સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન (Microbiology)

સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન

(Microbiology)

બૅક્ટેરિયા (જીવાણુ), વાયરસ (વિષાણુ), ફૂગ (Fungi) અને પ્રજીવ (Protozoa) જેવા સૂક્ષ્મજીવોનો જેમાં વિગતવાર અભ્યાસ થાય છે તેવી જીવવિજ્ઞાનની પ્રાયોજિત શાખા.

(I) અગાઉ તેનો અભ્યાસ રોગોની અસર જાણવા માટે થતો. 20મી સદીમાં આ સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાનનો ઝોક દેહધાર્મિક ક્રિયા, જીવરસાયણશાસ્ત્ર અને જનીનવિદ્યાની પ્રક્રિયાઓ સમજવા તરફનો છે. પ્રયોગશાળામાં જીવાણુ કે વિષાણુઓનું સંવર્ધન જનીનવિદ્યામાં સંશોધન માટે ખૂબ મદદરૂપ છે.

સૂક્ષ્મજીવાણુઓ એટલે અતિસૂક્ષ્મજીવો; જેમાં બૅક્ટેરિયા, વિષાણુ, લીલ, ફૂગ, પ્રજીવો, કૃમિ, રિકેટ્સિયા, માયકોપ્લાઝમા તેમજ સૂક્ષ્માતિસૂક્ષ્મ ‘પ્રાયોન્સ’ (Prions) અને ‘વાઇરૉઇડ્સ’(Viroids)નો પણ સમાવેશ થાય છે.

નરી આંખે ન દેખાતાં આ સૂક્ષ્મજીવાણુઓ પોતાની એક અનોખી દુનિયાનું અસ્તિત્વ ધરાવે છે. ધરતીના પડ પર કે તેના પેટાળમાં; રણવાળી સૂકી કે ભેજવાળી કાદવિયા જમીનમાં; ગરમ કે હિમશીતળ કે ખારા પાણીમાં; દરિયામાં કે નદી-કૂવાના પાણીમાં; હવા કે આકાશમાં તેમજ પ્રાણીઓના શરીરમાં પણ તેમનું અસ્તિત્વ છે. છેલ્લાં અવલોકનો પ્રમાણે તો પૃથ્વી સિવાય ચન્દ્ર અને મંગળ પર પણ સૂક્ષ્મજીવાણુઓના અસ્તિત્વનાં એંધાણ મળી રહ્યાં છે. ટૂંકમાં, તેઓ સર્વવ્યાપી છે. તંદુરસ્ત માણસમાં વસવાટ કરતા જીવાણુઓ તેને ખૂબ ઉપયોગી છે. માત્ર બૅક્ટેરિયા(જીવાણુ)ના અભ્યાસની વિદ્યાશાખાને જીવાણુશાસ્ત્ર (Bacteriology) કહે છે.

(II) સૂક્ષ્મજીવ–જગતની શોધ (Discovery of Microbial World) : હોલૅન્ડના ડચ વૈજ્ઞાનિક ઍન્ટની વૉન લ્યુવેનહુકની (Antony Van Leeuwenhoek : 16321723) સૂક્ષ્મદર્શક યંત્રની શોધથી સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાનની શાખાના વિકાસને દિશા મળી.

સૂક્ષ્મજીવાણુની શોધનો યશ ઍન્ટની વૉન લ્યુવેનહુકને ફાળે જાય છે, તેથી તેને ‘સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્રના આદ્ય પિતા’ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેણે સૂક્ષ્મદર્શક યંત્રની મદદથી ખાબોચિયાના ગંદા પાણીમાં રહેલા જીવાણુઓ; દાંતની છારીમાં રહેલા જીવાણુઓ તેમજ પ્રાણીઓનાં આંતરડાંમાં રહેલ જીવાણુઓનો અભ્યાસ તેમજ તેમનું નિર્દેશન કર્યું. તેણે સૌપ્રથમ વાર જીવાણુઓ ગોળાકાર-ગોલાણુ (SphericalCocci); દંડાકાર-દંડાણુ (Rod ShapeBacilli) તેમજ સર્પાકાર (Spiral) એમ ત્રણ પ્રકારના આકારના હોય છે તેવું સત્તાવાર વૈજ્ઞાનિક તારણ રજૂ કર્યું. આ ઉપરાંત તેણે જીવાણુઓની હલનચલન અને ગતિનું નિર્દેશન બતાવ્યું હતું. આ અભ્યાસનાં અવલોકનો, ચિત્રો સાથે તેણે લંડનની રૉયલ સોસાયટી સમક્ષ ઈ. સ. 1667માં રજૂ કર્યાં.

(III) સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાનનો વિકાસ (Development of Microbiology) : જેમ જેમ સૂક્ષ્મદર્શક યંત્રમાં સુધારાવધારા થતા ગયા તેમ તેમ જીવાણુઓ; અતિસૂક્ષ્મ વિષાણુઓ તેમજ જીવાણુની રચનાના નાનામાં નાના ભાગને પણ સારી રીતે જોવાનું શક્ય બન્યું. પારજાંબલી પ્રકાશનાં કિરણોનો ઉપયોગ કરવાથી (Ultraviolet Microscope) સૂક્ષ્મદર્શક યંત્રની વસ્તુને મોટી કરવાની શક્તિમાં વધારો કરી શકાયો છે. ફક્ત 24 વર્ષની ઉંમરે ઈ. સ. 1931માં અનર્સ્ટ રસ્ક (Ernst Ruska) નામના ભૌતિકશાસ્ત્રીએ વીજાણુસૂક્ષ્મદર્શક યંત્ર (Electron Microscope) નામનું અતિઆધુનિક સૂક્ષ્મદર્શક યંત્ર વિકસાવ્યું. સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાનના વિકાસમાં વીજાણુ સૂક્ષ્મદર્શક યંત્રનો ફાળો અદ્વિતીય છે. તેના ક્રાંતિકારી પ્રદાનને કારણે સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન તેમજ આણ્વિક જીવવિજ્ઞાન(Molecular Biology)નાં કેટલાંય રહસ્યોનો ઉકેલ મળ્યો છે. વીજાણુસૂક્ષ્મદર્શક યંત્રની શોધને માટે અર્નસ્ટ રસ્કને ભૌતિકશાસ્ત્રના ક્ષેત્રમાં નોબેલ પ્રાઇઝથી નવાજવામાં આવ્યા છે.

જેઓને સૂક્ષ્મજીવાણુઓ વિશેનું જ્ઞાન હોતું નથી તેઓ એવું માનતા હોય છે કે સૂક્ષ્મજીવો એટલે રોગ ઉત્પન્ન કરનાર માનવજાતના શત્રુઓ; પરંતુ આ માન્યતા ભૂલભરેલી છે. સૂક્ષ્મજીવાણુઓ મનુષ્યોની સાથે નિકટતાથી સંકળાયેલા હોવા છતાં તેનાથી ઘણુંખરું અજાણ રહે છે. સામાન્ય જનજીવનમાં તેઓ અનેક રીતે ઉપયોગી છે. મોટાભાગના જીવાણુઓ ફાયદાકારક છે અને મનુષ્ય તેમજ પ્રાણીઓની જિંદગીના અસ્તિત્વ માટે આવા જીવાણુઓ અત્યંત જરૂરી છે.

વીસમી સદીમાં સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાનનો મહત્તમ વિકાસ થયો. તેને પરિણામે હવે સૂક્ષ્મજીવાણુઓની મહત્તા અનેક રીતે વધી ગઈ છે. આના કારણે સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાનની પણ અનેક પ્રશાખાઓ વિકાસ પામી છે; જેમ કે, ઔદ્યોગિક સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન (Industrial Microbiology); તબીબી સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્ર (Medical Microbiology કે બૅક્ટેરિયૉલૉજી); કૃષિ સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્ર (Agricultural Microbiology); ખાદ્ય સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્ર (Food Microbiology); ડેરી સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્ર (Dairy Microbiology); અવકાશ સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્ર (Space Microbiology); વિષાણુશાસ્ત્ર (Virology); ફૂગશાસ્ત્ર (Mycology); પર્યાવરણીય સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્ર (Environmental Microbiology) વગેરે.

આમ, આપણે કહી શકીએ કે પ્રાણી તેમજ મનુષ્યની જિંદગીના અસ્તિત્વ માટે જીવાણુઓ અત્યંત જરૂરી છે. જો જીવાણુઓ ન હોય તો જીવનની શક્યતા મુશ્કેલ બને.

(IV) વિવિધ ઉદ્યોગોમાં સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્ર (Industrial Microbiology) : કેટલાક જીવાણુઓ આથવણ પેદા કરે છે. આ પ્રક્રિયાને આધારે પાંઉ બનાવવામાં તેમજ દારૂ બનાવવામાં યીસ્ટનો ઉપયોગ થાય છે. જીવાણુના આથવણથી ઇથાઇલ આલ્કોહૉલ, એસિટોન, પ્રાપિયોનિક ઍસિડ, બ્યુટિરિક ઍસિડ, લેક્ટિક ઍસિડ, સાઇટ્રિક ઍસિડ વગેરે બનતા હોય છે. આલ્કોહૉલ, દવા તથા અન્ય ઉદ્યોગોમાં વપરાય છે. ઍસિટિક ઍસિડ બૅક્ટેરિયાની ચયાપચયની ક્રિયાથી સરકો (4 % ઍસિટિક ઍસિડ) અથવા વિનેગર બનાવવામાં આવે છે. સરકો રસોઈમાં તેમજ ખોરાકના સંગ્રહના ઉપયોગમાં લેવાય છે. દૂધમાંથી દહીં બનાવવા લૅક્ટિક ઍસિડ બૅક્ટેરિયા ઉમેરવામાં આવે છે. લૅક્ટિક ઍસિડ બૅક્ટેરિયા લૅક્ટિક ઍસિડ ઉત્પન્ન કરે છે, જે ડેરી-ઉદ્યોગ, કાપડ-ઉદ્યોગ, ચર્મ-ઉદ્યોગ તેમજ ઔષધ-ઉદ્યોગમાં વપરાય છે. ડેરીની બીજી અનેક બનાવટોમાં જીવાણુઓનો ઉપયોગ થતો હોવાથી જીવાણુઓ ડેરી-ઉદ્યોગમાં મહત્ત્વના છે. લીલા ઘાસચારા પર લૅક્ટોબેસિલાઈ જીવાણુની આથવણની પ્રક્રિયાથી પ્રાણીનો ખોરાક – સાઇલેજ (Ensilage) બનાવવામાં આવે છે. ચર્મ-ઉદ્યોગમાં જે ટેનિનની પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે તે પ્રક્રિયામાં ગેલિક ઍસિડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ગેલિક ઍસિડ ટેનિનમાં વિપુલ પ્રમાણમાં રહેતો હોય છે. જે વનસ્પતિમાં ટેનિન રહેલ હોય છે તે વનસ્પતિમાં સૂક્ષ્મજીવાણુ દાખલ કરી તેની પ્રક્રિયાથી ગેલિક ઍસિડ બનાવી શકાય છે. આમ, અનેક રીતે જીવાણુવિજ્ઞાનનો ઔદ્યોગિક વિકાસમાં ફાળો વર્ણવી શકાય.

