कचरा प्लास्टिकला वेदनाशामक औषधात बदलणारे बॅक्टेरिया

या वर्षाच्या सुरूवातीस कचरा प्लास्टिक बनवलेल्या मथळ्याचा वापर करण्याचा एक विलक्षण नवीन मार्ग.

प्लास्टिक-व्युत्पन्न रेणू खाण्यासाठी आणि नंतर ते पचवण्यासाठी सामान्य जीवाणू अनुवांशिकरित्या अभियंता केले गेले दैनंदिन पेनकिलर तयार करणेपॅरासिटामोल.

एडिनबर्ग विद्यापीठातील केमिकल बायोटेक्नॉलॉजीचे प्राध्यापक स्टीफन वालेस यांनी वापरलेले सूक्ष्मजंतू एशेरिचिया कोलाई होते, जे ई. कोलाई म्हणून ओळखले जाते.

रॉड-आकाराचे बॅक्टेरियम मानवांच्या आणि प्राण्यांच्या आतड्यांमधे आढळतात आणि कदाचित आपण त्यास एक अप्रिय बग म्हणून परिचित असाल ते आपल्याला आजारी बनवू शकते?

प्रो. वॉलेस यांनी ते आपोआप निवडले कारण ई. कोलाईचे काही ताण जे रोगजनक नसतात ते बायोटेक्नॉलॉजी आणि अभियांत्रिकी जीवशास्त्र प्रयोगशाळांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरले जातात की काहीतरी कार्य करू शकते की नाही हे तपासण्यासाठी.

ई. कोलाई हे फील्डचे मुख्य “वर्कहॉर्स” आहे, प्रोफेसर वॉलेस म्हणतात, ज्याने प्लास्टिकच्या कचर्‍यामध्ये व्हॅनिला चव आणि फॅटबर्ग कचरा गटारातून अत्तरात बदलण्यासाठी प्रयोगशाळेत अनुवांशिकरित्या अभियंता केले आहेत.

ते म्हणतात, “जर तुम्हाला जीवशास्त्रात काहीतरी शक्य आहे हे सिद्ध करायचे असेल तर ईकोली हा एक नैसर्गिक पहिला टप्पा आहे,” ते म्हणतात.

सूक्ष्मजंतूंचा वापर फक्त लॅबमध्ये मर्यादित नाही. औद्योगिकदृष्ट्या, अनुवांशिकदृष्ट्या अभियंता ई. कोलाईचे वॅट्स इन्सुलिन सारख्या फार्मास्युटिकल्समधून विविध उत्पादने तयार करणार्‍या लिव्हिंग फॅक्टरीसारखे कार्य करतात, मधुमेह व्यवस्थापनासाठी महत्त्वपूर्ण, इंधन आणि सॉल्व्हेंट्स बनवण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या विविध प्लॅटफॉर्म रसायनांपर्यंत.

परंतु ई. कोलाई बायोटेक्नॉलॉजीचा इतका मुख्य आधार कसा बनला, ते इतके उपयुक्त का आहे आणि त्याचे भविष्य काय असू शकते?

ई. कोलाईचे वर्चस्व सामान्य जैविक तत्त्वे समजून घेण्यासाठी मॉडेल जीव म्हणून त्याच्या भूमिकेतून उद्भवले आहे, असे प्रिन्स्टन युनिव्हर्सिटीच्या आण्विक जीवशास्त्रज्ञांचे प्राध्यापक थॉमस सिल्हॅवी म्हणतात, जे सुमारे years० वर्षांपासून बॅक्टेरियममध्ये अभ्यास करत आहेत आणि त्याच्या इतिहासाचे दस्तऐवजीकरण केले?

इतर परिचित मॉडेल जीवांमध्ये उंदीर, फळ माशी आणि बेकरच्या यीस्टचा समावेश आहे. ई. कोलाई प्रमाणे यीस्ट देखील प्रयोगशाळेत आणि औद्योगिकदृष्ट्या बायोटेक्नॉलॉजीमध्ये एक अमूल्य साधन बनले आहे – परंतु त्यात अधिक जटिल सेल रचना आणि भिन्न अनुप्रयोग आहेत.

ई. कोलाईला प्रथम 1885 मध्ये जर्मन बालरोगतज्ज्ञ थिओडोर एशेरिच यांनी अर्भक आतड्यांच्या सूक्ष्मजंतूंचा अभ्यास केला. वेगवान वाढणारी आणि कार्य करण्यास सुलभ, वैज्ञानिकांनी त्याचा उपयोग मूलभूत बॅक्टेरियाच्या जीवशास्त्राचा अभ्यास करण्यासाठी केला.

