अंतरिक्ष उड़ान मिशनों के लिए स्वच्छ जल की रक्षा करना

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अंतरिक्ष उड़ान मिशनों के लिए स्वच्छ जल की रक्षा करना

बायोफिल्म जीए कोशिकाएं हैं, जो कोशिकाओं की कई प्रजातियों का एक समूह है, जो सतह पर बने अवशेष में एक साथ चिपक जाती हैं। बायोफिल्म्स रोगाणुरोधी के लिए प्रतिरोधी हैं और इन्हें साफ करना बेहद मुश्किल है। वे कई प्रकार की स्वास्थ्य समस्याओं का कारण बन सकते हैं और स्टेनलेस स्टील सहित कई सामग्रियों पर संक्षारक प्रभाव डाल सकते हैं, जिससे वे आईएसएस जल आपूर्ति प्रणाली के लिए खतरा बन सकते हैं। क्रेडिट: एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी में बायोडिजाइन संस्थान

सभी खातों के अनुसार, पृथ्वी के बाहर का ब्रह्मांड एक विशाल, एकान्त और बाँझ स्थान है। फिर भी, जहाँ भी मनुष्य यात्रा कर सकता है, रोगाणु जीवन की प्रचुरता का अनुसरण करेंगे।


अपनी तरह के पहले अध्ययन में, एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी के बायोडिजाइन इंस्टीट्यूट में सेंटर फॉर फंडामेंटल एंड एप्लाइड माइक्रोबायोमिक्स के प्रमुख लेखक जीसेन यांग और उनके सहयोगियों ने अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (आईएसएस) के पीने योग्य पानी से समय के साथ अलग-अलग बैक्टीरिया की आबादी को अलग कर दिया। )

जबकि आईएसएस पीने योग्य जल प्रणाली की ऐतिहासिक ऐतिहासिक निगरानी ने संस्कृति-आधारित और स्वतंत्र (जीनोम अनुक्रमण) विधियों के माध्यम से मौजूद माइक्रोबियल प्रजातियों की पहचान करने पर ध्यान केंद्रित किया है, माइक्रोबियल पहचान दृष्टिकोणों के लिए माइक्रोबियल समुदायों के कार्य की उम्मीद करना चुनौतीपूर्ण है। मिशन-महत्वपूर्ण अंतरिक्ष यान जीवन समर्थन प्रणालियों की अखंडता और अंतरिक्ष यात्रियों के स्वास्थ्य की रक्षा के लिए माइक्रोबियल फ़ंक्शन को समझना महत्वपूर्ण है।

यांग और उनकी टीम के वर्तमान अध्ययन ने आईएसएस पीने योग्य जल प्रणाली से जलजनित जीवाणु आइसोलेट्स के मुख्य कार्यात्मक गुणों की जांच की जो कई वर्षों में एकत्र किए गए थे। इस अध्ययन का उद्देश्य हमारे ज्ञान का विस्तार करना था कि अंतरिक्ष यात्री के स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण माइक्रोबियल विशेषताओं और अंतरिक्ष आवास की अखंडता अंतरिक्ष यान के सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण पर्यावरण के दीर्घकालिक जोखिम में कैसे बदल सकती है। यह संबोधित करने के लिए एक महत्वपूर्ण मुद्दा है, क्योंकि माइक्रोग्रैविटी के लिए माइक्रोबियल अनुकूलन बैक्टीरिया की विशेषताओं में नाटकीय परिवर्तन प्रदर्शित करता है, जिसमें आईएसएस पीने योग्य जल प्रणाली में बायोफिल्म्स के रूप में जाना जाने वाला बैक्टीरिया समुच्चय बनाने की उनकी क्षमता शामिल है जो मिशन की सफलता के लिए खतरा है।

मिश्रित माइक्रोबियल आबादी के कार्य और व्यवहार की जांच वैज्ञानिक समुदाय में कर्षण प्राप्त कर रही है, क्योंकि इस तरह के अध्ययन इस बात की अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं कि सूक्ष्मजीव एक दूसरे के साथ और उनके पर्यावरण के साथ व्यावहारिक वातावरण में कैसे बातचीत करते हैं। इस तरह के शोध अंतरिक्ष के साथ-साथ पृथ्वी पर जल प्रणालियों के लिए माइक्रोबियल जोखिम के आकलन के लिए महत्वपूर्ण मार्गदर्शन प्रदान करने में मदद कर सकते हैं।

“पॉलीमिक्रोबियल इंटरैक्शन जटिल हैं और समय के साथ स्थिर नहीं हैं,” यांग कहते हैं। “हमारा अध्ययन लंबी अवधि के माइक्रोबियल इंटरैक्शन और माइक्रोग्रैविटी वातावरण को समझने के लिए आईएसएस जल प्रणाली से बरामद एकल और बहु-स्थान वाले बैक्टीरियल आइसोलेट्स दोनों का गहन फेनोटाइप विश्लेषण प्रदान करता है। पर्यावरण मूल्यांकन।”

यांग में एएसयू के सहयोगी जेनिफर बैरिला, ओलिविया किंग और चेरिल निकर्सन शामिल हैं, जिन्होंने बायोडिजाइन टीम का नेतृत्व किया, साथ ही टेक्सास स्टेट यूनिवर्सिटी के सह-लेखक रॉबर्ट जेसी मैकक्लीन, और नासा जॉनसन स्पेस सेंटर, ह्यूस्टन के मार्क ओट।

समूह के निष्कर्ष पत्रिका के वर्तमान अंक में दिखाई देते हैं एनपीजे बायोफिल्म्स और माइक्रोबायोम्स.

जीवन का तरल

जल पृथ्वी और अंतरिक्ष दोनों में जीवन देने वाला और अपरिहार्य पदार्थ है। स्पेसफ्लाइट के दौरान, पीने और बुनियादी स्वच्छता के लिए स्वच्छ पानी की आपूर्ति आवश्यक है, लेकिन अंतरिक्ष यात्रियों को मज़बूती से आपूर्ति करने की चुनौतियाँ बहुत बड़ी हैं, प्रत्येक बूंद को सावधानीपूर्वक प्रबंधित किया जाता है।

नासा के अनुसार, आईएसएस पर पानी को रीसायकल करने की क्षमता के बिना, एस को पृथ्वी से प्रति वर्ष 40,000 पाउंड पानी परिवहन करने की आवश्यकता होगी ताकि केवल चार चालक दल के सदस्यों को उनके प्रवास की पूरी अवधि के लिए अत्यधिक लागत पर फिर से भेजा जा सके। आईएसएस.

आईएसएस पर जल शोधन प्रणाली, जिसे पर्यावरण नियंत्रण और जीवन समर्थन प्रणाली के रूप में जाना जाता है, का उपयोग तीन चरणों की प्रक्रिया में अपशिष्ट जल को शुद्ध करने के लिए किया जाता है। कणों और मलबे को हटाने के लिए प्रारंभिक निस्पंदन के बाद, पानी एक बहु-निस्पंदन बिस्तर से गुजरता है जिसमें ऐसे पदार्थ होते हैं जो कार्बनिक और अकार्बनिक अशुद्धियों को दूर करते हैं। अंत में, एक उत्प्रेरक ऑक्सीकरण रिएक्टर वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों को हटाता है और सूक्ष्मजीवों को मारता है।

यद्यपि इस तरह के परिष्कृत जीवन-समर्थन प्रणालियों को इस महत्वपूर्ण संसाधन के संदूषण को रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जीवाणु समुदायों ने आईएसएस जल वसूली प्रणाली में कुछ बायोफिल्म के निर्माण के साथ कई निवारक उपायों को विफल करने में भारी उपकरणों का प्रदर्शन किया है।

वर्तमान अध्ययन में, आईएसएस पीने योग्य जल प्रणाली से कई वर्षों में एकत्र की गई माइक्रोबियल गतिविधि के लिए नासा-संग्रहीत बैक्टीरियल आइसोलेट्स की जांच की गई। जीवाणु प्रजातियों को एंटीबायोटिक प्रतिरोध, बायोफिल्म संरचना और संरचना, चयापचय और हेमोलिसिस (लसीका लाल रक्त कोशिकाओं की क्षमता) के लिए प्रोफाइल किया गया था।

छोटा और परिभाषित

व्यक्तिगत बैक्टीरिया के छोटे आकार के बावजूद, जिसे नग्न आंखों से नहीं देखा जा सकता है, यह एक कथित शक्ति है। मनुष्यों में संक्रामक रोगों की एक श्रृंखला का उत्पादन करने के लिए उनकी व्यक्तिगत क्षमताओं के अलावा, बैक्टीरिया अक्सर सतह पर जमा हो जाते हैं जिससे बायोफिल्म्स नामक कई प्रजातियां बनती हैं, जो स्वाभाविक रूप से रोगाणुरोधी द्वारा साफ किए जाने के लिए प्रतिरोधी होती हैं।

बैक्टीरियल बायोफिल्म का एक बड़ा वैश्विक सामाजिक-आर्थिक प्रभाव होता है और यह कई स्वास्थ्य और औद्योगिक समस्याओं का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप पृथ्वी पर अरबों डॉलर का वार्षिक आर्थिक नुकसान होता है। इन समस्याओं में दूषित तेल और रासायनिक प्रसंस्करण लाइनें, आक्रामक चिकित्सा स्टेंट को कवर करना, संक्रामक रोग पैदा करना और जल संसाधनों को दूषित करना शामिल है। इसके अलावा, बायोफिल्म भी सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला पर आक्रामक जंग का उत्पादन कर सकते हैं, जिसमें स्टेनलेस स्टील को कम करने की क्षमता शामिल है, आईएसएस जल प्रणालियों में उपयोग की जाने वाली सामग्री।

