Raphidiopsis raciborskii
રેફિડિઓપ્સિસ રેસિબોર્સ્કી એ તાજા પાણીના સાયનોબેક્ટેરિયમ છે.) પરિચય આ બેક્ટેરિયમ એક જળચર પ્રકાશસંશ્લેષક બેક્ટેરિયા છે જે સાયનોબેક્ટેરિયાના વંશ સાથે સંબંધિત છે. તેઓ ટ્રાઇકોમ્સ તરીકે ઓળખાતા સાંકળવાળા તંતુઓથી બનેલા હોય છે જે મોર્ફોલોજીમાં વિવિધતા બતાવી શકે છે, જે લંબાઈમાં લગભગ 50-300 માઇક્રોમીટરથી અલગ હોય છે. આ બેક્ટેરિયા એક જાડી દિવાલ, નળાકાર, બીજકણ જેવી રચના પણ ઉત્પન્ન કરી શકે છે જેને અકિનેટિસ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જે આકારવિજ્ઞાનમાં વિવિધતા પણ દર્શાવે છે. આ પ્રજાતિના કેટલાક પ્રકારો ઘણા ઝેર ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ છે જે મનુષ્યને અસર કરે છેઃ સિલિન્ડ્રોસ્પર્મોપ્સિન, એનાટોક્સિન-એ અને સેક્સિટોક્સિન. આ પ્રથમ ઝેર, સિલિન્ડ્રોસ્પર્મોપ્સિન, મનુષ્યમાં યકૃત અને કિડનીને અસર કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે તેમજ સંપર્કમાં આવવા પર ત્વચાની હળવી પ્રતિક્રિયાઓનું કારણ બને છે. છેલ્લા બે ઝેર, એનાટોક્સિન-એ અને સેક્સિટોક્સિન, શેલફિશ ન્યુરોટોક્સિન હોવાનું માનવામાં આવે છે. સંશોધનોએ દર્શાવ્યું છે કે સી. રેસિબોર્સ્કી કુદરતી રીતે બ્યુટિલેટેડ હાઇડ્રોક્સિટોલુઈન, એક એન્ટીઑકિસડન્ટ, ફૂડ એડિટિવ અને ઔદ્યોગિક રસાયણનું ઉત્પાદન કરી શકે છે. ફિલોજેની ડોમેન-બેક્ટેરિયા જીવનના વૃક્ષમાં ત્રણ ક્ષેત્રો છેઃ બેક્ટેરિયા, આર્કિયા અને યુકેરીયોટા. કિંગડમ-બેક્ટેરિયા બેક્ટેરિયામાં પ્રોકેરીયોટિક સુક્ષ્મસજીવો હોય છે. તેઓ પૃથ્વી પર દેખાતા પ્રથમ જીવન સ્વરૂપોમાંના એક હતા અને વિવિધ પ્રકારના વસવાટોમાં દેખાય છે. ફાયલમ-સાયનોબેક્ટેરિયા આ ફાયલમ પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા ઊર્જા મેળવવાની તેમની ક્ષમતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તેમને ઘણીવાર વાદળી-લીલા શેવાળ કહેવામાં આવે છે, જે ગ્રીક મૂળના શબ્દ ક્યાનોસ પરથી ઉદ્ભવે છે, જેનો અર્થ વાદળી થાય છે. વર્ગ-સાયનોફિસી આ વર્ગમાં તાજા અને ખારા પાણીમાં જોવા મળતા પ્રકાશસંશ્લેષણ બેક્ટેરિયાનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં ક્લોરોફિલ એ અને ફાયકોબિલીન હોય છે. ક્રમ-નોસ્ટોકેલ્સ આ ક્રમમાં ફિલામેન્ટસ સ્વરૂપોના સાયનોબેક્ટેરિયાનો સમાવેશ થાય છે, કાં તો સરળ અથવા શાખાવાળા, જે બંને આવરણની અંદર એક જ દોરી અથવા બહુવિધ દોરી તરીકે જોવા મળે છે. કુટુંબ-નોસ્ટોકેસી સાયનોબેક્ટેરિયાનું આ કુટુંબ લાળ અથવા જિલેટીન આવરણમાં બંધ ફિલામેન્ટ આકારની વસાહતો બનાવે છે. તેમના વસવાટો તાજા પાણીથી માંડીને ખારા પાણીની સ્થિતિ સુધી વ્યાપક રીતે બદલાય છે. તેઓ ઘણીવાર પ્રકાશસંશ્લેષણ કરવા માટે તેમના