অন্তর্বীজাণু

অন্তর্বীজাণু বা এন্ডোস্পোর(Endospore) হল ব্যাকিলোটা পর্বের কিছু ব্যাকটেরিয়া দ্বারা উৎপাদিত একটি সুপ্ত, কঠিন এবং অ-প্রজননমূলক গঠন। "অন্তর্বীজাণু" নামটি বীজ বা স্পোরের মতো আকৃতির ইঙ্গিত দেয় ("এন্ডো" অর্থ 'ভিতরে'), কিন্তু এটি প্রকৃত স্পোর নয়। এটি ব্যাকটেরিয়ার একটি হ্রাসকৃত, সুপ্ত রূপ। সাধারণত পুষ্টির অভাব অন্তর্বীজাণু গঠনের ট্রিগার হিসাবে কাজ করে এবং এটি সাধারণত গ্রাম পজিটিভ ব্যাকটেরিয়া ঘটে। অন্তর্বীজাণু গঠনের সময়, ব্যাকটেরিয়া তার কোষ প্রাচীরের ভিতরে বিভাজিত হয়, এবং এক পাশ অপর পাশকে গ্রাস করে। অন্তর্বীজাণু ব্যাকটেরিয়াকে শতাব্দীর পর শতাব্দী ধরে সুপ্ত অবস্থায় থাকতে সক্ষম করে। ১০,০০০ বছরেরও বেশি সময় ধরে অন্তর্বীজাণুর জীবনক্ষমতা বজায় থাকার অনেক রিপোর্ট রয়েছে, এবং লক্ষ লক্ষ বছর পুরনো অন্তর্বীজাণু পুনরুজ্জীবিত করার দাবিও করা হয়েছে। একটি রিপোর্ট অনুযায়ী, প্রায় ২৫ মিলিয়ন বছর পুরনো লবণের স্ফটিকে "ভার্জিব্যাসিলাস ম্যারিসমর্টুই"-এর জীবনক্ষম অন্তর্বীজাণু পাওয়া গেছে। যখন পরিবেশ অনুকূল হয়ে ওঠে, তখন অন্তর্বীজাণু নিজেকে একটি সক্রিয় অবস্থায় পুনরায় সক্রিয় করতে পারে। বেশিরভাগ ধরনের ব্যাকটেরিয়া অন্তর্বীজাণু রূপে পরিবর্তিত হতে পারে না। অন্তর্বীজাণু গঠন করতে সক্ষম এমন ব্যাকটেরিয়ার প্রজাতির উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে "ব্যাসিলাস সেরিয়াস", "ব্যাসিলাস অ্যানথ্রাসিস", "ব্যাসিলাস থুরিঞ্জিয়েনসিস", "ক্লস্ট্রিডিয়াম বটুলিনাম", এবং "ক্লস্ট্রিডিয়াম টিটানি"। আর্কিয়ার মধ্যে অন্তর্বীজাণু গঠন পাওয়া যায় না।
অন্তর্বীজাণু ব্যাকটেরিয়ার ডিএনএ, রাইবোজোম এবং প্রচুর পরিমাণে ডাইপিকোলিনিক অ্যাসিড নিয়ে গঠিত। ডাইপিকোলিনিক অ্যাসিড একটি অন্তর্বীজাণু-নির্দিষ্ট রাসায়নিক যা অন্তর্বীজাণুর সুপ্তাবস্থা বজায় রাখার ক্ষমতায় সাহায্য করে বলে মনে হয়। এই রাসায়নিক পদার্থ অন্তর্বীজাণুর শুষ্ক ওজনের ১০% পর্যন্ত হিসাবে ধরা হয়।
