Sporosarcina pasteurii
સ્પોરોસાર્સિના પેસ્ટુરી, જે અગાઉ જૂના વર્ગીકરણમાંથી બેસિલસ પેસ્ટુરી તરીકે ઓળખાતું હતું, તે એક ગ્રામ પોઝિટિવ બેક્ટેરિયમ છે, જે કેલ્શિયમ સ્ત્રોત અને યુરિયાને આપવામાં આવે તો કેલ્સાઇટને અવક્ષેપિત કરવાની અને રેતીને મજબૂત કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે; માઇક્રોબાયોલોજીકલ પ્રેરિત કેલ્સાઇટ વરસાદ (એમ. આઈ. સી. પી.) અથવા જૈવિક સિમેન્ટેશનની પ્રક્રિયા દ્વારા. એસ. પેસ્ટુરીનો ઉપયોગ પર્યાવરણીય રીતે મજબૂત જૈવિક બાંધકામ સામગ્રી તરીકે કરવાની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે. સંશોધકોએ પ્લાસ્ટિક અને સખત ખનિજો સાથે જોડાણમાં બેક્ટેરિયાનો અભ્યાસ કર્યો; હાડકાં કરતાં મજબૂત સામગ્રી બનાવે છે. તે સામાન્ય રીતે એમ. આઈ. સી. પી. માટે વપરાય છે કારણ કે તે બિન-રોગકારક છે અને ઉચ્ચ માત્રામાં એન્ઝાઇમ યુરેઝ ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ છે જે યુરિયાને કાર્બોનેટ અને એમોનિયામાં હાઇડ્રોલાઇઝ કરે છે. ફિઝિયોલોજી એસ. પેસ્ટુરી એ ગ્રામ પોઝિટિવ બેક્ટેરિયમ છે જે પ્રકૃતિમાં લાકડી જેવો આકાર ધરાવે છે. તે તેના અસ્તિત્વને વધારવા માટે યોગ્ય પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓમાં એન્ડોસ્પોર્સ બનાવવાની ક્ષમતા ધરાવે છે, જે તેના બેસિલસ વર્ગની લાક્ષણિકતા છે. તેની પહોળાઈ 0.5 થી 1.2 માઈક્રોન અને લંબાઈ 1.3 થી 4 માઈક્રોન છે. કારણ કે તે આલ્કલીફાઇલ છે, તે pH 9-10 ના મૂળભૂત વાતાવરણમાં ખીલે છે. તે 11.2 ના પી. એચ. સુધી પ્રમાણમાં કઠોર પરિસ્થિતિઓમાં ટકી શકે છે. મેટાબોલિઝમ અને વૃદ્ધિ એસ. પેસ્ટુરી એ જમીનમાં જન્મેલા ફેકલ્ટેટિવ એનારોબ્સ છે જે હેટરોટ્રોફિક છે અને વૃદ્ધિ માટે યુરિયા અને એમોનિયમની જરૂર પડે છે. એમોનિયમનો ઉપયોગ સબસ્ટ્રેટ્સને કોષ પટલને પાર કરીને કોષમાં પ્રવેશવા દેવા માટે થાય છે. યુરિયાનો ઉપયોગ બેક્ટેરિયમ માટે નાઇટ્રોજન અને કાર્બન સ્ત્રોત તરીકે થાય છે. એસ. પેસ્ટુરી યુરિયાના હાઇડ્રોલિસિસને પ્રેરિત કરવામાં સક્ષમ છે અને યુરેસ એન્ઝાઇમનું ઉત્પાદન અને સ્ત્રાવ કરીને ઊર્જાના સ્ત્રોત તરીકે તેનો ઉપયોગ કરે છે. આ ઉત્સેચક યુરિયાને હાઇડ્રોલાઇઝ કરીને કાર્બોનેટ અને એમોનિયા બનાવે છે. આ હાઇડ્રોલિસિસ દરમિયાન, કેટલીક વધુ સ્વયંસ્ફુરિત પ્રતિક્રિયાઓ કરવામાં આવે છે. કાર્બામેટને કાર્બોનિક એસિડ અને એમોનિયામાં હાઇડ્રોલાઇઝ્ડ કરવામાં આવે છે અને પછી એમોનિયમ અને બાયકાર્બોનેટમાં હાઇડ્રોલાઇઝ્ડ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા પ્રતિક્રિયાના પીએચને 1-2 પીએચમાં વધારો કરવા માટેનું કારણ બને છે, જે પર્યાવરણને વધુ મૂળભૂત બનાવે છે જે આ ચોક્કસ બેક્ટેરિયમની વૃદ્ધિને પ્રોત્સાહન આપે છે. બાયોસિમેન્ટેશન માટે આ બેક્ટેરિયમના મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે આ પીએચ સાથે માધ્યમ જાળવવું ખર્ચાળ બની શકે છે. પરિબળોની વિશાળ શ્રેણી એસ. પેસ્ટુરીના વિકાસ દરને અસર કરી શકે છે. આમાં શ્રેષ્ઠ તાપમાન, પીએચ, યુરિયા સાંદ્રતા, બેક્ટેરિયાની ઘનતા, ઓક્સિજનનું સ્તર વગેરે શોધવાનો સમાવેશ થાય છે. એવું જાણવા મળ્યું છે કે મહત્તમ વધતું તાપમાન 30 ડિગ્રી સેલ્સિયસ છે, પરંતુ આ હાજર અન્ય પર્યાવરણીય પરિબળોથી સ્વતંત્ર છે. એસ. પેસ્ટુરી એ હેલોટોલરન્ટ હોવાથી, તેઓ જલીય ક્લોરાઇડ આયનોની ઓછી સાંદ્રતાની હાજરીમાં વૃદ્ધિ કરી શકે છે જે બેક્ટેરિયાના કોષના વિકાસને રોકવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં ઓછા હોય છે. આ MICP ઉપયોગ માટે આશાસ્પદ કાર્યક્રમો દર્શાવે છે. એસ. પેસ્ટુરી ડીએસએમ 33 એલ-મેથિઓનાઇન, એલ-સાયસ્ટીન, થાયમિન અને નિકોટિનિક એસિડ માટે ઓક્સોટ્રોફિક હોવાનું વર્ણવવામાં આવ્યું છે. જીનોમિક ગુણધર્મો એસ. પેસ્ટુરી એન. સી. ટી. સી. 4822 ના સમગ્ર જીનોમને અનુક્રમિત કરવામાં આવ્યો હતો અને એન. સી. બી. આઈ. જોડાણ નંબરઃ એન. ઝેડ. યુ. જી. વાય. ઝેડ01000000 હેઠળ અહેવાલ આપવામાં આવ્યો હતો. 3. 3 એમબીની રંગસૂત્ર લંબાઈ સાથે, તેમાં 3,036 પ્રોટીન કોડિંગ જનીનો હોય છે અને તેમાં 39.17% ની GC સામગ્રી હોય છે. જ્યારે જાણીતા કાર્યાત્મક જનીનો અને અજ્ઞાત જનીનોના ગુણોત્તરની ગણતરી કરવામાં આવે છે, ત્યારે બેક્ટેરિયમ પરિવહન, ચયાપચય અને અનુલેખન માટે સૌથી વધુ ગુણોત્તર દર્શાવે છે. આ કાર્યોનું ઊંચું પ્રમાણ યુરિયાને કાર્બોનેટ આયનોમાં રૂપાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે જે જૈવ-ખનિજીકરણ પ્રક્રિયા માટે જરૂરી છે. બેક્ટેરિયમમાં સાત ઓળખાયેલ જનીનો છે જે સીધા યુરેસ પ્રવૃત્તિ અને એસેમ્બલી સાથે પણ સંબંધિત છે, જેનો ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાં એસ. પેસ્ટુરીના મહત્તમ ઉપયોગ માટે યુરેસ ઉત્પાદનને મહત્તમ કરવા વિશેની સમજ આપવા માટે વધુ અભ્યાસ કરી શકાય છે. એમ. આઈ. સી. પી. એસ. પેસ્ટુરી સાથેના ઉપયોગોમાં યુરિયાને હાઇડ્રોલાઇઝ કરવાની અનન્ય ક્ષમતા હોય છે અને પ્રતિક્રિયાઓની શ્રેણી દ્વારા કાર્બોનેટ આયનો ઉત્પન્ન થાય છે. આ કોષ પટલ દ્વારા પુષ્કળ પ્રમાણમાં મૂત્ર સ્ત્રાવ કરીને કરવામાં આવે છે. જ્યારે બેક્ટેરિયમને કેલ્સાઇટ સમૃદ્ધ વાતાવરણમાં મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કાર્બોનેટ આયનો કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ અથવા બાયો-સિમેન્ટને અવક્ષેપિત કરવા માટે કેલ્શિયમ જેવા હકારાત્મક ધાતુના આયનો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો ઉપયોગ પછી અવક્ષેપ તરીકે થઈ શકે છે અથવા રેતીના કણોને એકસાથે સિમેન્ટ કરવા માટે કેલ્સાઇટ તરીકે સ્ફટિકીકરણ કરી શકાય છે. તેથી, જ્યારે કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ વાતાવરણમાં મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે એસ. પેસ્ટુરી ટકી રહેવા માટે સક્ષમ હોય છે કારણ કે તે હેલોટોલરન્ટ અને આલ્કલીફાઇલ્સ હોય છે. કઠોર ખનિજીકરણની પરિસ્થિતિઓ દરમિયાન બેક્ટેરિયા અકબંધ રહે છે, મજબૂત હોય છે અને નકારાત્મક સપાટી ચાર્જ ધરાવે છે, તેથી તેઓ એમ. આઈ. સી. પી. માટે સારા ન્યુક્લિએશન સાઇટ્સ તરીકે કામ કરે છે. બેક્ટેરિયમની નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ કોષ દિવાલ ખનિજો રચવા માટે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ કેટાયન માટે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું સ્થળ પ્રદાન કરે છે. આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની હદ કોષની સપાટીની લાક્ષણિકતાઓ, પેપ્ટિડોગ્લાયકેનની માત્રા, મુક્ત કાર્બોક્સિલનું મધ્યસ્થ સ્તર અને ટેઇકોઇક એસિડની ઉપલબ્ધતા સહિત વિવિધ પરિબળો પર આધાર રાખે છે. એસ. પેસ્ટુરી અત્યંત નકારાત્મક સપાટી ચાર્જ દર્શાવે છે જે અનુક્રમે-28,-26 અને-40.8 એમવી પર બિન-ખનિજ બેક્ટેરિયા ઇ. કોલી, એસ. ઓરેયસ અને બી. સબટિલિસની સરખામણીમાં-67 એમવીની તેની અત્યંત નકારાત્મક ઝીટા ક્ષમતામાં દર્શાવી શકાય છે. એમ. આઈ. સી. પી. માટે એસ. પેસ્ટુરીનો ઉપયોગ કરવા માટેના આ તમામ લાભો ઉપરાંત, અવિકસિત ઇજનેરી સ્કેલ-અપ, અનિચ્છનીય પેટા-ઉત્પાદનો, અનિયંત્રિત વૃદ્ધિ અથવા યુરિયા અથવા ઓક્સિજન સાંદ્રતા જેવી વૃદ્ધિની પરિસ્થિતિઓ પર નિર્ભરતા જેવી મર્યાદાઓ છે. વર્તમાન અને સંભવિત ઉપયોગો એસ. પેસ્ટુરીનો હેતુ કોંક્રિટ અથવા મોર્ટારની જેમ બાંધકામ સામગ્રીમાં સુધારો કરવાનો છે. કોંક્રિટ એ વિશ્વમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી સામગ્રીઓમાંની એક છે પરંતુ તે તિરાડો રચવા માટે સંવેદનશીલ છે જેને ઠીક કરવી ખર્ચાળ હોઈ શકે છે. એક ઉકેલ એ છે કે આ બેક્ટેરિયમને તિરાડોમાં દાખલ કરવું અને એકવાર તે એમ. આઈ. સી. પી. નો ઉપયોગ કરીને સક્રિય થાય. ખનિજો કાયમી પર્યાવરણને અનુકૂળ રીતે અંતરની રચના કરશે અને તેને સુધારશે. એક ગેરલાભ એ છે કે આ તકનીક માત્ર બાહ્ય સપાટીઓ માટે જ શક્ય છે જે પહોંચી શકાય છે. અન્ય ઉપયોગ કોંક્રિટના બાયો સેલ્ફ-હીલિંગમાં એસ. પેસ્ટુરીનો ઉપયોગ કરવાનો છે, જેમાં સૂક્ષ્મ તિરાડોને મટાડવા માટે કોંક્રિટની તૈયારી દરમિયાન બેક્ટેરિયમને કોંક્રિટ મેટ્રિક્સમાં લાગુ કરવાનો સમાવેશ થાય છે. આને ઓછામાં ઓછા માનવીય હસ્તક્ષેપનો ફાયદો છે અને ઉચ્ચ સંકોચક શક્તિ સાથે વધુ ટકાઉ કોંક્રિટ મળે છે. બાયો-મિનરલાઈઝેશન માટે આ બેક્ટેરિયમનો ઉપયોગ કરવાની એક મર્યાદા એ છે કે તે એક ફેકલ્ટેટિવ એનારોબ હોવા છતાં, ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં, બેક્ટેરિયમ યુરેઝ એનારોબિક રીતે સંશ્લેષણ કરવામાં અસમર્થ છે. ઓક્સિજનનો અભાવ એમ. આઈ. સી. પી. ને પણ અટકાવે છે કારણ કે તેની શરૂઆત ઓક્સિજન પર ભારે આધાર રાખે છે. તેથી, ઈન્જેક્શન સ્થાનથી દૂર અથવા ખૂબ ઊંડાણવાળા સ્થળોએ, વરસાદની સંભાવના ઓછી થાય છે. એક સંભવિત સુધારો એ છે કે બાયોસિમેન્ટમાં આ બેક્ટેરિયમને ઓક્સિજન મુક્ત કરનારા સંયોજનો (ઓઆરસી) સાથે જોડવું જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે જૈવ ઉપચાર અને જમીનમાંથી પ્રદૂષકોને દૂર કરવા માટે થાય છે. આ સંયોજન સાથે, ઓક્સિજનની અછત ઘટાડી શકાય છે અને એમ. આઈ. સી. પી. ને બેક્ટેરિયમ સાથે શ્રેષ્ઠ બનાવી શકાય છે. વર્તમાન એપ્લિકેશનોના કેટલાક ચોક્કસ ઉદાહરણોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ આર્કિટેક્ચરના વિદ્યાર્થી મેગ્નસ લાર્સનને તેમના પ્રોજેક્ટ "ડ્યૂન એન્ટી-ડેઝર્ટિફિકેશન આર્કિટેક્ચર, સોકોટો, નાઇજિરીયા" અને વસવાટયોગ્ય દિવાલની તેમની ડિઝાઇન માટે 2008 હોલસિમ એવોર્ડ "નેક્સ્ટ જનરેશન" આફ્રિકા મધ્ય પૂર્વ ક્ષેત્ર માટે પ્રથમ પુરસ્કાર મળ્યો હતો. લાર્સને પણ ટેડ ખાતે દરખાસ્ત રજૂ કરી હતી. રેલે, એન. સી. માં જિંજર ક્રિગ ડોઝિયરની અનન્ય બાયોટેકનોલોજી સ્ટાર્ટ-અપ કંપની, બાયોમેસનએ સ્પોરોસાર્કિના પેસ્ટુરી અને કુદરતી રીતે વિપુલ પ્રમાણમાં સામગ્રીમાંથી ઇંટો ઉગાડવાની પદ્ધતિ વિકસાવી છે. 2013માં આ કંપનીએ ક્રેડલ ટુ ક્રેડલ ઇનોવેશન ચેલેન્જ (જેમાં $125,000નું ઇનામ સામેલ હતું) અને ડચ પોસ્ટકોડ લોટરી ગ્રીન ચેલેન્જ (જેમાં 500,000 યુરોનું ઇનામ સામેલ હતું) જીતી હતી. વધુ સંભવિત ઉપયોગોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ ભૂકંપની સંભાવના ધરાવતા વિસ્તારોમાં દ્રવીકરણીય જમીનને મજબૂત કરવા માટે બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરો. બાયો-ઇંટો બનાવો ભેજવાળી જમીન અને ભેજવાળી જમીનને સ્થિર કરો ઇમારતોના વસવાટના દરમાં ઘટાડો હર્બિસાઇડના વિકલ્પ તરીકે કૃષિમાં નીંદણ નિયંત્રણ માટે અવરોધ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા ગંદાપાણીમાંથી ભારે ધાતુઓ દૂર કરો ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાં આ બેક્ટેરિયમનો ઉપયોગ કરવાની વિચારણાઓ સ્કેલ-અપ સંભવિતતા, આર્થિક શક્યતા, બેક્ટેરિયાની લાંબા ગાળાની સદ્ધરતા, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટની સંલગ્નતા વર્તણૂક અને બહુરૂપતા છે. ગ્રેટ ગ્રીન વોલ (આફ્રિકા) સંદર્ભો પણ જુઓ બાહ્ય કડીઓ મેગ્નસ લાર્સનઃ ટેકરાઓને સ્થાપત્યમાં ફેરવવા-ટેડ ખાતે લાર્સનનું પ્રવચન. બેકડાઇવ ખાતે સ્પોરોસાર્સિના પેસ્ટુરીનો પ્રકાર-2004માં વર્ણવેલ બેક્ટેરિયલ ડાયવર્સિટી મેટાડેટાબેઝ બેસિલેલ્સ પર્યાવરણીય માટી વિજ્ઞાન બેક્ટેરિયા