કોષરસમાં પ્રકાશસંશ્લેષક રંજકદ્રવ્યો ધરાવે છે, જે કોષોને વાદળી-લીલો રંગ આપે છે. જીનસ-સિલિન્ડ્રોસ્પર્મોપ્સિસ ફિલામેન્ટસ સાયનોબેક્ટેરિયાની આ જાતિ પાર્થિવ અને જળચર વાતાવરણમાં જોવા મળે છે. પાર્થિવ ઇકોસિસ્ટમ્સમાં, સિલિન્ડ્રોસ્પર્મમ જમીનમાં જોવા મળે છે, જ્યારે જળચરમાં તે સામાન્ય રીતે જળચર છોડ પર પેરિફાયટનના ભાગ રૂપે ઉગે છે. ચોક્કસ જાતિ હેટેરોસિસ્ટસ (નાઇટ્રોજન-ફિક્સિંગ) સાયનોબેક્ટેરિયમ છે. પ્રજાતિઓ-સિલિન્ડ્રોસ્પર્મોપ્સિસ રેસિબોર્સ્કી ઇકોલોજી આ બેક્ટેરિયમ એ તાજા પાણીનું સાયનોબેક્ટેરિયમ છે જે ઘણીવાર ઉષ્ણકટિબંધીય પ્રદેશોમાં જોવા મળે છે પરંતુ તે ઉત્તર અમેરિકામાં સ્થિત ગ્રેટ લેક્સ જેવા વધુ સમશીતોષ્ણ સ્થળોએ પણ મળી શકે છે. બેક્ટેરિયમમાં વાતાવરણીય નાઇટ્રોજનને ઠીક કરવાની તેમજ ફોસ્ફરસને શોષવાની અને સંગ્રહિત કરવાની ક્ષમતા છે. આ ક્ષમતાઓ પાણીના ઊંડા જળાશયોમાં તેના અસ્તિત્વ માટે ફાયદાકારક છે જ્યાં તેને પ્રકાશ માટે સ્પર્ધા કરવી પડે છે. ઠંડા તાપમાન અથવા નીચા પોષક તત્ત્વો જેવા પર્યાવરણીય તણાવ હેઠળ બેક્ટેરિયા તેની બીજકણ જેવી રચના બનાવવાની ક્ષમતા ધરાવે છે જેને અકિનેટિસ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ અકિનેટ લાંબા સમય સુધી કાંપમાં ટકી શકે છે, અને એકવાર પાણીનું તાપમાન યોગ્ય સ્તરે વધે તે પછી તે અંકુરિત થઈ શકે છે. બેક્ટેરિયા 25-30 °C સુધીના તાપમાન, 80-121 μmol m-2s-1 ની પ્રકાશ તીવ્રતા અને 4 ગ્રામ L-1 NaCl ની મહત્તમ ખારાશની સાંદ્રતાને પસંદ કરે છે. બેક્ટેરિયાનું સ્તર સામાન્ય રીતે સમગ્ર ઉનાળા દરમિયાન પ્રમાણમાં ઓછું રહે છે, જો કે તે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં ખૂબ ઊંચી સાંદ્રતા સાથે સંકળાયેલ હોઈ શકે છે. આ પરિસ્થિતિઓમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ પ્રવાહ ઓછો; પાણીનું નીચું સ્તર; નાઇટ્રોજન અને ફોસ્ફરસનો ઓછો ગુણોત્તર; પાણીનું ઊંચું તાપમાન; સ્થિર થર્મલ સ્તરીકરણ; જાળવણીનો સમય વધવો; ઉચ્ચ પીએચ; સલ્ફેટની ઊંચી સાંદ્રતા; ઓછામાં ઓછા કેટલાક સ્તરોમાં એનોક્સિયા; ઉચ્ચ અસ્પષ્ટતા; ઉચ્ચ ઘટના ઇરેડિયેશન; અને નીચા મેક્રોફાઇટ બાયોમાસ. ઇતિહાસ એવું માનવામાં આવે છે કે બેક્ટેરિયમ ઉષ્ણકટિબંધીય અથવા ઉપ ઉષ્ણકટિબંધીય પ્રદેશોમાં ઉદ્દભવ્યું છે. જો કે, બેક્ટેરિયા તાજેતરમાં ઉત્તર અમેરિકાના ગ્રેટ લેક્સ જેવી વધુ સમશીતોષ્ણ આબોહવામાં મળી આવ્યા છે. ઉત્તર અમેરિકામાં જોવા મળતો સ્ટ્રેન દક્ષિણ અમેરિકામાં ઉદ્ભવ્યો હોવાનું માનવામાં આવે છે અને એવું માનવામાં આવે છે કે બેક્ટેરિયાના પર્યાવરણના વિસ્તરણ પાછળ આબોહવા પરિવર્તન એક પરિબળ છે. અત્યાર સુધી ગ્રેટ લેક્સમાં પ્રજાતિઓ હાજર હોવાની કોઈ દસ્તાવેજી અસરો જોવા મળી