බැක්ටීරියා වල තිරස් ජාන හුවමාරුව
තිරස් ජාන හුවමාරුව (HGT) යනු ජීවීන් අතර ජානමය ද්රව්ය මාරු කිරීමේ ක්රියාවලිය වන අතර එය දෙමව්පියන්ගෙන් පැවතෙන්නන්ට (සිරස් අතට) උරුමය හරහා සිදු නොවේ, නමුත් විශේෂ හරහා පවා පුද්ගලයන් අතර "පැනීම" සිදු වේ. බැක්ටීරියා වලදී, HGT යනු වඩාත් වැදගත් පරිණාමීය යාන්ත්රණයකි, මන්ද එය අහඹු විකෘතියක් සහ ස්වාභාවික වරණය සඳහා දිගු කාලයක් බලා සිටීමෙන් තොරව බැක්ටීරියා වලට ඉක්මනින් නව ලක්ෂණ ලබා ගැනීමට ඉඩ සලසයි. එහි බලපෑම පුළුල් පරාසයක පවතී: ප්රතිජීවක ප්රතිරෝධය මතුවීම, රෝග කාරක වෛරසය වැඩි වීම, ආන්තික පරිසරවල ප්රයෝජනවත් නව පරිවෘත්තීය හැකියාවන් මතුවීම දක්වා.
බැක්ටීරියා සඳහා HGT වැදගත් වන්නේ ඇයි?
බැක්ටීරියා සාමාන්යයෙන් ද්විමය විඛණ්ඩනය මගින් අලිංගිකව ප්රජනනය කරයි. න්යායාත්මකව, මෙය බැක්ටීරියා ජානමය විචලනය විකෘති මත රඳා පැවතීමට ඉඩ සලසයි. කෙසේ වෙතත්, යථාර්ථයේ දී, බැක්ටීරියා වලට HGT හරහා ජාන "හුවමාරු" කළ හැකි අතර, එමඟින් කෙටි කාලයක් තුළ ජානමය විචලනය නාටකාකාර ලෙස වැඩි වේ. ප්රතිජීවක පැවතීම, පෝෂක ප්රභවයන්ගේ වෙනස්කම්, ධාරකයාගේ ප්රතිශක්තිකරණ පද්ධතියේ ප්රහාර හෝ අනෙකුත් ක්ෂුද්ර ජීවීන් සමඟ තරඟ කිරීම වැනි පාරිසරික ආතතීන්ට අනුවර්තනය වීමට බැක්ටීරියා වලට HGT උපකාරී වේ.
ජනගහන මට්ටමින්, HGT බැක්ටීරියා වලට විවිධ ප්රභවයන්ගෙන් උසස් ලක්ෂණ ඒකාබද්ධ කිරීමට ඉඩ සලසයි. උදාහරණයක් ලෙස, විෂ සහිත සංයෝග බිඳ දමන එන්සයිම කේතනය කරන ජාන දූෂිත ප්රදේශවල ජීවත් වන බැක්ටීරියා ප්රජාවන් අතර පැතිර යා හැක. සායනික සන්දර්භයක් තුළ, මෙය සැලකිය යුතු ගැටළුවක් මතු කරයි, මන්ද ප්රතිජීවක ප්රතිරෝධක ජානවලට ව්යාධිජනක නොවන බැක්ටීරියා වලින් ව්යාධිජනක බැක්ටීරියා වලට මාරු විය හැකි අතර එමඟින් ප්රතිකාර කිරීමට වඩා දුෂ්කර ආසාදන ඇති වේ.
තිරස් සහ සිරස් ජාන හුවමාරුව අතර වෙනස
සෛල බෙදීමේදී මව් සෛල වලින් දියණියගේ සෛල වෙත ජාන සම්ප්රේෂණය වන විට සිරස් ජාන හුවමාරුව සිදු වේ. රටාව සාපේක්ෂව "පවුල් ගස" වේ. ඊට වෙනස්ව, HGT යනු "ජාලයක්" වැනි ය, මන්ද ජාන විවිධ පරම්පරාවන් අතර ගමන් කළ හැකිය. එහි ප්රතිඵලයක් වශයෙන්, බැක්ටීරියා අතර ෆයිලොජෙනටික් සම්බන්ධතා සමහර විට තනි ජානයකින් තීරණය කිරීම දුෂ්කර ය, මන්ද ජානය වෙනත් ජීවියෙකුගෙන් ආරම්භ වී තිබිය හැකිය. බැක්ටීරියා ෆයිලොජෙනටික් විශ්ලේෂණයන් බොහෝ විට එකවර බහු ජාන භාවිතා කිරීමට හෝ නිශ්චිත, සාපේක්ෂව ගතානුගතික ජාන භාවිතා කිරීමට මෙය එක් හේතුවකි.