ઍન્ટિબાયૉટિક અને વિટામિનોની બનાવટમાં તેમજ મળનિકાલમાં પણ જીવાણુઓ અતિ ઉપયોગી છે. જીવાણુઓ અદ્રાવ્ય પ્રોટીન, ચરબી અને શર્કરા જેવા પદાર્થોનું દ્રાવ્ય પદાર્થોમાં રૂપાંતર કરી તેની દુર્ગંધ દૂર કરે છે. આવા પાણીનો નિકાલ કરવો પાછળથી સહેલો બને છે.

(V) ખેતીમાં સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન (Agricultural Micro-biology) : જમીન સૂક્ષ્મજીવાણુઓનું સંગ્રહસ્થાન છે. જમીનની ઉપલી સપાટીમાં તેની સંખ્યા વધુ અને જેમ જેમ ઊંડે જઈએ તેમ તેમ તેની સંખ્યા ઘટતી જાય છે. જમીનના જીવાણુ જટિલ પદાર્થોનું વિઘટન કરી વનસ્પતિને ઉપયોગી થાય તેવા સાદા પદાર્થોમાં તેમનું રૂપાંતર કરે છે. આમ વનસ્પતિની વૃદ્ધિમાં જીવાણુઓ મદદ કરે છે.

કેટલાક જીવાણુઓ મગફળી, સોયાબીન, રજકો વગેરે કઠોળ વર્ગના પાકના મૂળ ઉપર ગાંઠ બનાવે છે. આ જીવાણુ પોતાનો જોઈતો ખોરાક વનસ્પતિના કોષમાંથી મેળવે છે અને તેના બદલામાં હવામાંના નત્રવાયુનું સ્થિરીકરણ કરી વનસ્પતિને ઉપયોગી એવા નત્રલ પદાર્થો પૂરા પાડે છે. જીવાણુ દ્વારા હવામાંના નાઇટ્રોજનનું સ્થિરીકરણ થવાથી જમીનની ફળદ્રૂપતામાં વધારો થાય છે. નાઇટ્રોજનનું સ્થિરીકરણ સહજીવી જીવાણુની પ્રજાતિ રાઇઝોબિયમ અને અસહજીવી જીવાણુની પ્રજાતિ એઝોટોબૅક્ટર દ્વારા થતું હોય છે. વળી એઝોટોબૅક્ટર જેવા કેટલાક જીવાણુઓ વનસ્પતિ હૉરમૉન – જેવા કે ઇન્ડોલ ઍસિટિક ઍસિડ અને જીબરાલિન ઉત્પન્ન કરી બીજાંકુરણ-પ્રક્રિયા ઝડપી કરતા હોય છે.

જમીનની ફળદ્રૂપતા વધારવા માટે જમીનમાં ઉમેરવામાં આવતું સેન્દ્રિય ખાતર પણ જુદા જુદા પાકના અવશેષો પર જીવાણુની પ્રક્રિયા દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. આ જીવાણુઓની પ્રક્રિયાને અંતે ઉત્પન્ન થતા બદામી કે ઘેરા કથ્થાઈ રંગના સેન્દ્રિય પદાર્થો જમીનની છિદ્રાળુતા (porosity) વધારતા હોય છે. આથી વનસ્પતિ-મૂળને હવા તથા પાણી સહેલાઈથી મળી શકે છે. આમ, જમીનની ફળદ્રૂપતા જાળવી રાખવામાં સૂક્ષ્મજીવાણુઓ અનેક રીતે ફાળો આપે છે.

એક સંશોધન પ્રમાણે જીવાણુરહિત જમીનને ખેતીલાયક બનાવવામાં આ જીવાણુઓને વર્ષો લાગતાં હોય છે. પૃથ્વીનો ફળદ્રૂપ જમીનનો ભાગ આ જીવાણુઓની વર્ષોની ભૂરાસાયણિક પ્રક્રિયાનું ફળ ગણી શકાય.