નથી. જો કે, આ બેક્ટેરિયમને યકૃતના નુકસાન અને પાણીના પુરવઠાના દૂષિત થયા પછી મનુષ્યમાં મૃત્યુ સાથે પણ જોડવામાં આવ્યું છે. તેને બ્રાઝિલમાં માછલીઓ મારવા, ઓસ્ટ્રેલિયામાં પશુઓના મૃત્યુ, ફ્લોરિડામાં ઝૂપ્લાંકટનમાં ઘટાડો, તેમજ કેટલીક શેલફિશની ઝેરી અસર સાથે પણ જોડવામાં આવ્યું છે, જે તે ક્રાવફિશ જેવા સજીવોમાં એકઠી કરે છે. નાઇટ્રોજન-ફિક્સેશન પાથવે સિલિન્ડ્રોસ્પર્મોપ્સિસ રેસિબોર્સ્કી એ ફિલામેન્ટસ સાયનોબેક્ટેરિયા છે જે વાતાવરણીય નાઇટ્રોજન (N2) ને એમોનિયા (NH3) માં રૂપાંતરિત કરીને નાઇટ્રોજનને ઠીક કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે, આમ તેને હેટેરોસિસ્ટ તરીકે અલગ પાડે છે. તે એન્ઝાઇમ નાઇટ્રોજનઝનો ઉપયોગ કરીને ડાઇનાઇટ્રોજન (N2) માંથી નાઇટ્રોજનને સ્થિર કરીને જૈવિક સંશ્લેષણ માટે ફિલામેન્ટમાં કોષોને નાઇટ્રોજન પ્રદાન કરે છે. સામાન્ય રીતે, નાઇટ્રોજન ઓક્સિજન દ્વારા નિષ્ક્રિય થાય છે, જે બેક્ટેરિયમને માઇક્રોએનારોબિક વાતાવરણમાં કામ કરવા માટે દબાણ કરે છે. હેટેરોસિસ્ટની અનન્ય રચના અને શરીરવિજ્ઞાન માટે જનીન અભિવ્યક્તિમાં વૈશ્વિક પરિવર્તનની જરૂર છે. આમાં વિવિધ પદ્ધતિઓનો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ તે મર્યાદિત નથીઃ ત્રણ વધારાની કોષ દિવાલોનું ઉત્પાદન, જેમાં ગ્લાયકોલિપિડમાંથી એકનો સમાવેશ થાય છે, જે ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરતા નાઇટ્રોજન અને નાઇટ્રોજન ફિક્સેશનમાં સામેલ અન્ય પ્રોટીન માટે હાઇડ્રોફોબિક અવરોધ બનાવે છે, ફોટોસિસ્ટમ II નું અધઃપતન, જે પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરતા ગ્લાયકોલિટિક ઉત્સેચકોનું ઓક્સિજન અપ-રેગ્યુલેશન ઉત્પન્ન કરે છે, જે સાયનોફિસિનથી બનેલા ધ્રુવીય પ્લગ ધરાવતા કોઈપણ બાકીના ઓક્સિજનને સાફ કરે છે, જે સેલ-ટુ-સેલ પ્રસરણને ધીમું કરે છે, સિલિન્ડ્રોસ્પર્મોપ્સિસ રેસિબોર્સ્કી પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા તેના નિશ્ચિત કાર્બનને મેળવે છે. પ્રકાશ પ્રણાલી II નો અભાવ સામાન્ય રીતે તેને પ્રકાશસંશ્લેષણ કરતા અટકાવે છે, પરંતુ વનસ્પતિ કોષો જરૂરી કાર્બોહાઈડ્રેટ્સ પ્રદાન કરે છે, જેને સુક્રોઝ માનવામાં આવે છે. સ્થિર કાર્બન અને નાઇટ્રોજન સ્રોતો ફિલામેન્ટમાં કોષો વચ્ચે ચેનલો દ્વારા વિનિમય થાય છે. સી. રેસિબોર્સ્કી ફોટોસિસ્ટમ I જાળવી રાખે છે, જે તેને ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન દ્વારા ATP ઉત્પન્ન કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ નાઇટ્રોજન સ્થિરીકરણ માર્ગને નિયંત્રિત કરવાની પદ્ધતિમાં પેટએસ તરીકે ઓળખાતા વિભેદનના અવરોધકના પ્રસરણનો સમાવેશ થતો હોવાનું માનવામાં આવે છે. હેટેરોસિસ્ટની