অন্তর্বীজাণু পুষ্টি ছাড়াই বেঁচে থাকতে পারে। এগুলি অতিবেগুনি বিকিরণের, শুষ্ককরণের, উচ্চ তাপমাত্রার, চরম হিমায়ন এবং রাসায়নিক বিনাশকের বিরুদ্ধে প্রতিরোধী। তাপ-প্রতিরোধী অন্তর্বীজাণুর অস্তিত্ব প্রথম অনুমান করেছিলেন ফার্ডিনান্ড কোহন পনির সিদ্ধ করার পর "ব্যাসিলাস সাবটিলিস"-এর পনিরের উপর বৃদ্ধি পর্যবেক্ষণ করে। অন্তর্বীজাণুকে বৃদ্ধির প্রজননমূলক প্রক্রিয়া হিসাবে তার ধারণা স্বতঃস্ফূর্ত উৎপত্তির পূর্ববর্তী প্রস্তাবনাগুলির জন্য একটি বড় আঘাত ছিল। জ্যোতিঃপদার্থবিজ্ঞানী স্টেইন সিগুর্ডসন বলেছিলেন, "পৃথিবীতে ৪০ মিলিয়ন বছর পুরনো জীবন্ত ব্যাকটেরিয়াল অন্তর্বীজাণু পাওয়া গেছে - এবং আমরা জানি যে এগুলি বিকিরণের প্রতি অত্যন্ত প্রতিরোধী।" সাধারণ ব্যাকটেরিয়া-বিরোধী এজেন্টগুলি যা সক্রিয় কোষের প্রাচীর ধ্বংস করে কাজ করে, সেগুলি অন্তর্বীজাণুকে প্রভাবিত করে না। অন্তর্বীজাণু সাধারণত মাটি এবং জলে পাওয়া যায়, যেখানে এগুলি দীর্ঘ সময় ধরে বেঁচে থাকতে পারে। বিভিন্ন ধরনের অণুজীব "স্পোর" বা "সিস্ট" গঠন করে, কিন্তু নিম্ন G+C গ্রাম-ধনাত্মক ব্যাকটেরিয়ার অন্তর্বীজাণুগুলি কঠোর পরিস্থিতির বিরুদ্ধে এ পর্যন্ত সবচেয়ে প্রতিরোধী।
ব্যাকটেরিয়ার কিছু শ্রেণী অন্তর্বীজাণুর পরিবর্তে বহিঃস্পোর বা মাইক্রোবিয়াল সিস্ট গঠন করতে পারে। বহিঃস্পোর এবং অন্তর্বীজাণু হল কিছু অণুজীব শ্রেণীতে দেখা "হাইবারনেটিং" বা সুপ্ত পর্যায়ের দুটি রূপ।
ব্যাকটেরিয়ার জীবনচক্রে অগত্যা স্পোর গঠন অন্তর্ভুক্ত নয়। স্পোর গঠন সাধারণত প্রতিকূল পরিবেশগত অবস্থা দ্বারা ট্রিগার হয়। অন্তর্বীজাণু জীবনের কোন লক্ষণ প্রদর্শন করে না এবং এইভাবে এগুলিকে ক্রিপ্টোবায়োটিক হিসাবে বর্ণনা করা যেতে পারে। অন্তর্বীজাণু অনির্দিষ্টকালের জন্য জীবনক্ষমতা ধরে রাখে এবং সেগুলি উপযুক্ত অবস্থার অধীনে সক্রিয় কোষে অঙ্কুরিত হতে পারে। অন্তর্বীজাণু হাজার হাজার বছর ধরে বেঁচে থাকে যতক্ষণ না পরিবেশগত উদ্দীপনা অঙ্কুরোদগমকে ট্রিগার করে। এগুলিকে প্রকৃতিতে উৎপাদিত সর্বাধিক টেকসই কোষ হিসাবে চিহ্নিত করা হয়েছে।
ব্যাকটেরিয়া অভ্যন্তরীণভাবে একটি একক অন্তর্বীজাণু উৎপাদন করে। অন্তর্বীজাণুটি কখনও কখনও এক্সোস্পোরিয়াম নামক একটি পাতলা আবরণ দ্বারা বেষ্টিত থাকে, যা "স্পোর কোট"-এর উপরে থাকে। স্পোর কোট, যা একটি চালনির মতো কাজ করে যা লাইসোজাইমের মতো বড় বিষাক্ত অণুগুলিকে বাদ দেয়, অনেক বিষাক্ত অণুর বিরুদ্ধে প্রতিরোধী এবং এতে এনজাইমও থাকতে পারে যা অঙ্কুরোদগমের সাথে জড়িত। "ব্যাসিলাস সাবটিলিস" অন্তর্বীজাণুগুলিতে, স্পোর কোটে ৭০টিরও বেশি কোট প্রোটিন থাকে বলে অনুমান করা হয়। শুদ্ধ "ব্যাসিলাস