इस कारण से, जटिल माइक्रोबियल पारिस्थितिक तंत्र में बैक्टीरिया का नियंत्रण और बायोफिल्म निर्माण का प्रबंधन महत्वपूर्ण चुनौतियां हैं, विशेष रूप से स्पेसफ्लाइट के दौरान तेज।

आईएसएस में, नासा की जल वसूली प्रणाली लगातार पुनर्नवीनीकरण मूत्र, अपशिष्ट जल और आसवन, निस्पंदन, उत्प्रेरक ऑक्सीकरण और आयोडीन उपचार के माध्यम से पीने योग्य पानी का उत्पादन करती है।

इन प्रयासों के बावजूद, आईएसएस पीने योग्य पानी प्रणाली से पानी के नमूनों के हवाई विश्लेषण ने माइक्रोबियल स्तर दिखाया जो पीने योग्य पानी के लिए नासा के विनिर्देशों से अधिक था। इस संदूषण के स्रोत मुख्य रूप से जल प्रणाली में निहित पर्यावरणीय वनस्पति के कारण हैं।

स्काई-हाई रिस्क मैनेजमेंट

जबकि पृथ्वी पर पीने के पानी में पाए जाने वाले कई रोगाणु आईएसएस नमूनों में भी पाए जाते हैं, एक चिंता का विषय है कि स्थानिक वातावरण इस अनोखे वातावरण में इन जीवों के लिए संभावित खतरों को बढ़ाने के लिए कार्य कर सकता है। माइक्रोग्रैविटी की स्थितियों में विशेष रुचि है, जो एक ही शोध समूह के सदस्यों ने पहले दिखाया है कि कुछ संक्रामक सूक्ष्मजीव तनाव और तनाव प्रतिरोध को बढ़ा सकते हैं, अपने जीन अभिव्यक्ति प्रोफाइल को बदल सकते हैं और बायोफिल्म निर्माण को बढ़ावा दे सकते हैं।

इन मुद्दों की शिकायत यह तथ्य है कि अंतरिक्ष यात्री प्रतिरक्षा दमन के पहलुओं से पीड़ित अंतरिक्ष वातावरण में समय बिताते हैं, संभावित रूप से उन्हें माइक्रोबियल संक्रमण के लिए अधिक संवेदनशील बनाते हैं।

वर्तमान अध्ययन के परिणाम बताते हैं कि आईएसएस जलीय जीवाणु आइसोलेट्स एंटीबायोटिक सहित कई रोगाणुरोधी यौगिकों के साथ-साथ बायोफिल्म निर्माण और कार्बन उपयोग के विभिन्न पैटर्न के लिए प्रतिरोध दिखाते हैं। इसके अलावा, बैक्टीरियल आइसोलेट्स में से एक, जिसे बर्कोहोल्डरिया के रूप में जाना जाता है, ने हेमोलिटिक गतिविधि का प्रदर्शन किया, इसे अंतरिक्ष यात्रियों के स्वास्थ्य के लिए संभावित चिंता के सूक्ष्म जीव के रूप में प्रस्तुत किया।

इस अध्ययन में बैक्टीरिया की प्रजातियों की परस्पर क्रियाओं को देखने से व्यवहार के विभिन्न पैटर्न भी सामने आए, जिनमें से कुछ इस बात पर निर्भर थे कि क्या नमूने एक ही वर्ष के दौरान या अलग-अलग वर्षों के दौरान एकत्र किए गए थे, यह दर्शाता है कि माइक्रोग्रैविटी में अनुकूली प्रक्रियाएं समय पर काम करती हैं। पर्यावरण। महत्वपूर्ण रूप से, इस पॉलीमिक्रोबियल अध्ययन में पाए जाने वाले गतिशील फेनोटाइप का केवल अनुक्रमण तकनीक का उपयोग करके पूरी तरह से भविष्यवाणी नहीं की गई होगी।

इस अध्ययन के निष्कर्ष विशेष रूप से अंतरिक्ष यात्रा के लिए दीर्घकालिक सुरक्षित पेयजल सुनिश्चित करने की भारी चुनौतियों को दूर करने में मदद करेंगे। इसके अलावा, यह अध्ययन पृथ्वी के औद्योगिक लाभों और आम जनता की सुरक्षा के लिए पृथ्वी-इंजीनियर्ड जल प्रणालियों की दक्षता में सुधार के लिए जानकारी प्रदान कर सकता है।


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और जानकारी:
गिसेन यांग एट अल, पीने योग्य पानी से बरामद बहु-प्रजाति माइक्रोबियल आबादी की स्पेसफ्लाइट अनुदैर्ध्य विशेषता, एनपीजे बायोफिल्म्स और माइक्रोबायोम्स (२०२१)। डीओआई: 10.1038 / s41522-021-00240-5

एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी द्वारा प्रदान किया गया

गुणों का वर्ण – पत्र: स्पेसफ्लाइट मिशन के लिए स्वच्छ जल सुरक्षा (सितंबर 2021, 7 सितंबर) 20 सितंबर 2021 https://phys.org/news/2021-09-safeguarding-spaceflight-missions.html से लिया गया

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Source by phys.org

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