રચના એમોનિયમ અથવા નાઇટ્રેટ જેવા નિશ્ચિત નાઇટ્રોજન સ્ત્રોતની હાજરીમાં અટકાવવામાં આવે છે. તેથી, જાળવણી હેટએન નામના એન્ઝાઇમ પર આધારિત છે. વૈકલ્પિક પદ્ધતિમાં ચોક્કસ છોડ સાથે સહજીવી સંબંધમાં પ્રવેશતા બેક્ટેરિયાનો સમાવેશ થાય છે. આવા સંબંધોમાં, બેક્ટેરિયા નાઇટ્રોજનની ઉપલબ્ધતાને પ્રતિસાદ આપતા નથી, પરંતુ છોડ દ્વારા ઉત્પાદિત સંકેતોને પ્રતિસાદ આપે છે. આ પદ્ધતિમાં, 60 ટકા કોષો હેટેરોસિસ્ટિક બની શકે છે, જે નિશ્ચિત કાર્બનના બદલામાં છોડને નિશ્ચિત નાઇટ્રોજન પ્રદાન કરે છે. પેથોજેનેસિસ જળ સંગ્રહિત જળાશયોમાં સાયનોબેક્ટેરિયાનો દેખાવ વધતો મહત્વનો બની રહ્યો છે અને તે નદીઓ અને પ્રવાહોના યુટ્રોફિકેશનમાં મુખ્ય પરિબળ છે. ઘણી વખત બેક્ટેરિયાની હાજરીની અસરો પશુધન અને વન્યજીવન તેમજ મનુષ્યો માટે ઝેરી હોઈ શકે છે. જોકે, તેની વાઈરલન્સની ચોક્કસ રીત હજુ પણ અજ્ઞાત છે. તે સંકુચિત કરવામાં આવ્યું છે કે તેનું વાઈરુલેન્સ મુખ્યત્વે હેપેટોટોક્સિક છે, જો કે કિડની જેવા અન્ય અંગો સામેલ હોઈ શકે છે. વસ્તીની ગતિશીલતા તે જાણીતું છે કે સિલિન્ડ્રોસ્પર્મોપ્સિસ રેસિબોર્સ્કીમાં આબોહવાની પરિસ્થિતિઓની વિશાળ શ્રેણીને સહન કરવાની ક્ષમતા છે. તેની અકિનેટ્સ ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતા સખત શિયાળાની પરિસ્થિતિઓમાં પણ અસ્તિત્વ ટકાવી રાખવાની ખાતરી આપે છે. વસ્તીની ગતિશીલતા તળાવના પાણીના તાપમાન અને પાણીની અંદર પ્રકાશની તીવ્રતા પર અને આમ આબોહવાની પરિસ્થિતિઓ પર ખૂબ નિર્ભર છે. તેથી, ભવિષ્યમાં તળાવના પાણીના તાપમાનમાં કોઈપણ વધારો સંભવતઃ યુટ્રોફિક તળાવોમાં સી. રેસિબોર્સ્કી વસ્તીના કદમાં વધારો તરફ દોરી જશે, જે પીવાના પાણીના પુરવઠા માટે જોખમ ઊભું કરશે. પામ આઇલેન્ડની ઘટના 1979માં, સિલિન્ડ્રોસ્પર્મોપ્સિસ રેસિબોર્સ્કીને પામ આઇલેન્ડ ખાતે ક્વીન્સલેન્ડના ઉત્તરીય દરિયાકાંઠે 148 લોકોમાં હેપેટોએન્ટેરાઇટિસ (હીપેટાઇટિસ જેવા યકૃતનો ચેપ) થવાનું કારણ માનવામાં આવ્યું હતું. પીવાના પાણીના દૂષણનું કારણ ટાપુના પીવાના પાણીના પુરવઠા, સોલોમન ડેમમાં કોપર સલ્ફેટની પ્રક્રિયા હતી. કોપર સલ્ફેટનો હેતુ ગાઢ શેવાળના મોરને નિયંત્રિત કરવાનો હતો. જો કે, કોપર સલ્ફેટ સાયનોબેક્ટેરિયાના લિસિસનું કારણ બને છે, જે કોઈપણ ઝેરી સેલ્યુલર ઘટકોના પ્રકાશન તરફ દોરી જાય છે. તપાસ પછી નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું કે દૂષિત પાણી સોલોમન ડેમનું હતું જ્યાં કોપર સલ્ફેટ લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું. આ તપાસ દરમિયાન જ સી. રેસિબોર્સ્કીને સૌપ્રથમ રોગકારક તરીકે ઓળખવામાં આવ્યો હતો. બ્યુટીલેટેડ હાઇડ્રોક્સિટોલુઈન સાયનોટોક્સિન સંદર્ભો નોસ્ટોકેલ્સ પણ જુઓ.