(VI) અવકાશવિજ્ઞાન અને સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન (Space Science and Microbiology) : જીવાણુઓ અવકાશવિજ્ઞાન(Space science)ના વિકાસમાં પણ મહત્ત્વના પુરવાર થયા છે. અવકાશ-સફર દરમિયાન જુદા જુદા વાતાવરણની અને જુદાં જુદાં પરિબળોની સજીવ સૃષ્ટિ ઉપર શી અસર થાય છે તે જાણવા જીવાણુઓનો ઉપયોગ બહુ સહેલાઈથી થઈ શક્યો છે. કેટલાક જીવાણુઓ અવકાશી સફર દરમિયાન ઑક્સિજનદાતા (aerobic) પુરવાર થાય છે. આથી, અવકાશી સફર દરમિયાન વધુ વજનના ઑક્સિજનના બાટલા લઈ જવાને બદલે આવા જીવાણુઓ લઈ જવા ફાયદાકારક જણાયા છે. વળી, અમુક જીવાણુઓ મનુષ્યના મળનો ખોરાક તરીકે ઉપયોગ કરી મળનિકાલની સમસ્યા હલ કરી શકે છે. મનુષ્ય આ જ જીવાણુઓનો ખોરાક તરીકે પણ ઉપયોગ કરી શકે છે. આમ, જીવાણુની મદદથી અવકાશી સફર દરમિયાન ત્રણ પાયાના પ્રશ્નો – (1) ઑક્સિજન, (2) મળનિકાલ અને (3) ખોરાકના – હલ કરી શકાયા છે.

રૂસી અવકાશયાન વૉસ્ટોક-2માં ઈ. કોલી જીવાણુની લાયસોજનિક જાત કે જે વિકિરણને સુભેદ્ય છે તેને અભ્યાસાર્થે લઈ જવામાં આવી હતી. રૂસી અવકાશયાન સોયુઝ અને અમેરિકી યાન ઍપૉલોમાં પ્રજીવોની ખાસ જાત એ જાણવા માટે લઈ જવામાં આવી હતી કે શું અવકાશયાત્રા દરમિયાન તેમના પર કશી અસર થાય છે ? અને જો થતી હોય તો તેનું સ્વરૂપ શું છે ? આ બધું જાણવા-પારખવાનું કામ મૉસ્કો નજીક આવેલ સોવિયેત-વિજ્ઞાન અકાદમીના જીવભૌતિકશાસ્ત્રના વૈજ્ઞાનિકોને (Biophysicists) સોંપાયું હતું.

લાંબી શોધ પછી એ વૈજ્ઞાનિકોએ શોધી કાઢ્યું કે, અવકાશયાત્રા દરમિયાન આ જીવાણુઓના જૈવિક-લય(Biologic rhythm)માં નિ:શંકપણે થોડો ફેરફાર થાય છે. મુખ્ય ફેરફાર જીવાણુના શરીર પર બનેલાં નિયમિત ધાબાંની બાબતમાં જોવા મળ્યો છે. અવકાશયાત્રાએથી પાછા ફરેલા જીવાણુઓમાં એની રચના કંઈક જુદી થઈ જાય છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં આ ધાબાં વાંકાં કે વિરૂપ થયેલાં પણ જોવા મળ્યાં. ક્યાંક ક્યાંક તો તે પાસે થઈ ગયાં હતાં. પૃથ્વી પર રહેતા જીવાણુઓમાં પહેલાં કદી આવું જોવા મળ્યું ન હતું.

જ્યારે વૈજ્ઞાનિકો બીજા ગ્રહોની જીવંત વસ્તુનું સંશોધન કરે છે ત્યારે સૌથી પહેલાં ત્યાં સૂક્ષ્મજીવાણુની હાજરી છે કે નહિ તેની ચકાસણી કરતા હોય છે, કારણ કે મોટા જીવો ન હોય તોપણ સૂક્ષ્મજીવો હોવાની શક્યતા રહેલી હોય છે. જ્યારે અવકાશયાત્રીઓ પ્રથમ વાર ચંદ્રની સફરે ગયા ત્યારે તેઓએ પણ તે ગ્રહ પર સૂક્ષ્મજીવાણુઓની હાજરી છે કે નહિ તેની ખાસ ચકાસણી કરી હતી અને આ અવકાશયાત્રીઓ પોતાની સાથે જીવાણુઓ લાવ્યા છે કે નહિ તે જોવા, જ્યાં સુધી તેમની સંપૂર્ણ તપાસ પૂરી થઈ નહિ ત્યાં સુધી, તેઓને અલગ ઓરડામાં (quarantine) રાખવામાં આવ્યા હતા. આનું કારણ એવું હતું કે ચંદ્ર પરથી કોઈ નવી જાતના રોગકારક જીવાણુઓ યાત્રીઓના શરીર સાથે આવીને પૃથ્વી પર નવીન રોગો દાખલ ન કરે.

(VII) સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન અને વૈદકશાસ્ત્ર (Microbiology and MedicineMedical Microbiology) : લુઈ પાશ્ર્ચરે જ્યારે સિદ્ધ કર્યું કે જીવાણુઓ રોગોત્પાદક છે ત્યારથી જ વૈદકશાસ્ત્ર અને જીવાણુવિજ્ઞાનનો સંબંધ ગાઢ રહ્યો છે. મનુષ્ય તથા પ્રાણીઓમાં કેટલાય રોગો જીવાણુઓથી થતા હોય છે અને દિવસે દિવસે તેમાં વધારો થતો રહ્યો છે.