බැක්ටීරියා වල HGT හි ප්රධාන යාන්ත්රණ තුනක්
සම්භාව්ය වශයෙන්, බැක්ටීරියා වල HGT ප්රධාන යාන්ත්රණ තුනක් හරහා සිදු වේ: පරිවර්තනය, සම්ප්රේෂණය සහ සංයෝජන. ඒ සෑම එකක්ම විවිධ මාර්ග, අවශ්යතා සහ ජීව විද්යාත්මක බලපෑම් ඇත.
1. පරිවර්තනය: පරිසරයෙන් DNA ලබා ගැනීම
පරිවර්තනය යනු බැක්ටීරියා තම පරිසරයෙන් නිරුවත් DNA ලබාගෙන එය තම ජෙනෝමයට ඇතුළත් කර ගැනීම හෝ ප්ලාස්මිඩයක් ලෙස පවත්වා ගැනීමයි. මෙම නිරුවත් DNA සාමාන්යයෙන් මිය ගොස් ලයිසිස් වලට භාජනය වූ අනෙකුත් බැක්ටීරියා සෛල වලින් ආරම්භ වේ. සියලුම බැක්ටීරියා පරිවර්තනයට හැකියාවක් නැත; බැක්ටීරියා "නිපුණ" තත්වයක තිබිය යුතුය, DNA අවශෝෂණයට ඉඩ සලසන නිශ්චිත භෞතික විද්යාත්මක තත්වයකි.
ස්වාභාවික පරිවර්තනයකට භාජනය විය හැකි බැක්ටීරියා සඳහා උදාහරණ ලෙස Streptococcus pneumoniae, Bacillus subtilis සහ Neisseria spp ඇතුළත් වේ. ප්රතිජීවක වලට බැක්ටීරියා වඩාත් ප්රතිරෝධී කරන ජාන ලබා ගැනීම හෝ නිශ්චිත කාබන් ප්රභවයන් භාවිතා කිරීමට හැකියාව ලබා දීම වැනි අනුවර්තන වාසි පරිවර්තනයට ලබා දිය හැකිය. ජෛව තාක්ෂණයේ දී, Escherichia coli වැනි බැක්ටීරියා වලට නැවත සංයෝජක ප්ලාස්මිඩ හඳුන්වා දීමට ද පරිවර්තනය භාවිතා කරයි, නමුත් බොහෝ විට තාප කම්පනය හෝ විද්යුත් විච්ඡේදනය වැනි කෘතිම ක්රම භාවිතා කරයි.
2. සම්ප්රේෂණය: බැක්ටීරියාභක්ෂක හරහා ජාන හුවමාරුව
බැක්ටීරියා ආසාදනය කරන වෛරසයක් (බැක්ටීරියාභක්ෂකයක්) අහම්බෙන් බැක්ටීරියා DNA එක් බැක්ටීරියා සෛලයකින් තවත් සෛලයකට රැගෙන යන විට සම්ප්රේෂණය සිදු වේ. සම්ප්රේෂණයේ ප්රධාන ආකාර දෙකක් තිබේ:
– සාමාන්යකරණය කළ සම්ප්රේෂණය: ලයිටික් චක්රයේ ෆේජ් එකක් බැක්ටීරියා DNA කැබැල්ලක් සමඟ "ඇසුරුම්" කරන විට, අහඹු ලෙස ෆේජ් DNA ප්රතිස්ථාපනය කරයි. එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස, ඕනෑම බැක්ටීරියා ජාන කැබැල්ලක් රැගෙන යාමේ හැකියාව ඇත.
– විශේෂඥ සම්ප්රේෂණය: බැක්ටීරියා ජෙනෝමය (ප්රොෆේජ්) තුළට ඒකාබද්ධ වන සෞම්ය ෆේජ් වල සිදු වේ. ප්රොෆේජ් අසම්පූර්ණව පිටවන විට (එක්සයිස් කරන විට), එයට ඒකාබද්ධ ස්ථානය අසල පිහිටා ඇති ජාන රැගෙන යා හැකිය.
වෛරස් ජාන පැතිරීමේදී සම්ප්රේෂණය තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. කොරින්බැක්ටීරියම් ඩිප්තෙරියා හි ඩිප්තෙරියා විෂ සහ ඊ. කෝලි හි සමහර වික්රියා වල ෂිගා විෂ වැනි ෆේජ් මගින් ගෙන යන ජාන මගින් ප්රසිද්ධ බැක්ටීරියා විෂ කිහිපයක් කේතනය කර ඇත. මේ අනුව, ෆේජ් ආසාදනය බැක්ටීරියා වඩාත් ව්යාධිජනක බවට පත් කිරීම සඳහා "උත්ශ්රේණි" කළ හැකිය.