সাবটিলিস" অন্তর্বীজাণুর এক্স-রে বিচ্ছুরণ প্যাটার্ন একটি নিয়মিত পর্যায়ক্রমিক গঠন সহ একটি উপাদানের উপস্থিতি নির্দেশ করে। "কর্টেক্স" স্পোর কোটের নীচে অবস্থিত এবং পেপটিডোগ্লাইক্যান নিয়ে গঠিত। "কোর ওয়াল" কর্টেক্সের নীচে অবস্থিত এবং অন্তর্বীজাণুর প্রোটোপ্লাস্ট বা "কোর"-কে ঘিরে থাকে। কোরটিতে অন্তর্বীজাণু ক্রোমোজোমাল ডিএনএ থাকে যা ক্রোমাটিন-জাতীয় প্রোটিন দ্বারা আবৃত থাকে, যেগুলিকে এসএএসপি (ছোট অ্যাসিড-দ্রবণীয় স্পোর প্রোটিন) নামে পরিচিত, যা অন্তর্বীজাণু ডিএনএকে UV বিকিরণ এবং তাপ থেকে রক্ষা করে। কোরটিতে সাধারণ কোষের গঠন যেমন রাইবোজোম এবং অন্যান্য এনজাইমও থাকে, কিন্তু এটি বিপাকীয়ভাবে সক্রিয় নয়।
অন্তর্বীজাণুর শুষ্ক ওজনের ২০% পর্যন্ত কোরের ভিতরে ক্যালসিয়াম ডাইপিকোলিনেট থাকে, যা ডিএনএকে স্থিতিশীল করতে সাহায্য করে বলে মনে করা হয়। ডাইপিকোলিনিক অ্যাসিড অন্তর্বীজাণুর তাপ প্রতিরোধের জন্য দায়ী হতে পারে, এবং ক্যালসিয়াম তাপ এবং জারক এজেন্টের বিরুদ্ধে প্রতিরোধে সাহায্য করতে পারে। যাইহোক, তাপ-প্রতিরোধী কিন্তু ডাইপিকোলিনিক অ্যাসিডবিহীন মিউট্যান্ট বিচ্ছিন্ন করা হয়েছে। ছোট অ্যাসিড-দ্রবণীয় প্রোটিন (SASP) অন্তর্বীজাণুগুলিতে পাওয়া যায়। এই প্রোটিনগুলি শক্তভাবে ডিএনএকে আবদ্ধ করে এবং ঘনীভূত করে, এবং এগুলি অতিবেগুনি আলো এবং ডিএনএ-ক্ষতিকারক রাসায়নিকের বিরুদ্ধে প্রতিরোধের জন্য আংশিকভাবে দায়ী।
রঞ্জক এবং দাগ অনুপ্রবেশের জন্য অন্তর্বীজাণু প্রাচীরের অপ্রবেশ্যতার কারণে হালকা অণুবীক্ষণ যন্ত্রের অধীনে অন্তর্বীজাণুগুলি দৃশ্যমান করা কঠিন হতে পারে। যখন একটি ব্যাকটেরিয়ার বাকি অংশ দাগ ধারণ করতে পারে, অন্তর্বীজাণুটি বর্ণহীন থেকে যায়। এটি মোকাবেলার জন্য, একটি বিশেষ দাগ কৌশল ব্যবহার করা হয় যাকে মোলার দাগ বলা হয়। এটি অন্তর্বীজাণুকে লাল রঙে দেখাতে দেয়, যখন কোষের বাকি অংশ নীল রঙে দাগ ধারণ করে। অন্তর্বীজাণুর জন্য আরেকটি দাগ কৌশল হল শেফার-ফুলটন দাগ, যা অন্তর্বীজাণুকে সবুজ এবং ব্যাকটেরিয়ার দেহকে লাল রঙে দাগ দেয়। স্পোর স্তরগুলির বিন্যাস নিম্নরূপ:
