Sporosarcina pasteurii
اسپوروسارسینا پیسٹوری، جسے پہلے پرانی درجہ بندی سے بیسیلس پیسٹوری کے نام سے جانا جاتا تھا، ایک گرام مثبت جراثیم ہے جس میں کیلشیم کے منبع اور یوریا کو دیکھتے ہوئے کیلکائٹ کو تیز کرنے اور ریت کو مضبوط کرنے کی صلاحیت ہے۔ مائکروبیولوجی طور پر حوصلہ افزائی کیلکائٹ بارش (ایم آئی سی پی) یا حیاتیاتی سیمنٹشن کے عمل کے ذریعے۔ ایس پیسٹوری کو ماحولیاتی طور پر مضبوط حیاتیاتی تعمیراتی مواد کے طور پر استعمال کرنے کی تجویز پیش کی گئی ہے۔ محققین نے پلاسٹک اور سخت معدنیات کے ساتھ مل کر بیکٹیریا کا مطالعہ کیا جس سے ہڈی سے زیادہ مضبوط مواد بنتا ہے۔ یہ عام طور پر ایم آئی سی پی کے لیے استعمال ہوتا ہے کیونکہ یہ غیر پیتھوجینک ہے اور زیادہ مقدار میں انزائم یوریز پیدا کرنے کے قابل ہے جو یوریا کو کاربونیٹ اور امونیا میں ہائیڈرولائز کرتا ہے۔ فزیولوجی ایس پیسٹوری ایک گرام مثبت جراثیم ہے جو فطرت میں چھڑی کی شکل کا ہوتا ہے۔ اس میں اپنی بقا کو بڑھانے کے لیے صحیح ماحولیاتی حالات میں اینڈوسپورس بنانے کی صلاحیت ہے، جو اس کی بیسلس کلاس کی خصوصیت ہے۔ اس کے طول و عرض چوڑائی میں 0.0 سے 1.2 مائیکرون اور لمبائی میں 1.3 سے 4.0 مائیکرون ہوتے ہیں۔ چونکہ یہ ایک الکلفائل ہے، اس لیے یہ پی ایچ 9-10 کے بنیادی ماحول میں پھلتا پھولتا ہے۔ یہ 11.2 کے پی ایچ تک نسبتا سخت حالات میں زندہ رہ سکتا ہے۔ میٹابولزم اور گروتھ ایس پیسٹوری مٹی سے پیدا ہونے والے فیکلٹیٹو اینیروبس ہیں جو ہیٹروٹروفک ہوتے ہیں اور نشوونما کے لیے یوریا اور امونیم کی ضرورت ہوتی ہے۔ امونیم کا استعمال اس لیے کیا جاتا ہے تاکہ سبسٹریٹس سیل جھلی کو سیل میں عبور کر سکیں۔ یوریا کو جراثیم کے لیے نائٹروجن اور کاربن کے ذریعہ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ایس۔ پیسٹوری یوریا کے ہائیڈرولائسیس کو فروغ دینے کے قابل ہوتے ہیں اور اسے یوریز انزائم تیار اور خفیہ کرکے توانائی کے ذریعہ کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔ یہ انزائم یوریا کو ہائیڈرولائز کر کے کاربونیٹ اور امونیا بناتا ہے۔ اس ہائیڈرولیسس کے دوران، کچھ اور بے ساختہ رد عمل انجام دیے جاتے ہیں۔ کاربامیٹ کو کاربنک ایسڈ اور امونیا میں ہائیڈرولائز کیا جاتا ہے اور پھر امونیم اور بائی کاربونیٹ میں مزید ہائیڈرولائز کیا جاتا ہے۔ یہ عمل رد عمل کے پی ایچ کو 1 سے 2 پی ایچ بڑھانے کا سبب بنتا ہے، جس سے ماحول زیادہ بنیادی ہو جاتا ہے جو ان حالات کو فروغ دیتا ہے جن میں یہ مخصوص جراثیم پروان چڑھتا ہے۔ بائیو سیمنٹشن کے لیے اس جراثیم کی بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے اس پی ایچ کے ساتھ میڈیم کو برقرار رکھنا مہنگا ہو سکتا ہے۔ عوامل کی ایک وسیع رینج ایس پیسٹوری کی ترقی کی شرح کو متاثر کر سکتی ہے۔ اس میں زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت، پی ایچ، یوریا کا ارتکاز، جراثیم کی کثافت، آکسیجن کی سطح وغیرہ تلاش کرنا شامل ہے۔ یہ پایا گیا ہے کہ زیادہ سے زیادہ بڑھتا ہوا درجہ حرارت 30 ڈگری سیلسیس ہے، لیکن یہ موجود دیگر ماحولیاتی عوامل سے آزاد ہے۔ چونکہ ایس پیسٹوری ہیلوٹولرینٹ ہوتے ہیں، اس لیے وہ آبی کلورائڈ آئنوں کی کم تعداد کی موجودگی میں بڑھ سکتے ہیں جو بیکٹیریل خلیوں کی نشوونما کو روکنے کے لیے کافی کم ہوتے ہیں۔ یہ ایم آئی سی پی کے استعمال کے لیے امید افزا ایپلی کیشنز کو ظاہر کرتا ہے۔ ایس پیسٹوری ڈی ایس ایم 33 کو ایل-میتھیونائن، ایل-سسٹین، تھامین اور نیکوٹینک ایسڈ کے لیے آکسوٹروفک بتایا گیا ہے۔ جینومک خصوصیات ایس پیسٹوری این سی ٹی سی 4822 کے پورے جینوم کو ترتیب دیا گیا اور این سی بی آئی الحاق نمبر: NZ _ UGYZ01000000 کے تحت رپورٹ کیا گیا۔ 3. 3 ایم بی کروموسوم کی لمبائی کے ساتھ، اس میں 3,036 پروٹین کوڈنگ جین ہوتے ہیں اور اس میں جی سی مواد 39.17 ٪ ہوتا ہے۔ جب معلوم فعال جینوں اور نامعلوم جینوں کے تناسب کا حساب لگایا جاتا ہے، تو بیکٹیریا نقل و حمل، میٹابولزم اور نقل کے لیے سب سے زیادہ تناسب ظاہر کرتا ہے۔ ان افعال کا اعلی تناسب یوریا کو کاربونیٹ آئنوں میں تبدیل کرنے کی اجازت دیتا ہے جو بائیو منرلائزیشن کے عمل کے لیے ضروری ہے۔ جراثیم میں سات شناخت شدہ جین ہوتے ہیں جن کا براہ راست تعلق یوریز کی سرگرمی اور اسمبلی سے بھی ہوتا ہے، جن کا مزید مطالعہ صنعتی ایپلی کیشنز میں ایس پیسٹوری کے زیادہ سے زیادہ استعمال کے لیے یوریز کی پیداوار کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے بارے میں بصیرت دینے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ ایم آئی سی پی ایس پیسٹوری کے ساتھ ایپلی کیشنز میں یوریا کو ہائیڈرولائز کرنے کی منفرد صلاحیت ہوتی ہے اور رد عمل کے ایک سلسلے کے ذریعے کاربونیٹ آئن پیدا ہوتے ہیں۔ یہ سیل میمبرین کے ذریعے یوریز کی وافر مقدار کو خفیہ کرکے کیا جاتا ہے۔ جب جراثیم کو کیلکائٹ سے بھرپور ماحول میں رکھا جاتا ہے، تو منفی طور پر چارج شدہ کاربونیٹ آئن کیلشیم کاربونیٹ، یا بائیو سیمنٹ کو تیز کرنے کے لیے کیلشیم جیسے مثبت دھاتی آئنوں کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہیں۔ اس کے بعد کیلشیم کاربونیٹ کو تیز رفتار کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے یا ریت کے ذرات کو ایک ساتھ سیمنٹ کرنے کے لیے کیلکائٹ کے طور پر کرسٹلائز کیا جا سکتا ہے۔ لہذا، جب کیلشیم کلورائڈ کے ماحول میں ڈالا جاتا ہے، تو ایس۔ پیسٹوری زندہ رہنے کے قابل ہوتے ہیں کیونکہ وہ ہیلوٹولرینٹ اور الکلیفائل ہوتے ہیں۔ چونکہ بیکٹیریا سخت معدنیات کے حالات کے دوران برقرار رہتے ہیں، مضبوط ہوتے ہیں، اور منفی سطح چارج رکھتے ہیں، اس لیے وہ ایم آئی سی پی کے لیے اچھے نیوکلیئشن سائٹس کے طور پر کام کرتے ہیں۔ جراثیم کی منفی طور پر چارج شدہ خلیے کی دیوار مثبت طور پر چارج شدہ کیٹیشنوں کو معدنیات بنانے کے لیے تعامل کی جگہ فراہم کرتی ہے۔ اس تعامل کی حد مختلف عوامل پر منحصر ہوتی ہے جن میں خلیے کی سطح کی خصوصیات، پیپٹائڈوگلیکن کی مقدار، آزاد کاربوکسیل کی درمیانی سطح، اور ٹیکوک ایسڈ کی دستیابی شامل ہیں۔ ایس پیسٹوری ایک انتہائی منفی سطح چارج دکھاتا ہے جسے بالترتیب-28،-26 اور-40.8 ایم وی پر غیر معدنی بیکٹیریا ای کولی، ایس اوریئس اور بی سبٹیلس کے مقابلے میں-67 ایم وی کی اپنی انتہائی منفی زیٹا صلاحیت میں دکھایا جا سکتا ہے۔ ایم آئی سی پی کے لیے ایس پیسٹوری کے استعمال کے لیے ان تمام فوائد کے علاوہ، غیر ترقی یافتہ انجینئرنگ اسکیل اپ، ناپسندیدہ ضمنی مصنوعات، بے قابو نمو، یا یوریا یا آکسیجن کے ارتکاز جیسے ترقی کے حالات پر انحصار جیسی حدود ہیں۔ موجودہ اور ممکنہ ایپلی کیشنز ایس پیسٹوری کا مقصد کنکریٹ یا مارٹر کی طرح تعمیراتی مواد کو بہتر بنانا ہے۔ کنکریٹ دنیا میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والے مواد میں سے ایک ہے لیکن اس میں دراڑیں پڑنے کا خطرہ ہوتا ہے جسے ٹھیک کرنا مہنگا پڑ سکتا ہے۔ ایک حل یہ ہے کہ اس جراثیم کو دراڑوں میں ڈال دیا جائے اور ایک بار جب یہ ایم آئی سی پی کا استعمال کرتے ہوئے فعال ہو جائے۔ معدنیات مستقل ماحول دوست طریقے سے خلا کو بنائے گی اور اس کی مرمت کرے گی۔ ایک نقصان یہ ہے کہ یہ تکنیک صرف بیرونی سطحوں کے لیے ممکن ہے جو قابل رسائی ہوں۔ ایک اور ایپلی کیشن کنکریٹ کی بائیو سیلف ہیلنگ میں ایس پیسٹوری کا استعمال کرنا ہے جس میں مائیکرو کریکس کو ٹھیک کرنے کے لیے کنکریٹ کی تیاری کے دوران بیکٹیریم کو کنکریٹ میٹرکس میں لگانا شامل ہے۔ اس سے کم سے کم انسانی مداخلت کا فائدہ ہوتا ہے اور زیادہ کمپریسیو طاقت کے ساتھ زیادہ پائیدار کنکریٹ حاصل ہوتا ہے۔ بائیو منرلائزیشن کے لیے اس جراثیم کو استعمال کرنے کی ایک حد یہ ہے کہ اگرچہ یہ ایک فیکلٹیٹو اینیروب ہے، آکسیجن کی عدم موجودگی میں، جراثیم یوریز اینیروبک طور پر ترکیب کرنے سے قاصر ہے۔ آکسیجن کی کمی ایم آئی سی پی کو بھی روکتی ہے کیونکہ اس کی ابتدا آکسیجن پر بہت زیادہ انحصار کرتی ہے۔ لہذا، انجکشن کے مقام سے دور یا بہت گہرائی میں، بارش کا امکان کم ہو جاتا ہے۔ ایک ممکنہ حل یہ ہے کہ اس جراثیم کو بائیو سیمنٹ میں آکسیجن جاری کرنے والے مرکبات (او آر سی) کے ساتھ جوڑا جائے جو عام طور پر بائیو ریمیڈیشن اور مٹی سے آلودگیوں کو ہٹانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ اس امتزاج سے آکسیجن کی کمی کو کم کیا جا سکتا ہے اور ایم آئی سی پی کو جراثیم سے بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ موجودہ ایپلی کیشنز کی کچھ مخصوص مثالوں میں شامل ہیں: آرکیٹیکچر کے طالب علم میگنس لارسن نے اپنے پروجیکٹ "ڈیون اینٹی ڈیزرٹیفیکیشن آرکیٹیکچر، سوکوٹو، نائیجیریا" اور رہائش پزیر دیوار کے ڈیزائن کے لیے خطے افریقہ مشرق وسطی کے لیے 2008 کا ہولکم ایوارڈ "نیکسٹ جنریشن" پہلا انعام جیتا۔ لارسن نے بھی ٹی ای ڈی میں تجویز پیش کی۔ ادرک کریگ ڈوزیئر کی منفرد بائیوٹیکنالوجی اسٹارٹ اپ کمپنی، بائیو میسن، ریلی، این سی میں، نے سپوروسارسینا پیسٹوری اور قدرتی طور پر وافر مقدار میں موجود مواد سے اینٹیں اگانے کا ایک طریقہ تیار کیا ہے۔ 2013 میں اس کمپنی نے کریڈل ٹو کریڈل انوویشن چیلنج (جس میں 125,000 ڈالر کا انعام بھی شامل تھا) اور ڈچ پوسٹ کوڈ لاٹری گرین چیلنج (جس میں 500,000 یورو کا انعام بھی شامل تھا) جیتا۔ مزید ممکنہ ایپلی کیشنز میں شامل ہیں: زلزلوں کے شکار علاقوں میں مائع مٹی کو مستحکم کرنے کے لیے بیکٹیریا کا استعمال کریں۔ حیاتیاتی اینٹوں کی تشکیل دلدل اور دلدل کو مستحکم کریں عمارتوں کی آباد کاری کی شرح کو کم کریں زراعت میں گھاس پھوس پر قابو پانے کے لیے رکاوٹ کے طور پر استعمال ہونے والے گندے پانی سے بھاری دھاتوں کو ہٹائیں، جڑی بوٹیوں کی دوا کے متبادل کے طور پر اس جراثیم کو صنعتی ایپلی کیشنز میں استعمال کرنے پر غور کرنا پیمانے کی صلاحیت، معاشی فزیبلٹی، بیکٹیریا کی طویل مدتی عملداری، کیلشیم کاربونیٹ کا چپکنے والا طرز عمل اور پولیمورفزم ہے۔ گریٹ گرین وال (افریقہ) حوالہ جات بیرونی روابط میگنس لارسن: ٹیلوں کو فن تعمیر میں تبدیل کرنا-ٹی ای ڈی میں لارسن کی تقریر بھی دیکھیں۔ بیک ڈائیو میں سپوروسارسینا پیسٹوری کی قسم کا تناؤ-بیکٹیریل تنوع میٹا ڈیٹا بیس بیسیلس ماحولیاتی مٹی سائنس 2004 میں بیان کردہ بیکٹیریا