3. සංයෝජන: සෘජු ස්පර්ශය හරහා DNA හුවමාරුව
සංයෝජන යනු HGT හි යාන්ත්රණයකි, එය බැක්ටීරියා සෛල දෙකක් අතර සෘජු සම්බන්ධතාවක් ඇති කරයි, සාමාන්යයෙන් ලිංගික පයිලස් වැනි ව්යුහයක් හරහා. මෙම ක්රියාවලිය බොහෝ විට සංයෝජන ප්ලාස්මිඩයක් මගින් මැදිහත් වේ, උදාහරණයක් ලෙස E. coli හි F ප්ලාස්මිඩයක්. සංයෝජන ප්ලාස්මිඩයක් රැගෙන යන පරිත්යාගශීලී සෛලයකට සංයෝජන පාලමක් සෑදිය හැකි අතර ප්ලාස්මිඩ DNA ප්රතිග්රාහක සෛලයට පිටපත් කළ හැකිය. සිත්ගන්නා කරුණ නම්, සංයෝජන සෑම විටම ප්ලාස්මිඩ වලට පමණක් සීමා නොවේ; ඇතැම් තත්වයන් යටතේ, ප්ලාස්මිඩවලට වර්ණදේහ DNA කොටස් බලමුලු ගැන්විය හැකිය (උදා: Hfr වික්රියා වලදී, නැවත එකතු වීමේ ඉහළ සංඛ්යාතයක් සහිතව).
ප්රතිජීවක ප්රතිරෝධය පැතිරීමේදී සංයෝජන ඉතා වැදගත් වන්නේ බොහෝ ප්රතිරෝධක ජාන බැක්ටීරියා අතර, විශේෂ සහ ගණ හරහා පවා මාරු කළ හැකි ප්ලාස්මිඩ මත පවතින බැවිනි. රෝහල්වල සහ පරිසරයේ බහු ඖෂධ-ප්රතිරෝධී (MDR) බැක්ටීරියා මතුවීමට මෙය ප්රධාන හේතුවකි.
HGT සඳහා සහය දක්වන ජංගම ජානමය අංග
ඉහත ප්රධාන යාන්ත්රණ තුනට අමතරව, බැක්ටීරියා වල HGT ජංගම ජානමය මූලද්රව්ය මගින් බෙහෙවින් බලපායි, එනම්:
– ප්ලාස්මිඩ්: බොහෝ විට ප්රතිජීවක ප්රතිරෝධක ජාන, වෛරස් සාධක හෝ නිශ්චිත පරිවෘත්තීය මාර්ග රැගෙන යන අමතර වර්ණදේහ චක්රීය DNA.
– ට්රාන්ස්පෝසන්: ජෙනෝමය තුළ හෝ ප්ලාස්මිඩ සහ වර්ණදේහ අතර ස්ථාන චලනය කළ හැකි “පැනීමේ ජාන”. ට්රාන්ස්පෝසන් බොහෝ විට ප්රතිරෝධක ජාන රැගෙන යයි.
– අනුකලනය: බොහෝ විට ප්රතිරෝධක ජාන අඩංගු ජාන කැසට් ග්රහණය කර ප්රකාශ කිරීමට හැකියාව ඇති පද්ධති. සායනිකව ව්යාධිජනක බැක්ටීරියා වල අනුකලනය ප්රධාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.
– ජානමය දූපත්: HGT හරහා ලබා ගන්නා ලද විශාල DNA කොටස් සහ වෛරස් ජාන (ව්යාධිජනක දූපත්) හෝ විශේෂ පරිවෘත්තීය හැකියාවන් අඩංගු විය හැක.
මෙම මූලද්රව්ය බැක්ටීරියා වලට අනුව අනුවර්තන අවශ්යතා අනුව එකතු කළ හැකි හෝ ඉවත් කළ හැකි "මොඩියුලර් උපාංගයක්" ඇති බව පෙනේ.
HGT හි බලපෑම: පරිණාමයේ සිට මිනිස් සෞඛ්යය දක්වා
ප්රතිජීවක ප්රතිරෝධය
HGT හා සම්බන්ධ වඩාත්ම තීරණාත්මක ගැටළුව වන්නේ ප්රතිජීවක ප්රතිරෝධයේ පැතිරීමයි. bla (බීටා-ලැක්ටේමාස්), mecA (MRSA හි මෙතිසිලින් ප්රතිරෝධය) හෝ පිටාර පොම්ප සඳහා ජාන වැනි ජාන ප්ලාස්මිඩ් සහ ට්රාන්ස්පෝසන් හරහා වේගයෙන් පැතිර යා හැක. ප්රතිජීවක බහුලව භාවිතා වන විට (සායන, පශු සම්පත් සහ කෘෂිකර්මාන්තයේ), තේරීමේ පීඩනය වැඩි වන බැවින්, HGT හරහා ප්රතිරෝධක ජාන ලබා ගන්නා බැක්ටීරියා නොනැසී ආධිපත්යය දරනු ඇත.