त्यानंतर १ 40 s० च्या दशकात, “सेरेन्डीपीटी” ने मोठ्या वेळेत प्रवेश केला, असे प्रोफेसर सिल्हावी म्हणतात.

एक नॉन-पॅथोजेनिक ई. कोलाई स्ट्रेन (के -12) बॅक्टेरियाचे प्रदर्शन करण्यासाठी वापरले गेले होते, परंतु नवीन वैशिष्ट्ये मिळविण्यासाठी ते सामायिक करतात आणि जीन्स पुन्हा तयार करतात तेथे 'बॅक्टेरियातील सेक्स' होऊ शकतात.

तो एक महत्त्वाचा शोध होता आणि ई. कोलाई “प्रत्येकाचा खूप आवडता जीव” बनला, तो म्हणतो.

त्यात ई. कोलाईने अनुवांशिक आणि आण्विक जीवशास्त्रातील बर्‍याच शोध आणि मैलाचे दगडांमध्ये मध्यवर्ती भूमिका बजावताना पाहिले.

हे अनुवांशिक कोडचा उलगडा करण्यासाठी मदत करण्यासाठी वापरले गेले आणि १ 1970 s० च्या दशकात परदेशी डीएनए त्यात घातले गेले तेव्हा अनुवांशिकदृष्ट्या अभियंता बनलेला हा पहिला जीव बनला – आधुनिक बायोटेक्नॉलॉजीचा पाया घालून.

यामुळे इन्सुलिन उत्पादनाची समस्या देखील सोडविली. मधुमेहाच्या उपचारांसाठी गुरेढोरे आणि डुकरांमधील इन्सुलिनचा वापर केला गेला होता, परंतु काही रूग्णांमध्ये एलर्जीक प्रतिक्रिया निर्माण झाली.

पण 1978 मध्ये प्रथम कृत्रिम मानवी इन्सुलिन ई. कोलाई, एक प्रचंड यश वापरुन तयार केले गेले.

१ 1997 1997 In मध्ये, संपूर्ण जीनोम अनुक्रमित करणारा हा पहिला जीव बनला, ज्यामुळे हे समजणे आणि हाताळणे सोपे होते.

कॅलिफोर्निया विद्यापीठातील प्राध्यापक अ‍ॅडम फिस्ट, सॅन डिएगो, जे औद्योगिक अनुप्रयोगांसाठी सूक्ष्मजंतूंचा विकास करतात, ते म्हणतात की ई. कोलाईला त्याच्या अनेक उपयुक्त वैशिष्ट्यांबद्दल कौतुक आहे.

त्याच्या अनुवंशशास्त्र आणि अभियंत्यास सुलभ करणार्‍या साधनांबद्दल जमा झालेल्या विशाल ज्ञानाच्या पलीकडे, बॅक्टेरियम विविध प्रकारच्या सब्सट्रेट्सवर द्रुत आणि अंदाजानुसार वाढतात. हे “फिन्की” नाही जसे काही लोक, गोठवल्या जाऊ शकतात आणि अडचणीशिवाय पुनरुज्जीवित होऊ शकतात आणि परदेशी डीएनए होस्ट करण्यात विलक्षण चांगले आहे.

ते म्हणतात, “मी जितके अधिक सूक्ष्मजीवांसह काम करतो तितकेच मी ई. कोलाई किती मजबूत आहे याबद्दल अधिक कौतुक करतो.

सिन्थिया कोलिन्स जिन्कगो बायोवर्क्स या कंपनीच्या वरिष्ठ संचालक आहेत, जी कंपन्यांना त्यांची बायोटेक उत्पादने विकसित करण्यास मदत करते आणि त्यांनी त्यांना ई. कोलाईचा औद्योगिकरित्या वापरण्यास मदत केली आहे.

मोठ्या प्रमाणात मॅन्युफॅक्चरिंगसाठी उपलब्ध असलेल्या जीवांचा मेनू काही दशकांपूर्वीच्या तुलनेत काही प्रमाणात विस्तृत आहे-जेव्हा ई. कोलाई बहुतेकदा एकमेव निवड होती-उत्पादनावर अवलंबून ती वारंवार “चांगली निवड” असू शकते, असे डॉ. कॉलिन्स म्हणतात. (अगदी सर्वात गहन बायोइन्जिनियरिंगसह, ई. कोलाई सर्वकाही तयार करू शकत नाही).

ती म्हणाली, “हे खूप किफायतशीर आहे; आपण बरेच काही बाहेर काढू शकता,” ती म्हणाली, की जर जीवाणू पेशींसाठी विषारी काहीतरी तयार करत असेल तर सहिष्णुता बर्‍याचदा इंजिनियरिंग केली जाऊ शकते.

