पर्यावरण माइक्रोबायोलॉजी अध्ययन और अनुप्रयोगों का उद्देश्य

पर्यावरण सूक्ष्म जीव विज्ञान वह विज्ञान है जो अपने प्राकृतिक वातावरण में सूक्ष्मजीवों की विविधता और कार्य का अध्ययन करता है और दूषित मिट्टी और पानी की बायोरेमेडिएशन प्रक्रियाओं में उनकी चयापचय क्षमताओं के अनुप्रयोग। यह आमतौर पर के विषयों में विभाजित है: माइक्रोबियल पारिस्थितिकी, जियोमाइक्रोबायोलॉजी और बायोरेमेडिएशन.

माइक्रोबायोलॉजी (Mikros: छोटा, bios: जीवन, लोगो: अध्ययन), एक अंतःविषय तरीके से एककोशिकीय सूक्ष्म जीवों का विस्तृत और विविध समूह (1 से 30 माइक्रोन से), केवल ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप (मानव आंख के लिए अदृश्य) के माध्यम से दिखाई देता है.

माइक्रोबायोलॉजी के क्षेत्र में रखे गए जीव कई महत्वपूर्ण पहलुओं में भिन्न हैं और बहुत अलग वर्गीकरण श्रेणियों से संबंधित हैं। वे पृथक या संबद्ध कोशिकाओं के रूप में मौजूद हैं और हो सकते हैं:

• मुख्य प्रोकैरियोट्स (एक परिभाषित नाभिक के बिना एककोशिकीय जीव), जैसे कि इबुबैक्टीरिया और अर्चबैक्टेरिया.
• सरल यूकेरियोट्स (एक परिभाषित नाभिक के साथ एककोशिकीय जीव), जैसे कि यीस्ट, फिलामेंटस कवक, माइक्रोएल्गे और प्रोटोजोआ.
• वायरस (जो सेलुलर नहीं हैं, लेकिन सूक्ष्म हैं).

सूक्ष्मजीव अपने सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं (विकास, चयापचय, ऊर्जा और प्रजनन की पीढ़ी) का प्रदर्शन करने में सक्षम हैं, स्वतंत्र रूप से एक ही वर्ग के या अन्य कोशिकाओं के.

सूची

• 1 प्रासंगिक माइक्रोबियल विशेषताएं
  • 1.1 बाहरी वातावरण के साथ सहभागिता
  • 1.2 चयापचय
  • 1.3 बहुत विविध वातावरण में अनुकूलन
  • 1.4 चरम वातावरण
  • 1.5 एक्सट्रीमोफाइल सूक्ष्मजीव
• 2 आणविक जीवविज्ञान पर्यावरणीय सूक्ष्म जीव विज्ञान पर लागू होता है
  • 2.1 अलगाव और माइक्रोबियल संस्कृति
  • 2.2 आणविक जीव विज्ञान उपकरण
• पर्यावरणीय सूक्ष्म जीव विज्ञान के अध्ययन के 3 क्षेत्र
  • 3.1 - माइक्रोबियल पारिस्थितिकी
  • ३.२ -गोम्ब्रोबायोलॉजी
  • ३.३ -अभियोजन
• 4 पर्यावरण सूक्ष्म जीव विज्ञान के अनुप्रयोग
• 5 संदर्भ

प्रासंगिक माइक्रोबियल विशेषताएं

बाहरी वातावरण के साथ बातचीत

मुक्त जीवन के एककोशिकीय जीव विशेष रूप से बाहरी वातावरण के संपर्क में हैं। इसके अलावा, उनके पास एक बहुत छोटा सेल आकार है (जो उनके आकारिकी और चयापचय लचीलेपन को प्रभावित करता है), और एक उच्च सतह / मात्रा अनुपात, जो उनके पर्यावरण के साथ व्यापक बातचीत उत्पन्न करता है.

इसके कारण, उत्तरजीविता और माइक्रोबियल पारिस्थितिक वितरण दोनों शारीरिक रूप से लगातार पर्यावरणीय विविधताओं के अनुकूल होने की उनकी क्षमता पर निर्भर करते हैं.

चयापचय

उच्च सतह / मात्रा अनुपात उच्च माइक्रोबियल चयापचय दर उत्पन्न करता है। यह विकास की अपनी तीव्र दर और कोशिका विभाजन से संबंधित है। इसके अलावा, प्रकृति में एक व्यापक माइक्रोबियल चयापचय विविधता है.