કોઈ પણ રોગની સારવાર કરતાં પહેલાં રોગ શા કારણે થયો તે જાણવું પડે છે. કેટલાક રોગોનું નિદાન દાક્તર માટે સહેલું હોતું નથી અને તે માટે તેની તપાસ પ્રયોગશાળામાં કરવી જરૂરી હોય છે. ગળા અને છાતીનાં દર્દો, ઝાડા તેમજ આંતરડાંના અન્ય રોગો વિવિધ જીવાણુઓથી થતા હોય છે. આવા સમયે કયો રોગ કયા જીવાણુથી થયો છે તે માલૂમ પડે તો જ તે વિશેની સારવાર યોગ્ય દવા આપી થઈ શકે. આ રોગોનું સ્પષ્ટ નિદાન થયા પછી જ સારવાર શરૂ કરી શકાય. રોગના નિદાન માટે નીચેની માહિતી પ્રયોગશાળામાં એકઠી કરવાની હોય છે :

(1) રોગી મનુષ્યના શરીરમાંથી ચોક્કસ નમૂનો લઈ રોગકારક જીવાણુનું સંવર્ધન કરી તેનું વર્ગીકરણ.

(2) ત્વચા-કસોટી માટે રોગીના શરીરની તપાસ અને પ્રતિકાર-શક્તિનું નિરૂપણ અને

(3) રોગકારક જીવાણુ માટે અસરકારક ઔષધ શોધવું – રોગકારક જીવાણુ કઈ દવાથી નાશ પામે તે જાણી તેની તપાસ પ્રયોગશાળામાં કરવી પડે. આધુનિક જીવાણુશાસ્ત્રના અભ્યાસીનું આ કાર્યક્ષેત્ર છે.

ટૂંકમાં, જીવાણુવિજ્ઞાને રોગોનું નિદાન કરવામાં, રોગો અટકાવવા માટે રોગપ્રતિકારક રસીઓ (vaccines) બનાવવામાં અને રોગોની નાબૂદી માટેનાં જીવનરક્ષક ઔષધ – ઍૅન્ટિબાયૉટિક – શોધવામાં અગત્યનો ફાળો આપ્યો છે. એ દૃષ્ટિએ વૈદકશાસ્ત્ર અને જીવાણુવિજ્ઞાન એકબીજાનાં પૂરક છે.

(VIII) જનીનવિદ્યા અને સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન (Genetics and Microbiology) : જીવાણુઓ સહેલાઈથી હેરવી-ફેરવી શકાતા હોવાથી તેમજ તેમનું જીવનચક્ર (life-cycle) ટૂંકું હોવાથી તેઓ જનીનવિદ્યાના સંશોધનમાં, દેહધર્મવિદ્યાનો અભ્યાસ કરનારાઓને તેમજ વૈદકશાસ્ત્રના સંશોધનકારો માટે અગત્યના સંશોધન-સાધન તરીકે પુરવાર થયા છે. જનીનવિદ્યાના સંશોધનમાં જીવાણુઓએ ફળમાખી, મકાઈ અને ઉંદરનું સ્થાન લીધું છે.

જીવાણુઓમાં વ્યાપેલી વિવિધતા અને ચંચળતાને લીધે જુદાં જુદાં રસાયણો અને વાતાવરણના તફાવતોની અસરોનો અભ્યાસ કરવાનું સુગમ થયું છે, જે મોટાં પ્રાણીઓ પરથી કરવો અશક્ય છે. ટૂંકા જીવનચક્રને લીધે જીવાણુઓ પરના આવા અભ્યાસનાં પરિણામો તાત્કાલિક જાણી શકાય છે જ્યારે પ્રાણીઓ કે વનસ્પતિઓમાં મહિનાઓ કે વર્ષો સુધી રાહ જોવી પડે.

યીસ્ટ, ફૂગ, બૅક્ટેરિયા, વિષાણુ વગેરે જીવાણુઓ જનીનવિદ્યાના વિકાસમાં અગત્યના પુરવાર થયા છે. લગભગ 1940થી જીવાણુવિજ્ઞાને જનીનવિદ્યામાં ક્રાંતિકારી ફેરફારો આણવામાં, જીવરસાયણશાસ્ત્રના વિકાસમાં અને અણુજીવવિજ્ઞાન (Molecular Biology) જેવી અતિ આધુનિક શાખાને જન્મ આપવામાં અગત્યનો ભાગ ભજવ્યો છે. આમ, આધુનિક જનીનવિદ્યા મુખ્યત્વે જીવાણુ પર કરાયેલા પ્રયોગો અને તેના પરથી મેળવાતી માહિતી પર આધારિત છે.