तरीही असे काही लोक आहेत ज्यांना आश्चर्य वाटते की ई. कोलाईचे वर्चस्व आपल्या समस्यांसाठी अत्यंत उत्कृष्ट बायोटेक सोल्यूशन्स शोधण्यापासून आपल्याला दमछाक करीत आहे.

मिशिगन युनिव्हर्सिटीचे मायक्रोबायोलॉजिस्ट आणि अभियंता पॉल जेन्सेन आपल्या तोंडात राहणा bacteria ्या बॅक्टेरियाचा अभ्यास करतात. त्याने अलीकडेच विश्लेषण केले ई. कोलाईशी संबंधित इतर जीवाणू किती कमी आहेत.

त्याचा मुद्दा असा आहे की आम्ही उल्लेखनीय गोष्टी करण्यासाठी ई. कोलाईच्या अधिक विस्तृत अभियांत्रिकीसह पुढे जात असताना, तेथे इतर सूक्ष्मजंतू असू शकतात जे त्या गोष्टी नैसर्गिकरित्या करतात – आणि चांगले – त्याकडे लक्ष वेधले जात नाही आणि आम्ही त्याचा फायदा गमावत आहोत कारण त्यांचा शोध घेतला जात नाही किंवा अभ्यास केला जात नाही.

लँडफिल्समध्ये बायोप्रोस्पेक्टिंग, उदाहरणार्थ, सूक्ष्मजंतूंना बदलू शकेल ज्याने केवळ प्लास्टिकच नव्हे तर इतर सर्व कचरा खाण्यास सुरुवात केली आहे, असे ते म्हणतात. आणि तेथे बॅक्टेरिया असू शकतात जे सिमेंट किंवा रबर बनविणे यासारख्या गोष्टी करतात – आम्ही कल्पनाही केली नाही. आमच्या तोंडात राहणारे जीवाणू एसीटी सहिष्णुतेसाठी ई. कोलाई करतात.

ते म्हणतात, “आम्ही ई. कोलाईबरोबर इतके खोल आहोत की आम्ही पुरेसा तपास करत नाही.

असे काही पर्याय आहेत जे लोक पर्याय वाढविण्यासाठी कार्य करीत आहेत – विब्रिओ नॅट्रीजेन्स (व्ही. नॅट) यासह, ज्याने ई. कोलाईचे संभाव्य प्रतिस्पर्धी म्हणून लक्ष वेधले आहे.

१ 60 s० च्या दशकात अमेरिकेच्या जॉर्जिया राज्यातील मीठ मार्शपासून व्ही. नॅटला प्रथम वेगळा झाला होता परंतु तो अल्ट्रा-वेगवान वाढीच्या दरासाठी-ई. कोलाईपेक्षा दोनदा ओळखला गेला-तो एक महत्त्वपूर्ण औद्योगिक फायदा असू शकतो.

परदेशी डीएनए घेण्यास हे अधिक कार्यक्षम आहे, असे कॉर्नेल विद्यापीठातील जैविक आणि पर्यावरणीय अभियंता बुझ बार्स्टो म्हणतात, जे जीव विकसित करणार्‍यांपैकी एक आहे आणि ई. कोलाईच्या तुलनेत त्याची क्षमता “घोड्यापासून गाडीकडे जाण्यासारखी आहे” असे म्हणतात.

ड्रायव्हिंग डॉ. बार्स्टोचे व्ही. नेट फोकस आहे की त्याला मोठ्या टिकाऊपणाच्या आव्हानांना सामोरे जाण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या सूक्ष्मजंतूंना पहायचे आहे – कार्बन डाय ऑक्साईडपासून जेट इंधन तयार करण्यापासून ते हिरव्या वीजपासून ते दुर्मिळ पृथ्वीच्या धातूंच्या खाणकाम करण्यापर्यंत. ते म्हणतात, “सोप्या शब्दात सांगायचे तर, ई. कोलाई आम्हाला यापैकी कोणत्याही दृष्टिकोनातून मिळणार नाही. व्ही. नॅट्रिएजेन्स कदाचित,” ते म्हणतात.

यावर्षी त्याच्या लॅबने फोरेज इव्होल्यूशन या कंपनीला बाहेर काढले जे संशोधकांना प्रयोगशाळेत अभियंता करणे सुलभ करण्यासाठी साधनांवर कार्य करीत आहे.

व्ही. नॅट आकर्षक गुणधर्म ऑफर करतो, प्राध्यापक कबूल करतो, परंतु व्यापक वापरासाठी आवश्यक ती अनुवांशिक साधने अद्याप गहाळ आहेत आणि ती अद्याप प्रमाणात सिद्ध करणे बाकी आहे. ते म्हणतात, “ई. कोलाई बदलणे ही एक कठीण गोष्ट आहे.