सूक्ष्मजीवों को रासायनिक मशीन माना जा सकता है, जो विभिन्न पदार्थों को अंदर और बाहर दोनों में बदल देते हैं। यह इसकी एंजाइमेटिक गतिविधि के कारण है, जो विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रियाओं की गति को तेज करता है.

बहुत विविध वातावरण में अनुकूलन

सामान्य तौर पर, माइक्रोबियल माइक्रोबियल निवास स्थान गतिशील और विषम मात्रा में मौजूद पोषक तत्वों के साथ-साथ इसकी भौतिक रासायनिक स्थितियों के संबंध में है।.

माइक्रोबियल पारिस्थितिकी तंत्र हैं:

• स्थलीय (चट्टानों और मिट्टी में).
• जलीय (महासागरों, तालाबों, झीलों, नदियों, गर्म झरनों, एक्वीफ़रों में).
• उच्च जीवों (पौधों और जानवरों) से संबद्ध.

अत्यधिक वातावरण

सूक्ष्मजीव लगभग पृथ्वी के सभी वातावरणों में पाए जाते हैं, जो उच्च जीवन रूपों से परिचित हैं या नहीं.

तापमान, लवणता, पीएच और पानी की उपलब्धता (अन्य संसाधनों के बीच) के बारे में चरम स्थितियों के साथ वातावरण, "चरम सीमा" सूक्ष्मजीवों। ये ज्यादातर आर्किया (या अर्चबैक्टेरिया) हैं, जो एक प्राथमिक जैविक डोमेन बनाते हैं जो बैक्टीरिया और यूकेरिया से अलग होता है, जिसे अर्चिया कहा जाता है।.

एक्सट्रीमोफाइल सूक्ष्मजीव

एक्सोफाइल सूक्ष्मजीवों की व्यापक विविधता के बीच, ये हैं:

• थर्मोफिल्स: जो 40 ° C (ताप स्प्रिंग्स के निवासियों) के ऊपर के तापमान पर इष्टतम वृद्धि को प्रस्तुत करता है.
• साइकोफिलिक: 20 ° C से नीचे के तापमान पर इष्टतम वृद्धि (बर्फ वाले स्थानों के निवासी).
• एसिडोफिलोस: कम पीएच की स्थितियों में इष्टतम वृद्धि, 2 (एसिड) के करीब। अम्लीय थर्मल पानी और पानी के नीचे ज्वालामुखी दरारें में मौजूद हैं.
• हेलोफिल्स: जिसे उगाने के लिए नमक की उच्च सांद्रता (NaCl) की आवश्यकता होती है (जैसा कि ब्राइन में).
• जेरोफिल्स: सूखे का सामना करने में सक्षम, अर्थात, कम पानी की गतिविधि (चिली में अटाकामा जैसे रेगिस्तान के निवासी).

आणविक जीवविज्ञान पर्यावरणीय सूक्ष्म जीव विज्ञान पर लागू होता है

अलगाव और माइक्रोबियल संस्कृति

एक सूक्ष्मजीव की सामान्य विशेषताओं और चयापचय क्षमताओं का अध्ययन करने के लिए, यह होना चाहिए: अपने प्राकृतिक वातावरण से अलग किया गया और प्रयोगशाला में शुद्ध संस्कृति (अन्य सूक्ष्मजीवों से मुक्त) में रखा गया।.

प्रकृति में विद्यमान सूक्ष्मजीवों का केवल 1% ही प्रयोगशाला में पृथक और संवर्धित किया गया है। यह उनकी विशिष्ट पोषण संबंधी आवश्यकताओं की अनदेखी और मौजूदा पर्यावरणीय परिस्थितियों की विशाल विविधता का अनुकरण करने की कठिनाई के कारण है.

आणविक जीव विज्ञान उपकरण

माइक्रोबियल पारिस्थितिकी के क्षेत्र में आणविक जीव विज्ञान तकनीकों के आवेदन ने हमें प्रयोगशाला में इसके अलगाव और संस्कृति की आवश्यकता के बिना मौजूदा माइक्रोबियल जैव विविधता का पता लगाने की अनुमति दी है। इसने अपने प्राकृतिक सूक्ष्मजीवों में सूक्ष्मजीवों को पहचानने की अनुमति दी है, यही कहना है, सीटू में.

यह एक्सोफाइल सूक्ष्मजीवों के अध्ययन में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जिनकी इष्टतम वृद्धि की स्थिति प्रयोगशाला में अनुकरण करने के लिए जटिल है.

दूसरी ओर, आनुवंशिक रूप से संशोधित सूक्ष्मजीवों के उपयोग के साथ पुनः संयोजक डीएनए की तकनीक ने बायोरेमेडिएशन प्रक्रियाओं में पर्यावरण से प्रदूषकों के उन्मूलन की अनुमति दी है.

पर्यावरणीय सूक्ष्म जीव विज्ञान के अध्ययन के क्षेत्र

जैसा कि शुरू में संकेत दिया गया था, पर्यावरणीय माइक्रोबायोलॉजी के अध्ययन के विभिन्न क्षेत्रों में माइक्रोबियल पारिस्थितिकी, जियोमाइक्रोबायोलॉजी और बायोमेडिएशन के अनुशासन शामिल हैं.

-माइक्रोबियल पारिस्थितिकी

माइक्रोबियल पारिस्थितिकी उनके प्राकृतिक वातावरण में माइक्रोबियल कार्यात्मक भूमिकाओं की विविधता के अध्ययन के माध्यम से, पारिस्थितिक सिद्धांत के साथ माइक्रोबायोलॉजी को फ़्यूज़ करती है.

सूक्ष्मजीव ग्रह पृथ्वी पर सबसे बड़े बायोमास का प्रतिनिधित्व करते हैं, इसलिए यह आश्चर्य की बात नहीं है कि उनकी भूमिका या पारिस्थितिक भूमिका पारिस्थितिक तंत्र के पारिस्थितिक इतिहास को प्रभावित करती है.

इस प्रभाव का एक उदाहरण ऑक्सीजन के संचय के लिए एरोबिक जीवन रूपों की उपस्थिति है (या₂) आदिम वातावरण में, साइनोबैक्टीरिया की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि द्वारा उत्पन्न.

माइक्रोबियल पारिस्थितिकी के अनुसंधान क्षेत्र

माइक्रोबियल इकोलॉजी सूक्ष्म जीव विज्ञान के अन्य सभी विषयों के लिए ट्रांसवर्सल है, और अध्ययन:

• माइक्रोबियल विविधता और इसका विकासवादी इतिहास.
• एक आबादी के सूक्ष्मजीवों और एक समुदाय में आबादी के बीच बातचीत.
• सूक्ष्मजीवों और पौधों के बीच बातचीत.
• फाइटोपथोगेंस (जीवाणु, कवक और विषाणु).
• सूक्ष्मजीवों और जानवरों के बीच बातचीत.
• माइक्रोबियल समुदाय, उनकी संरचना और उत्तराधिकार प्रक्रियाएं.
• पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए माइक्रोबियल अनुकूलन.
• माइक्रोबियल वास के प्रकार (एटमो-इकोस्फेयर, हाइड्रो-इकोस्फीयर, लिथो-इकोस्फीयर और एक्सट्रीम हैबिट्स).

-geomicrobiology

भू-जीवविज्ञान भूवैज्ञानिक और भू-रासायनिक (स्थलीय जैव-रासायनिक चक्र) प्रक्रियाओं को प्रभावित करने वाली माइक्रोबियल गतिविधियों का अध्ययन करता है.

ये वायुमंडल, जलमंडल और भू-मंडल में पाए जाते हैं, विशेष रूप से वातावरण में जैसे हाल ही में तलछट, तलछटी और आग्नेय चट्टानों के संपर्क में भूजल के शरीर और अपक्षयी पृथ्वी की पपड़ी में.

यह सूक्ष्मजीवों में माहिर हैं जो उनके वातावरण में खनिजों के साथ बातचीत करते हैं, उन्हें भंग करते हैं, उन्हें रूपांतरित करते हैं, उन्हें अवक्षेपित करते हैं, दूसरों के बीच।.