જનીન-ઇજનેરી વિદ્યા(Genetic Engineering)ના અભ્યાસ દ્વારા જનીનવિકૃતિથી થતા રોગોની નાબૂદી માટેના પ્રયત્નોમાં પણ જીવાણુવિજ્ઞાન અગત્યનો ફાળો આપી રહ્યું છે. યુનિવર્સિટી ઑવ્ કૅલિફૉર્નિયા – યુ.એસ.ના જીવરસાયણ અને જીવભૌતિકશાસ્ત્ર વિભાગના વડા ડૉ. વિલિયમ જે. સ્ટરનું માનવું છે કે ‘‘આવા અભ્યાસ દ્વારા ટૂંક સમયમાં જ આપણે મનુષ્યના ઇન્સ્યુલિન ઉત્પન્ન કરતા જીનને ઈ. કોલી જીવાણુમાં સફળ રીતે દાખલ કરી શક્યા. આ જ રીતે મનુષ્યમાં ઇન્સ્યુલિન ઉત્પન્ન કરતા જીનને ઈ. કોલી જીવાણુમાં દાખલ કરીને તે જીવાણુઓને ઇન્સ્યુલિન ઉત્પન્ન કરતા કરી શકાય.’’ આજે આ શક્ય બન્યું છે. આમ કરવાથી ઇન્સ્યુલિનની અછત વરતાતી બંધ થશે. તદુપરાંત મધુપ્રમેહના કેટલાક રોગીઓ પ્રાણીજ ઇન્સ્યુલિનના એલર્જિક હોય છે તેમને જીવાણુ-ઇન્સ્યુલિન આપી શકાશે. એથી પણ આગળ વધીને હવે તો દર્દીના શરીરમાં જ જનીનની બદલી કરી દર્દીને મધુપ્રમેહના રોગથી કાયમી મુક્તિ અપાવવાના પ્રયત્નો પણ ચાલી રહ્યા છે. આમ જીવાણુવિજ્ઞાને જનીનવિદ્યાના વિકાસમાં અગત્યનો ફાળો આપ્યો છે.

જીવાણુમાં વિકસેલી જનીનવિદ્યાને લીધે ખેતી, વૈદક તેમજ ઉદ્યોગોના ક્ષેત્રે સારી પ્રગતિ થઈ શકી છે.

(IX) અન્નસમસ્યા અને સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન (Role of Microbiology in Solving Food Problem) : વસ્તીવધારાથી સૌ પરિચિત અને ચિન્તિત પણ છે. માનવજાતના ખોરાકનો મોટો આધાર જમીન પર રહેલો છે. વધુ અન્ન-ઉત્પાદન માટે ફળદ્રૂપ જમીન હોવી ખાસ જરૂરી છે. જમીનના જીવાણુઓ જમીનની ફળદ્રૂપતામાં અગત્યનો ભાગ ભજવે છે. આમ છતાં, ટૂંક સમયમાં જ મનુષ્યવસ્તી પાસેની જમીન પૂરતો ખોરાક ઉત્પન્ન કરવામાં ઓછી પડશે. આજે પણ પૃથ્વી પરની વસ્તીના  ભાગના મનુષ્યો પૂરતું પોષણ મેળવી શકતા નથી અને તેથી વધુ ખોરાક ઉત્પન્ન કરવા માટેની નવી નવી રીતો શોધવી અત્યંત જરૂરી છે. આના ઉપાય રૂપે વધુ દરિયાઈ વનસ્પતિનો, વધુ મત્સ્યોનો તેમજ પ્રાણીઓના માંસનો ખોરાક તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

દરિયામાં જીવાણુઓ અસંખ્ય પ્રમાણમાં હોય છે. તેમનો પણ ખોરાક તરીકે ઉપયોગ કરવા અંગેનાં સંશોધનો હાથ ધરાયાં છે અને નજીકના ભવિષ્યમાં કદાચ તે શક્ય બને. જો ફક્ત પશુઓ પણ જીવાણુઓનો ખોરાક તરીકે ઉપયોગ કરી શકે તો લાખો એકર જમીન કે જે ફક્ત ઢોરોનો ઘાસચારો ઉગાડવા માટે વપરાય છે તે મનુષ્ય માટે અન્નાદિ ઉગાડવાના ઉપયોગમાં લઈ શકાય.

પૌષ્ટિક આહારની તંગી ભારતની એક સૌથી મોટી સમસ્યા છે. વસ્તીના અભૂતપૂર્વ વધારાને લીધે આ સમસ્યા વધુ ગંભીર બનતી જાય છે. તેને દૂર કરવાનો ઉપાય વધુ પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરવું તે છે.

આહારમાં પ્રોટીન અગત્યનો ભાગ ભજવે છે. પ્રોટીનની ઊણપને કારણે ભારતીય બાળકોને યોગ્ય પોષણ મળતું નથી. પરિણામે દેહવૃદ્ધિ અટકી જવી, માંસપેશીઓનો સુયોગ્ય વિકાસ ન થવો, ઝાડા થવા, લોહી ઓછું થવું, થાક લાગવો વગેરે લક્ષણો દેખાય છે. તેમના માનસિક વિકાસમાં પણ બાધા પડે છે અને ક્વચિત્ જીવનના આધારરૂપ મસ્તકના તંતુઓની અસાધ્ય ક્ષતિ પણ થાય છે. એશિયા અને આફ્રિકામાં પ્રોટીનની ઊણપને લઈને દર વર્ષે લાખો બાળકો Kwashiorkor નામના રોગથી મૃત્યુ પામે છે. આ રોગનાં ચિહ્નો – યકૃતનો સોજો, પગના સોજા, ઓછું વજન, તાવ, ઝાડા, ખાંસી વગેરે છે. આ રોગ છ માસથી બે વર્ષનાં બાળકોમાં વધુ જોવા મળે છે.