অন্তর্বীজাণুর অবস্থান ব্যাকটেরিয়া প্রজাতির মধ্যে ভিন্ন এবং সনাক্তকরণে কার্যকর। কোষের মধ্যে প্রধান ধরনগুলি হল প্রান্তিক, উপ-প্রান্তিক এবং কেন্দ্রীয়ভাবে স্থাপিত অন্তর্বীজাণু। প্রান্তিক অন্তর্বীজাণুগুলি কোষের মেরুতে দেখা যায়, যেখানে কেন্দ্রীয় অন্তর্বীজাণুগুলি মোটামুটি মাঝখানে থাকে। উপ-প্রান্তিক অন্তর্বীজাণুগুলি এই দুই চরমের মধ্যে থাকে। পার্শ্বীয় অন্তর্বীজাণু মাঝে মাঝে দেখা যায়।
প্রান্তিক অন্তর্বীজাণুযুক্ত ব্যাকটেরিয়ার উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে "ক্লস্ট্রিডিয়াম টিটানি", যে রোগজীবাণু ধনুষ্টংকার রোগ সৃষ্টি করে। কেন্দ্রীয়ভাবে স্থাপিত অন্তর্বীজাণুযুক্ত ব্যাকটেরিয়ার মধ্যে রয়েছে "ব্যাসিলাস সেরিয়াস"। কখনও কখনও অন্তর্বীজাণুটি এত বড় হতে পারে যে কোষটি অন্তর্বীজাণুর চারপাশে প্রসারিত হতে পারে। এটি "ক্লস্ট্রিডিয়াম টিটানি"-এর জন্য সাধারণ।
অনাহারের পরিস্থিতিতে, বিশেষত কার্বন এবং নাইট্রোজেনের উত্সের অভাব, স্পোরুলেশন নামক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে কিছু ব্যাকটেরিয়ার ভিতরে একটি একক অন্তর্বীজাণু গঠিত হয়।
যখন একটি ব্যাকটেরিয়া সনাক্ত করে যে পরিবেশগত পরিস্থিতি প্রতিকূল হয়ে উঠছে, তখন এটি অন্তর্বীজাণু গঠন প্রক্রিয়া শুরু করতে পারে। ডিএনএ প্রতিলিপি করা হয় এবং একটি ঝিল্লি প্রাচীর, যাকে "স্পোর সেপ্টাম" বলা হয়, গঠিত হতে শুরু করে। কোষের প্লাজমা ঝিল্লি এই প্রাচীরকে ঘিরে রাখে এবং ডিএনএর চারপাশে একটি ডাবল ঝিল্লি রাখতে চিমটি দিয়ে আলাদা করে। এই সময়ের মধ্যে ডাইপিকোলিনিক অ্যাসিডের ক্যালসিয়াম লবণ, ক্যালসিয়াম ডাইপিকোলিনেট, অন্তর্ভুক্ত করা হয়। ডাইপিকোলিনিক অ্যাসিড অন্তর্বীজাণুর প্রোটিন এবং ডিএনএকে স্থিতিশীল করতে সাহায্য করে। এরপর পেপটিডোগ্লাইক্যান কর্টেক্স গঠিত হয় এবং ব্যাকটেরিয়া বাইরের দিকে একটি স্পোর কোট যোগ করে। অন্তর্বীজাণু গঠনের চূড়ান্ত পর্যায়ে, নতুন গঠিত অন্তর্বীজাণুটি নিরূদিত হয় এবং মাতৃ কোষ থেকে মুক্ত হওয়ার আগে পরিপক্ক হতে দেওয়া হয়। কর্টেক্সই অন্তর্বীজাণুকে তাপমাত্রার প্রতি এত প্রতিরোধী করে তোলে। কর্টেক্সে একটি অভ্যন্তরীণ ঝিল্লি থাকে যাকে কোর বলে। এই কোরকে ঘিরে থাকা অভ্যন্তরীণ ঝিল্লি অতিবেগুনী আলোর এবং কঠোর রাসায়নিকের বিরুদ্ধে অন্তর্বীজাণুর প্রতিরোধের দিকে নিয়ে যায়। স্পোরুলেশন এখন সম্পূর্ণ, এবং আশেপাশের সক্রিয় কোষটি ক্ষয়প্রাপ্ত হলে পরিপক্ক অন্তর্বীজাণুটি মুক্তি পাবে।