जियोम्ब्रोबायोलॉजी के अनुसंधान के क्षेत्र

जियोम्ब्रोबायोलॉजी अध्ययन:

• भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं (मिट्टी का निर्माण, रॉक टूटना, संश्लेषण और खनिजों और जीवाश्म ईंधन के क्षरण के साथ माइक्रोबियल बातचीत).
• माइक्रोबियल उत्पत्ति के खनिजों का निर्माण, या तो वर्षा द्वारा या पारिस्थितिकी तंत्र में विघटन (उदाहरण के लिए, एक्वीफर्स में).
• भू-मंडल के जैव-रासायनिक चक्रों में माइक्रोबियल हस्तक्षेप.
• माइक्रोबियल इंटरैक्शन जो एक सतह (जैव ईंधन) पर सूक्ष्मजीवों के अवांछित गुच्छों का निर्माण करते हैं। ये बायोफ्लिंग उन सतहों के बिगड़ने को उत्पन्न कर सकते हैं जो वे निवास करते हैं। उदाहरण के लिए, वे धातु की सतहों (बायोकोर्सियन) को गढ़ सकते हैं.
• सूक्ष्मजीव और उनके आदिम वातावरण में खनिजों के बीच बातचीत के जीवाश्म साक्ष्य.

उदाहरण के लिए, स्ट्रोमेटोलाइट्स उथले पानी के जीवाश्म खनिज संरचना हैं। वे कार्बोनेट द्वारा गठित होते हैं, आदिम साइनोबैक्टीरिया की दीवारों से आते हैं.

-जैविक उपचार

बायोरेमेडिएशन मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए खतरनाक पदार्थों से दूषित मिट्टी और पानी की वसूली प्रक्रियाओं में जैविक एजेंटों (सूक्ष्मजीवों और / या उनके एंजाइमों और पौधों) के आवेदन का अध्ययन करता है।.

मौजूदा पर्यावरणीय समस्याओं में से कई को वैश्विक पारिस्थितिकी तंत्र के माइक्रोबियल घटक के उपयोग से हल किया जा सकता है.

बायोरेमेडिएशन के अनुसंधान क्षेत्र

बायोरेमेडिएशन अध्ययन:

• पर्यावरणीय स्वच्छता की प्रक्रियाओं में लागू माइक्रोबियल चयापचय क्षमता.
• अकार्बनिक और xenobiotic contaminants के साथ माइक्रोबियल बातचीत (जहरीले सिंथेटिक उत्पादों, प्राकृतिक बायोसिंथेटिक प्रक्रियाओं द्वारा उत्पन्न नहीं)। सबसे अधिक अध्ययन किए गए ज़ेनोबायोटिक यौगिकों में हेलोकार्बन, नाइट्रोओरोमाटिक्स, पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल्स, डाइऑक्सिन, एल्केलेबेंज़िल सल्फोनेट्स, पेट्रोलियम हाइड्रोकार्बन और कीटनाशक हैं। सबसे अधिक अध्ययन किए गए अकार्बनिक तत्वों में, भारी धातुएं पाई जाती हैं.
• पर्यावरण प्रदूषकों की जैवअवक्रमणशीलता सीटू में और प्रयोगशाला में.

पर्यावरण माइक्रोबायोलॉजी के अनुप्रयोग

इस विशाल विज्ञान के कई अनुप्रयोगों में, हम उल्लेख कर सकते हैं:

• वाणिज्यिक मूल्य की प्रक्रियाओं में संभावित अनुप्रयोगों के साथ नए माइक्रोबियल चयापचय मार्गों की खोज.
• माइक्रोबियल phylogenetic रिश्तों का पुनर्निर्माण.
• एक्वीफर्स और सार्वजनिक पेयजल आपूर्ति का विश्लेषण.
• वसूली के लिए माध्यम में धातुओं का विघटन या लीचिंग (बायोलिचिंग).
• दूषित क्षेत्रों की बायोरेमेडिएशन प्रक्रियाओं में, भारी धातुओं के बायोहाइडोमेटेटिक्स या बायोमैकेनिक्स.
• रेडियोधर्मी कचरे के कंटेनरों के जैवसंरचना में शामिल सूक्ष्मजीवों के बायोकेन्ट्रोल भूमिगत जलवाही स्तर में भंग हो जाते हैं.
• आदिम स्थलीय इतिहास, पुनर्निवेश और जीवन के आदिम रूपों का पुनर्निर्माण.
• मंगल जैसे अन्य ग्रहों पर जीवाश्म जीवन की खोज में उपयोगी मॉडल का निर्माण.
• ज़ेनोबायोटिक या अकार्बनिक पदार्थों से दूषित क्षेत्रों की स्वच्छता, जैसे कि भारी धातु.

संदर्भ

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