ખોરાક તરીકે જીવાણુ–પ્રોટીન (Bacterial Protein) : પ્રોટીનની ઊણપ પૂરવા માટે ખેતી દ્વારા અનાજમાંથી મેળવવામાં આવતા પ્રોટીન કરતાં હાલમાં વૈજ્ઞાનિકો જીવાણુ-પ્રોટીન (Bacterial Proteins) પર વધુ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતા થયા છે. કારણ કે તેને માટે હવામાન, ઋતુ કે વરસાદ પર આધાર રાખવો પડતો નથી. રેલ, દુકાળ, વનસ્પતિ, રોગ જેવાં પરિબળો પણ તેને અસર કરતાં નથી તેમજ તેનું ઉત્પાદન ખૂબ ઝડપી, સસ્તું અને સારી રીતે થઈ શકે છે. હાલમાં બ્રિટિશ કંપની પ્રાણીજ-પ્રોટીન જેવું જ જીવાણુ-પ્રોટીન યીસ્ટ કોષોને આલ્કેન્સ (Alkanes C₁₆-C₂₈) અને ગૅસઑઇલ પર ઉગાડી ઉત્પન્ન કરે છે.

જુદા જુદા જીવાણુઓમાં 24થી 87 ટકા પ્રોટીન; 5થી 85 ટકા ચરબી; વિટામિનો અને બીજાં વૃદ્ધિતત્ત્વો હોય છે. વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓના કરતાં જીવાણુઓનો વૃદ્ધિદર ઘણો જ વધુ હોવાથી તેનાથી વધુ પ્રમાણમાં પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. પાંચસો કિલોગ્રામ વજનવાળી ભેંસ દર ચોવીસ કલાકે 0.9 કિલોગ્રામ પ્રોટીન બનાવે છે. પચાસ કિલોગ્રામ બીજમાંથી ઉત્પન્ન થતા સોયાબીન દર ચોવીસ કલાકે પાંત્રીશ કિલોગ્રામ પ્રોટીન બનાવે છે. જ્યારે આદર્શ પરિસ્થિતિમાં વૃદ્ધિ પામતા પાંચસો કિલોગ્રામ યીસ્ટ કોષો દર ચોવીસ કલાકે પચાસ ટન પ્રોટીન બનાવે છે. ઝડપી વૃદ્ધિ-દર ઉપરાંત ઘણાં જીવાણુઓ છાસ, નકામો ગોળ, લાકડાનો વહેર, પેટ્રોલ (પેટ્રોલિયમ હાઇડ્રૉકાર્બન), જૂનાં ટાયરો અને નકામા ગંદવાડ પર ઊછરી શકતા હોવાથી ખર્ચની દૃષ્ટિએ પણ જીવાણુ-પ્રોટીન સસ્તું પડે છે. ફિનલૅન્ડ દેશમાં પેપર-પલ્પ મિલમાંથી આવતું નકામું પાણી કે જેને પહેલાં પાણીના પ્રદૂષણ માટે જવાબદાર ગણવામાં આવતું તેનો ઉપયોગ પણ હવે જીવાણુ-પ્રોટીન બનાવવામાં કરવામાં આવે છે. આ પ્રોટીનને પેકિલો (Pekilo) કહેવામાં આવે છે. તેને જાનવરના ખોરાક તરીકે ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે.

યીસ્ટ(Yeast)નો ખોરાક તરીકે ઉપયોગ : મનુષ્ય અને જાનવરના ખોરાક તરીકે યીસ્ટનો બહોળો ઉપયોગ થાય છે; દા.ત., ફૂડ અને ફોડર યીસ્ટ. અગાઉ જોઈ ગયા તે પ્રમાણે યીસ્ટનો પાંઉ, દારૂ કે બિયર બનાવવામાં, ઔદ્યોગિક આલ્કોહૉલ તેમજ યીસ્ટ ઍક્સ્ટ્રૅક્ટ, વિટામિનો વગેરે બનાવવામાં બહોળો ઉપયોગ થતો હોય છે. દર વર્ષે દુનિયામાં હજારો ટન યીસ્ટનું ઉત્પાદન ઉદ્યોગોમાંથી બહાર ફેંકાતા ગંદવાડ, જેવા કે મોલાસિસ, સલ્ફાઇટ, વેસ્ટ લિકર, છાસ વગેરેમાંથી થાય છે.