වෛරස සහ නව රෝග කාරක
HGT නව ව්යාධිජනක වික්රියා මතුවීමට ද හේතු වේ. බැක්ටීරියා වලට ඇලවීම, ආක්රමණය, විෂ ද්රව්ය හෝ ස්රාවය කිරීමේ පද්ධති සඳහා ජාන ලබා ගත හැකි අතර එමඟින් වඩාත් ඵලදායී ආසාදන ඇති වේ. සමහර විට, කලින් සාපේක්ෂව හානිකර නොවන බැක්ටීරියා ජානමය දූපත් හෝ ෆේජ් වලින් වෛරස් ජානවල "පැකේජය" හේතුවෙන් ව්යාධිජනක විය හැකිය.
පාරිසරික අනුවර්තනය සහ ජෛව ප්රතිකර්මය
වෛද්ය විද්යාවට අමතරව, ක්ෂුද්රජීවී පරිසර විද්යාවේදී HGT ප්රයෝජනවත් වේ. බැක්ටීරියා වලට හයිඩ්රොකාබන්, පළිබෝධනාශක හෝ බැර ලෝහ හායනය කිරීමේ හැකියාව ලබා ගත හැකි අතර එමඟින් ජෛව ප්රතිකර්ම ක්රියාවලීන්ට උපකාරී වේ. ආන්තික පරිසරවලදී, HGT වලට ඉහළ උෂ්ණත්වයන්, ලවණතාව හෝ අධික pH අගය ඉවසීමට අදාළ ජාන පැතිරවිය හැකිය.
විද්යාඥයන් HGT අධ්යයනය කරන්නේ කෙසේද?
රසායනාගාර අත්හදා බැලීම් සහ ජානමය විශ්ලේෂණයන් හරහා HGT අධ්යයනය කෙරේ. ජානමය වශයෙන්, ප්රධාන ජෙනෝමයෙන් බැහැර වන මූලික සංයුතියේ වෙනස්කම් (උදා: GC අන්තර්ගතය), දුරස්ථව සම්බන්ධිත ජීවීන්ගේ ඒවාට වඩා සමාන ජාන තිබීම හෝ ට්රාන්ස්පෝසේස් වැනි ජංගම මූලද්රව්ය තිබීම සෙවීමෙන් HGT හඳුනාගත හැකිය. ජානයක පරිණාමීය ගස එහි විශේෂයේ පරිණාමීය ගස සමඟ නොගැලපෙන විට ෆයිලොජෙනටික් විශ්ලේෂණයට "නොගැලපීම්" හෙළි කළ හැකිය.
වසා දැමීම
බැක්ටීරියා වල තිරස් ජාන හුවමාරුව පරිණාමයේ ප්රබල එන්ජිමකි. ප්ලාස්මිඩ්, ට්රාන්ස්පෝසන්, අනුකලනය සහ ජෙනෝමික් දූපත් මගින් සහාය දක්වන පරිවර්තනය, සම්ප්රේෂණය සහ සංයෝජන හරහා - බැක්ටීරියා ඉක්මනින් නව ගති ලක්ෂණ ලබා ගැනීමට සමත් වේ. එක් අතකින්, HGT බැක්ටීරියා ක්ෂුද්රජීවී පරිසර පද්ධතිවල ගතිකත්වය අනුවර්තනය වීමට සහ පවත්වා ගැනීමට උපකාරී වේ. අනෙක් අතට, ප්රතිජීවක ප්රතිරෝධය සහ වෛරස් සාධක පැතිරීම වේගවත් කිරීමෙන් HGT මිනිස් සෞඛ්යයට ප්රධාන අභියෝගයක් එල්ල කරයි. ආසාදන පාලන උපාය මාර්ග සැලසුම් කිරීම, ප්රතිජීවකවල විචක්ෂණශීලී භාවිතය සහ බැක්ටීරියා වල නිරන්තරයෙන් පරිණාමය වන ස්වභාවය ආමන්ත්රණය කිරීම සඳහා නව ප්රතිකාර ක්රම සංවර්ධනය කිරීම සඳහා HGT හි යාන්ත්රණ සහ රටා අවබෝධ කර ගැනීම ඉතා වැදගත් වේ.