অন্তর্বীজাণুগুলি বেশিরভাগ এজেন্টের বিরুদ্ধে প্রতিরোধী যা সাধারণত সেগুলি যে সক্রিয় কোষগুলি থেকে গঠিত হয় সেগুলিকে মেরে ফেলে। স্থায়ী কোষের মতো নয়, অন্তর্বীজাণুগুলি পরিবেশে পুষ্টির সীমাবদ্ধতা দ্বারা ট্রিগার হওয়া একটি রূপগত পার্থক্য প্রক্রিয়ার ফলাফল। বেশিরভাগ জীবাণুনাশক যেমন গৃহস্থালি পরিষ্কারের পণ্য, অ্যালকোহল, কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম যৌগ এবং ডিটারজেন্টের অন্তর্বীজাণুর উপর সামান্য প্রভাব রয়েছে। যাইহোক, জীবাণুমুক্তকারী অ্যালকাইলেটিং এজেন্ট যেমন ইথিলিন অক্সাইড, এবং ১০% ব্লিচ অন্তর্বীজাণুর বিরুদ্ধে কার্যকর। বেশিরভাগ অ্যানথ্রাক্স অন্তর্বীজাণু মারার জন্য, স্ট্যান্ডার্ড গৃহস্থালি ব্লিচ অন্তত কয়েক মিনিটের জন্য অন্তর্বীজাণুর সংস্পর্শে থাকতে হবে।
যদিও তাপ এবং বিকিরণের প্রতি উল্লেখযোগ্যভাবে প্রতিরোধী, অন্তর্বীজাণুগুলিকে পোড়ানো বা অটোক্লেভিং দ্বারা ধ্বংস করা যেতে পারে ১০০° সে.-এর বেশি তাপমাত্রায়। অন্তর্বীজাণুগুলি ঘন্টার পর ঘন্টা ১০০° সে.-এ বেঁচে থাকতে সক্ষম। সেগুলিকে ধ্বংস করার একটি পরোক্ষ উপায় হল সেগুলিকে এমন একটি পরিবেশে স্থাপন করা যা সেগুলিকে তাদের সক্রিয় অবস্থায় পুনরায় সক্রিয় করে। সেগুলি সঠিক পরিবেশগত অবস্থার অধীনে অঙ্কুরিত হবে, এবং তারপর সক্রিয় কোষগুলি সরাসরি ধ্বংস করা যেতে পারে। এই পরোক্ষ পদ্ধতিকে টিন্ডালাইজেশন বলা হয়।
নির্দিষ্ট ধরণের ব্যাকটেরিয়ার অন্তর্বীজাণু, প্রোব হিসাবে ব্যবহৃত হয় একটি অটোক্লেভ করা আইটেম সত্যিই জীবাণুমুক্ত করা হয়েছে কিনা তা যাচাই করার জন্য।
হাসপাতালে, এন্ডোস্কোপের মতো নাজুক আক্রমণাত্মক যন্ত্রগুলিতে অন্তর্বীজাণুগুলি নিম্ন-তাপমাত্রা এবং অ-সংক্ষয়কারী ইথিলিন অক্সাইড জীবাণুমুক্তকারী দ্বারা মারা হয়। বিপরীতে, "উচ্চ স্তরের জীবাণুমুক্তকরণ" অন্তর্বীজাণুকে মারে না তবে কোলনোস্কোপের মতো যন্ত্রগুলির জন্য ব্যবহৃত হয় যা জীবাণুমুক্ত দেহগহ্বরে প্রবেশ করে না।
ব্যাকটেরিয়াল অন্তর্বীজাণু অ্যান্টিবায়োটিকের, বেশিরভাগ জীবাণুনাশকের এবং বিকিরণ, ফুটন্ত এবং শুকানোর মতো শারীরিক এজেন্টের বিরুদ্ধে প্রতিরোধী। স্পোর কোটের অপ্রবেশ্যতা রাসায়নিকের বিরুদ্ধে অন্তর্বীজাণুর প্রতিরোধের জন্য দায়ী বলে মনে করা হয়। অন্তর্বীজাণুর তাপ প্রতিরোধের কারণ হল বিভিন্ন কারণ:
অন্তর্বীজাণুর পুনঃসক্রিয়করণ ঘটে যখন পরিস্থিতি আরও অনুকূল হয় এবং এতে "সক্রিয়করণ", "অঙ্কুরোদগম" এবং "বর্ধন" জড়িত। এমনকি যদি একটি অন্তর্বীজাণু প্রচুর পুষ্টিতে অবস্থিত হয়, এটি অঙ্কুরিত হতে ব্যর্থ হতে পারে যদি না সক্রিয়করণ ঘটে। অঙ্কুরোদগম জড়িত থাকে সুপ্ত অন্তর্বীজাণু বিপাকীয় ক্রিয়া শুরু করে এবং এইভাবে সুপ্তাবস্থা ভঙ্গ করে। এটি সাধারণত স্পোর কোটের বিদারণ বা শোষণ, অন্তর্বীজাণুর স্ফীত হওয়া, বিপাকীয় ক্রিয়াকলাপ বৃদ্ধি এবং পরিবেশগত চাপের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।
বর্ধন অঙ্কুরোদগম অনুসরণ করে এবং এতে অন্তর্বীজাণুর কোরটি নতুন রাসায়নিক উপাদান উৎপাদন এবং পুরানো স্পোর কোট থেকে বেরিয়ে সম্পূর্ণ কার্যকরী সক্রিয় ব্যাকটেরিয়াল কোষে বিকশিত হওয়ার জন্য জড়িত।
অন্তর্বীজাণুগুলিতে সক্রিয় কোষের তুলনায় পাঁচগুণ বেশি সালফার থাকে। এই অতিরিক্ত সালফার সিস্টেইন নামক একটি অ্যামিনো অ্যাসিড হিসাবে স্পোর কোটে ঘনীভূত হয়।
অন্তর্বীজাণুগুলি দীর্ঘ সময় ধরে সুপ্ত অবস্থায় থাকতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, মিশরীয় ফারাওদের সমাধিতে অন্তর্বীজাণু পাওয়া গেছে। ১৯৯৫ সালে, ক্যালিফোর্নিয়া পলিটেকনিক স্টেট ইউনিভার্সিটির রাউল ক্যানো ডোমিনিকান প্রজাতন্ত্রের একটি গাছের অম্বরে আটকে থাকা একটি জীবাশ্ম মৌমাছির পেটে ব্যাকটেরিয়ার অন্তর্বীজাণু খুঁজে পেয়েছিলেন।
কোষীয় পার্থক্যকরণের একটি সরলীকৃত মডেল হিসাবে, অন্তর্বীজাণু গঠনের আণবিক বিবরণ ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে, বিশেষ করে মডেল অর্গানিজম "ব্যাসিলাস সাবটিলিস"-এ।
ব্যাকটেরিয়াম "ব্যাসিলাস অ্যানথ্রাসিস"-এর অন্তর্বীজাণু ২০০১ অ্যানথ্রাক্স আক্রমণে ব্যবহৃত হয়েছিল। দূষিত ডাকের চিঠিতে পাওয়া গুঁড়োতে অ্যানথ্রাক্স অন্তর্বীজাণু ছিল।
স্পোর গঠনের জন্য মুক্ত অক্সিজেনের উপস্থিতি প্রয়োজন। প্রাকৃতিক পরিস্থিতিতে, এর অর্থ হল সক্রিয় চক্রগুলি সংক্রমিত হোস্টের কম অক্সিজেন পরিবেশের মধ্যে ঘটে।
"ব্যাসিলাস সাবটিলিস" অন্তর্বীজাণুগুলি পেপটাইড এবং প্রোটিনের পৃষ্ঠ প্রদর্শনের জন্য একটি সরঞ্জাম হিসাবে পুনরায় সমন্বিত প্রোটিনের অভিব্যক্তি এবং বিশেষ করে মাইক্রোবায়োলজি, বায়োটেকনোলজি এবং টিকা ক্ষেত্রে মৌলিক এবং প্রয়োগকৃত গবেষণার জন্য দরকারী।
অন্তর্বীজাণু-গঠনকারী ব্যাকটেরিয়ার উদাহরণের মধ্যে রয়েছে গণ: