখযোগ্য অংশকে হত্যা করে, বিশেষত যদি তারা তাদের সূচকীয় বৃদ্ধির পর্যায়ে থাকে। আরও দেখুন ড্রাগ প্রতিরোধ খাদ্য সংরক্ষণ রেফারেন্স বাহ্যিক লিঙ্ক বৈজ্ঞানিক উৎস ও আইন-শারীরিক হস্তক্ষেপ সরঞ্জাম ক্লিনিকাল প্যাথলজি ব্যাকটেরিয়োলজি