Physical factors affecting microbial life
جرثوموں کو ان کے جسمانی ماحول کے عناصر جیسے درجہ حرارت، تابکاری، یا کیمیکلز کی نمائش سے نقصان پہنچا یا ہلاک کیا جا سکتا ہے۔ ان اثرات کو پیتھوجینز پر قابو پانے کی کوششوں میں استعمال کیا جا سکتا ہے، اکثر فوڈ سیفٹی کے مقصد سے۔ تابکاری تابکاری مائکروبیل پیتھوجینز کو غیر فعال کرنے کے لیے کوبالٹ-60 اور سیزیم-137، یا ہائی انرجی الیکٹرانوں اور ایکس رے کے ذریعے خارج ہونے والی آئنائزنگ گاما شعاعوں کا استعمال ہے، خاص طور پر کھانے کی صنعت میں۔ ڈینوکوکس ریڈیوڈورانس جیسے بیکٹیریا خاص طور پر تابکاری کے خلاف مزاحم ہوتے ہیں، لیکن روگجنک نہیں ہوتے ہیں۔ فعال جرثومے، جیسے کورینبیکٹیریم ایکویٹیکم، سیوڈوموناس پوٹیڈا، کوماموناس ایسڈوورانس، گلوکونوبیکٹر سیرینس، مائیکروکوکس ڈائیورسس اور روڈوکوکس روڈوکروس، کو ایڈاہو نیشنل انجینئرنگ اینڈ انوائرمنٹل لیبارٹری (آئی این ای ای ایل) میں خرچ شدہ جوہری ایندھن ذخیرہ کرنے والے تالابوں سے بازیافت کیا گیا ہے۔ ان جرثوموں کو دوبارہ تابکاری کی کنٹرول شدہ خوراکوں کا سامنا کرنا پڑا۔ تمام انواع کم نقصان کے ساتھ تابکاری کی کمزور خوراکوں سے بچ گئیں، جبکہ صرف گرام مثبت انواع بہت بڑی خوراکوں سے بچ گئیں۔ گرام مثبت بیکٹیریا کے بیج اسٹوریج پروٹین پر مشتمل ہوتے ہیں جو ڈی این اے سے مضبوطی سے جڑے ہوتے ہیں، ممکنہ طور پر تابکاری کے نقصان کے لیے حفاظتی رکاوٹ کے طور پر کام کرتے ہیں۔ آئنائزنگ تابکاری رد عمل سے آزاد ریڈیکلز بنا کر بالواسطہ طور پر خلیوں کو مار دیتی ہے۔ یہ آزاد ریڈیکلز خلیے میں حساس میکرو مالیکیولز کو کیمیائی طور پر تبدیل کر سکتے ہیں جس کی وجہ سے وہ غیر فعال ہو جاتے ہیں۔ سیل کے زیادہ تر میکرو مالیکیولز آئنائزنگ ریڈی ایشن سے متاثر ہوتے ہیں، لیکن ڈی این اے میکرو مالیکیول کو پہنچنے والا نقصان اکثر سیل کی موت کا سبب بنتا ہے، کیونکہ ڈی این اے میں اکثر اس کے جینز کی صرف ایک کاپی ہوتی ہے ؛ دوسری طرف پروٹینز میں اکثر کئی کاپیاں ہوتی ہیں تاکہ کسی ایک کا نقصان سیل کی موت کا باعث نہ بنے، اور کسی بھی صورت میں ہمیشہ دوبارہ ترکیب کی جا سکتی ہے بشرطیکہ ڈی این اے برقرار رہے۔ بالائے بنفشی تابکاری کو صنعت اور ادویات دونوں نے ایک صدی سے زیادہ عرصے سے جراثیم کش کے طور پر استعمال کیا ہے (دیکھیں بالائے بنفشی جراثیم کش تابکاری)۔ بالائے بنفشی کا استعمال غیر فعال ہونے اور تغیرات کو متحرک کرنے دونوں کا باعث بنتا ہے۔ تابکاری والی ایسچریچیا کولی کی آبادی کے کیس اسٹڈی میں روشنی سے متاثر ہونے والے بیکٹیریوفیج مزاحم میوٹینٹس کی بڑھتی ہوئی تعداد پائی گئی۔ دھاتی آئن (اولیگوڈینامک اثر) کارل نیگلی، ایک سوئس نباتاتی ماہر، نے 1893 میں دریافت کیا کہ مختلف دھاتوں کے آئن اور ان کے مرکب جیسے چاندی اور تانبے، بلکہ پارہ، لوہا، سیسہ، زنک، بسمتھ، سونا، ایلومینیم اور دیگر بھی مائکروبیل انزائموں کو خراب کرکے مائکروبیل زندگی پر زہریلا اثر ڈالتے ہیں اور اس طرح ان کے میٹابولزم میں خلل ڈالتے ہیں۔ یہ اثر وائرس میں نہ ہونے کے برابر ہے کیونکہ وہ میٹابولک طور پر فعال نہیں ہوتے ہیں۔ پلسڈ الیکٹرک فیلڈز (پی ای ایف) خلیوں پر لگائی جانے والی مضبوط برقی فیلڈ دالوں کی وجہ سے ان کی جھلیوں میں سوراخ (الیکٹروپوریشن) پیدا ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں جھلی کی پارگمیتا میں اضافہ ہوتا ہے اور خلیے کے لیے کیمیکلز کی ناپسندیدہ منتقلی ہوتی ہے۔ کم شدت کی دالوں کے نتیجے میں ثانوی میٹابولائٹس کی پیداوار میں اضافہ اور مزاحمت کی تعمیر ہو سکتی ہے۔ پی ای ایف علاج ایسڈ اور دیگر تھرمو حساس ذرائع میں جرثوموں کو غیر فعال کرنے کے لیے ایک مناسب عمل ہے، لیکن نامکمل تباہی کی وجہ سے اس میں موروثی مزاحمت کے خطرات ہوتے ہیں۔ پلسڈ میگنیٹک فیلڈز (پی ایم ایف) 2004 کے ایک مطالعے سے پتہ چلا ہے کہ ای کولی پلسڈ مقناطیسی شعبوں کے لیے حساس ہے جس کی بقا کی تعداد 10,000 میں 1 ہے۔ جیسا کہ پی ای ایف خلیے کی دیواریں نتیجے میں خلیے کی موت کے ساتھ سوراخ دار بن جاتی ہیں۔ لیکٹوپیروکسائڈیز، لیپیز اور کیٹالیز جیسے انزائم آسانی سے غیر فعال ہو جاتے ہیں، حالانکہ حساسیت کی مختلف ڈگریوں کے ساتھ۔ 2010 کا ایک مطالعہ اسٹیفیلوکوکس اوریئس پر پی ایم ایف کے اثرات پر مرکوز تھا۔ ہائی پاور الٹراساؤنڈ حال ہی تک الٹراسونک سسٹم کا استعمال صفائی، کاٹنے، پلاسٹک کی ویلڈنگ اور طبی تھراپی میں کیا جاتا تھا۔ ہائی پاور الٹراساؤنڈ ایک مفید ٹول ہے جو اپنے استعمال میں انتہائی ورسٹائل ہے۔ الٹراساؤنڈ مائع یا سلری کے اندر مائع مالیکیولز کو ہلانے کا سبب بن کر خندق کے بلبلے پیدا کرتا ہے۔ ان بلبلوں میں 5000K کا درجہ حرارت اور 2000 تک کے ماحول کا دباؤ معمول کے مطابق ریکارڈ کیا جاتا ہے۔ کیویٹیشن 2 میگاہرٹز تک قابل سماعت رینج سے تعدد کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جا سکتا ہے، زیادہ سے زیادہ تقریبا 20 کلو ہرٹز پر ہے۔ الٹراسونکس پیدا کرنے کے لیے مائع میڈیم اور الٹراساؤنڈ کے منبع کی ضرورت ہوتی ہے، عام طور پر پیزو الیکٹرک یا میگنیٹوسٹریکٹو ٹرانسڈیوسر سے۔ یہ عمل ای کولی، سالمونیلا، ایسکیرس، جیارڈیا، کرپٹوسپوریڈیم سسٹ، سائانوبیکٹیریا اور پولیو وائرس کو تباہ کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہ نامیاتی کیڑے مار ادویات کو توڑنے کی بھی صلاحیت رکھتا ہے۔ تشخیصی الٹراساؤنڈ میں استعمال ہونے والی تعدد عام طور پر 2 اور 18 میگاہرٹز کے درمیان ہوتی ہے، اور سیلولر نقصان کی حد یا جنین اسکین کے طویل مدتی اثرات کے بارے میں غیر یقینی صورتحال برقرار رہتی ہے۔ (میڈیکل الٹراسونگرافی دیکھیں) کم درجہ حرارت منجمد کھانے کو اس کے معیار کو برقرار رکھنے کے لیے قدیم زمانے سے استعمال کیا جاتا رہا ہے۔ منجمد درجہ حرارت کھانے میں مائکروجنزموں کے خراب ہونے والے اثر کو روکتا ہے، لیکن کچھ پیتھوجینز کو طویل عرصے تک بغیر کسی نقصان کے بھی محفوظ رکھ سکتا ہے۔ منجمد ہونے سے کچھ خرد حیاتیات جسمانی صدمے سے ہلاک ہو جاتے ہیں، دوسرے منجمد ہونے سے شدید زخمی ہو جاتے ہیں، اور متعدی ہونے کے لیے صحت یاب ہو سکتے ہیں۔ اعلی آسموٹک گریڈینٹس شربت، شہد، نمکین پانی، الکحل اور مرتکز چینی یا نمک کے محلول آسموٹک دباؤ کی وجہ سے اینٹی بیکٹیریل ایکشن کو ظاہر کرتے ہیں۔ شربت اور شہد کی سطحی اور گہرے زخموں کے علاج کے طور پر استعمال ہونے کی ایک طویل تاریخ ہے۔ لکڑی کے دھوئیں کے مرکبات کھانے کے محافظ کے طور پر کام کرتے ہیں۔ لکڑی کے دھوئیں میں پائے جانے والے فینول اور فینولک مرکبات اینٹی آکسیڈنٹس اور اینٹی مائکروبیلز ہیں، جو بیکٹیریا کی نشوونما کو سست کرتے ہیں۔ لکڑی کے دھوئیں میں موجود دیگر اینٹی مائکروبیلز میں فارملڈیہائیڈ، ایسیٹک ایسڈ، اور دیگر نامیاتی ایسڈ شامل ہیں، جو لکڑی کے دھوئیں کو کم پی ایچ-تقریبا 2.5 دیتے ہیں۔ ان میں سے کچھ مرکبات لوگوں کے لیے بھی زہریلے ہوتے ہیں، اور کھانا پکانے کی ایپلی کیشنز میں پائی جانے والی مقدار میں صحت کے اثرات مرتب کر سکتے ہیں۔ اوزون مائکروجنزموں کو اوزون کے ساتھ رابطے پر عملداری میں کمی کا سامنا کرنا پڑتا ہے جو ان کی خلیے کی دیواروں کی سالمیت سے سمجھوتہ کرتا ہے۔ گرام منفی بیکٹیریا گرام مثبت حیاتیات کے مقابلے میں اوزون کے لیے زیادہ کمزور ہوتے ہیں۔ اعلی درجہ حرارت (تھرمائزیشن اور پاسچرائزیشن دیکھیں) انتہائی درجہ حرارت وائرس اور نباتاتی خلیوں کو تباہ کرتا ہے جو فعال اور میٹابولائزنگ ہوتے ہیں۔ نامیاتی مالیکیول جیسے پروٹین، کاربوہائیڈریٹ، لپڈ اور نیوکلک ایسڈ کے ساتھ ساتھ سیل والز اور جھلی، یہ سب سیل میٹابولزم میں اہم کردار ادا کرتے ہیں، ضرورت سے زیادہ گرمی سے نقصان پہنچتے ہیں۔ انسانی استعمال کے لیے کھانے کو معمول کے مطابق بیکنگ، ابال کر اور درجہ حرارت پر تلی کر گرم کیا جاتا ہے جو زیادہ تر پیتھوجینز کو تباہ کر دیتا ہے۔ تھرمل عمل اکثر کھانے کی ساخت، ظاہری شکل اور غذائیت کی قدر میں ناپسندیدہ تبدیلیوں کا سبب بنتے ہیں۔ آٹوکلیوز ابلتے مقام سے زیادہ پر بھاپ پیدا کرتے ہیں اور لیبارٹری کے شیشے کے برتنوں، جراحی کے آلات، اور بڑھتی ہوئی صنعت میں طبی فضلے کو جراثیم سے پاک کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ جرثوموں کو تباہ کرنے کے لیے اعلی درجہ حرارت کے استعمال میں ایک خطرہ موروثی ہے، ناکافی طریقہ کار کے ذریعے ان کی نامکمل تباہی جس کے نتیجے میں گرمی کے خلاف مزاحم پیتھوجینز پیدا ہونے کا خطرہ ہوتا ہے۔ ہائی پریشر (پاسکلائزیشن دیکھیں) 700 ایم پی اے (100,000 پی ایس آئی) تک کے بہت زیادہ ہائیڈروسٹیٹک پریشر کے تحت پانی لیسٹریا، ای کولی اور سالمونیلا جیسے پیتھوجینز کو غیر فعال کر دیتا ہے۔ فوڈ انڈسٹری میں گرمی کے علاج پر ہائی پریشر پروسیسنگ (ایچ پی پی) کو ترجیح دی جاتی ہے کیونکہ یہ تھرمل انحطاط کی وجہ سے کھانے کے معیار میں ہونے والی تبدیلیوں کو ختم کرتا ہے، جس کے نتیجے میں ذائقہ، ساخت، ظاہری شکل اور غذائیت تازہ ہوتی ہے۔ پروسیسنگ آسانی سے ماحول یا ریفریجریشن کے درجہ حرارت پر ہوتی ہے۔ یہ سوال کہ آیا دباؤ (مائکروبیل) زندگی میں رکاوٹ ہے حیرت انگیز طور پر اس کے برعکس ہے جو ایک طویل عرصے سے فرض کیا گیا ہے۔ انوراگ شرما، ایک جیو کیمسٹ، جیمز اسکاٹ، ایک مائیکرو بائیولوجسٹ، اور کارنیگی انسٹی ٹیوشن آف واشنگٹن کے دیگر افراد نے ڈائمنڈ انول سیل کے ساتھ ایک تجربہ کیا اور 1 گیگا پاسکل دباؤ سے زیادہ مائکروبیل سرگرمی پر "براہ راست مشاہدات" کا استعمال کیا۔ ان کا مقصد جرثوموں کی جانچ کرنا اور یہ دریافت کرنا تھا کہ وہ کس سطح کے دباؤ میں زندگی کے عمل کو انجام دے سکتے ہیں۔ یہ تجربات 1.6 جی پی اے دباؤ تک کیے گئے، جو کہ زمین کی سطح کے دباؤ سے 16,000 گنا زیادہ ہے (زمین کی سطح کا دباؤ 985 ایچ پی اے ہے)۔ اس تجربے کا آغاز بیکٹیریا، خاص طور پر ایسچریچیا کولی اور شیوانیلا ونائڈینسس کے محلول کو ایک فلم میں رکھ کر اور اسے ڈی اے سی میں رکھ کر ہوا۔ اس کے بعد دباؤ کو 1.6 جی پی اے تک بڑھا دیا گیا۔ جب اس دباؤ پر اٹھایا گیا اور 30 گھنٹے تک وہاں رکھا گیا تو کم از کم 1 فیصد بیکٹیریا زندہ بچ گئے۔ تجربہ کاروں نے پھر محلول میں ایک رنگ شامل کیا اور ان سیٹو رمن سپیکٹروسکوپی کا استعمال کرتے ہوئے فارمیٹ میٹابولزم کی بھی نگرانی کی۔ اگر خلیات نچوڑ سے بچ جاتے اور زندگی کے عمل کو انجام دینے کے قابل ہوتے، خاص طور پر فارمیٹ کو توڑنے کے قابل ہوتے، تو رنگ صاف ہو جاتا۔ 1. 6 جی پی اے اتنا بڑا دباؤ ہے کہ تجربے کے دوران ڈی اے سی نے محلول کو آئس-IV، کمرے کے درجہ حرارت کی برف میں تبدیل کر دیا۔ جب بیکٹیریا برف میں موجود فارمیٹ کو توڑ دیتے ہیں تو کیمیائی رد عمل کی وجہ سے مائع جیبیں بن جاتی ہیں۔ بیکٹیریا بھی اپنی دم سے ڈی اے سی کی سطح سے چپکنے کے قابل تھے۔ اس اہم تجربے کے ساتھ کچھ شکوک و شبہات درج کیے گئے تھے۔ کیلیفورنیا کے لا جولا میں سکریپس انسٹی ٹیوٹ آف اوشیانوگرافی کے ایک سمندری ماہر آرٹ یاانوس کے مطابق، کسی جاندار کو صرف اس صورت میں زندہ سمجھا جانا چاہیے جب وہ دوبارہ پیدا کر سکے۔ ڈی اے سی تجربے کے ساتھ ایک اور مسئلہ یہ ہے کہ جب زیادہ دباؤ ہوتا ہے تو عام طور پر زیادہ درجہ حرارت بھی موجود ہوتا ہے، لیکن اس تجربے میں ایسا نہیں تھا۔ یہ تجربہ کمرے کے درجہ حرارت پر کیا گیا تھا۔ تاہم، تجربات میں اعلی درجہ حرارت کی جان بوجھ کر کمی نے زندگی پر دباؤ کے حقیقی اثرات کو الگ کر دیا اور نتائج نے واضح طور پر زندگی کو بڑے پیمانے پر دباؤ کے غیر حساس ہونے کا اشارہ کیا۔ آزاد تحقیقی گروپوں کے نئے نتائج نے شرما اور دیگر کی صداقت کو ظاہر کیا ہے۔ (2002) کام۔ یہ ایک اہم قدم ہے جو تجربات کے ذریعے ماحولیاتی انتہاؤں کا مطالعہ کرنے کے پرانے مسئلے کے لیے ایک نئے نقطہ نظر کی ضرورت کا اعادہ کرتا ہے۔ عملی طور پر اس بات پر کوئی بحث نہیں ہے کہ آیا مائکروبیل زندگی 600 ایم پی اے تک کے دباؤ سے بچ سکتی ہے، جو کہ پچھلی دہائی یا اس سے زیادہ عرصے میں متعدد بکھرے ہوئے اشاعتوں کے ذریعے درست ثابت ہوئی ہے۔ شرما اور دیگر کے اس نقطہ نظر میں کیا اہم ہے۔ 2002 کا کام انتہائی حالات میں نظاموں کی نگرانی کرنے کی خوبصورت سیدھی سیدھی صلاحیت ہے جو اس کے بعد سے تکنیکی طور پر ناقابل رسائی رہے ہیں۔ اگرچہ یہ تجربہ سادگی اور خوبصورتی کو ظاہر کرتا ہے، لیکن نتائج غیر متوقع نہیں ہیں اور زیادہ تر بائیو فزیکل ماڈلز کے مطابق ہیں۔ یہ نیا نقطہ نظر نہ صرف ایک سائنسی بنیاد فراہم کرکے، بلکہ غیر ماحول حیاتیات اور نامیاتی نظاموں پر مستقبل کے کام کے لیے تکنیکی فزیبلٹی بھی پیش کرتے ہوئے غیر ماحول کے حالات میں مائکرو بائیولوجی پر مستقبل کے کام کی بنیاد رکھتا ہے۔ تیز رفتار بیکٹیریل سیل کی سطحوں کو سینٹری فیوجز میں حاصل ہونے والی تیز رفتار قوتوں سے نقصان پہنچ سکتا ہے۔ لیبارٹری سینٹری فیوجز معمول کے مطابق 5000-15000 g حاصل کرتے ہیں، یہ ایک ایسا طریقہ کار ہے جو اکثر جرثوموں کے کافی حصے کو مار دیتا ہے، خاص طور پر اگر وہ اپنے تیز رفتار نشوونما کے مرحلے میں ہوں۔ یہ بھی دیکھیں منشیات کے خلاف مزاحمت فوڈ پریزرویشن حوالہ جات بیرونی روابط سائنسی ذرائع اور قانون سازی-جسمانی مداخلت کا سامان کلینیکل پیتھولوجی بیکٹیریاولوجی