દુનિયામાં યીસ્ટનું ઉત્પાદન (ટનમાં)

દેશ	બેકરની યીસ્ટ	સૂકી યીસ્ટ
યુ.એસ.	6,56,000	28,900
યુરોપ	65,850	52,400
દક્ષિણ અમેરિકા	7,400
જાપાન	12,700	7,500
ભારત	1,000

પ્રોટીન સારું હોવાથી યીસ્ટ પોષણની દૃષ્ટિએ ઉત્તમ છે, છતાં તેમાં મેથિયૉનિન અને સિસ્ટેઇન ઍમિનોઍસિડનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે, લાયસિનનું પ્રમાણ સારું હોય છે. સોયાબીન અને માછલીના પ્રમાણમાં યીસ્ટ-પ્રોટીન ઉત્તમ કક્ષાનું ગણાય છે. પ્રોટીન ઉપરાંત યીસ્ટમાં જરૂરી બધાં વિટામિનો પણ આવેલાં છે.

હાલમાં પેટ્રોલિયમ હાઇડ્રૉકાર્બન યીસ્ટ ઉત્પન્ન કરવાની પદ્ધતિ ફ્રાન્સમાં વિકસી છે. ભારતમાં પણ આવો પ્લાન્ટ ઇન્ડિયન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑવ્ પેટ્રોલિયમ (IIP) દ્વારા દહેરાદૂનમાં અને 1969માં ગુજરાત રિફાઇનરી – વડોદરા ખાતે સ્થાપવામાં આવ્યો છે. પેટ્રોલિયમમાંથી ખોરાકની ઉત્પત્તિનો વિચાર તો ખૂબ આકર્ષક લાગે છે, પરંતુ તેના ઉપયોગ અંગે ઘણી મર્યાદાઓ નડે છે; જેવી કે, હાઇડ્રૉકાર્બન પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોય છે અને તેથી માધ્યમને સતત અને સખત હલાવવું પડે છે. તદુપરાંત, આ પદ્ધતિમાં ખૂબ જ પ્રમાણમાં ઑક્સિજનની જરૂર પડે છે.

પેટ્રોલમાંથી પ્રોટીન બનાવવાની શોધ સૌપ્રથમ 1958માં ફ્રાન્સના કેમિકલ એન્જિનિયર આલ્ફ્રેડ કેમ્પેગ્નન્ટે (Alfred Champgnant) કરી હતી. આ પદ્ધતિથી મેળવેલ પ્રોટીનને ટોપ્રિના (Toprina) કહેવામાં આવે છે. સંશોધનો પરથી નક્કી કરી શકાયું છે કે કૃષિ-જાનવરો માટે ટોપ્રિના ખૂબ પોષક અને સલામત પ્રોટીન છે. મનુષ્ય માટે તેનો ઉપયોગ કરતાં પહેલાં હજી ઘણાં કાળજીભર્યાં સંશોધનો કરવાં જરૂરી છે.

લીલનો ખોરાક તરીકે ઉપયોગ (Algae as Food) : અવકાશી મુસાફરીનાં હાલનાં સંશોધનોમાં થયેલ વિકાસને લીધે ઑક્સિજન અને ખોરાકના ઉદભવ તરીકે એકકોષી લીલ પર ઘણો અભ્યાસ થયો છે. રોજની છસો ગ્રામ લીલ એક માણસની એક દિવસની પ્રોટીન, વિટામિન અને ઑક્સિજનની જરૂરિયાત સંતોષે છે. ઉત્પાદન-ખર્ચના હિસાબે માણસના ખોરાક તરીકે લીલનો ઉપયોગ કરકસરભર્યો ન ગણાય. લીલને જ્યારે સુએજ(sewage)ના પાણીથી ઉગાડી મેળવવામાં આવે છે ત્યારે તેનો ઉપયોગ જાનવરના ખોરાક તરીકે કરી શકાય છે. દસ લાખ ગૅલન સુએજમાંથી એક ટન કે તેથી વધુ લીલ મેળવી શકાય છે. બીજી વનસ્પતિ કરતાં લીલ સૂર્યશક્તિનો ખૂબ અસરકારક ઉપયોગ કરી શકે છે.

લીલમાં પ્રોટીનનું પ્રમાણ 7થી 80 % જેટલું હોય છે. લીલ-પ્રોટીનમાં મેથિયૉનિન ઓછા પ્રમાણમાં હોય છે. લીલનો સ્વાદ મનપસંદ ન હોવાથી મનુષ્ય તેને ખાવા આકર્ષાતો નથી.

કેટલીક બ્લૂ-ગ્રીન-લીલના માઇસ્ક્રોસ્પૉર સમૂહ ખાદ્ય છે; તેનું શાક ઘણું જ સ્વાદિષ્ટ અને પૌષ્ટિક બને છે. બીજાં શાકભાજી કરતાં આ ખાદ્ય લીલ(Blue-green algae)માં પ્રોટીન તત્ત્વો વધુ પ્રમાણમાં આવેલાં હોય છે. આવી લીલનો પ્રજનન-કોશસમૂહ, જેને માઇક્રોસ્પૉર સમૂહ કહે છે તેનો બર્મામાં ઘણી સદીઓથી ખોરાક તરીકે ઉપયોગ થાય છે. નાઇજિરિયામાં પણ લીલનો સદીઓથી ખોરાક તરીકે ઉપયોગ થાય છે. લીલની ઘટ્ટ ચપટી રોટી બનાવી સૂકવીને ઉપયોગમાં લેવાય છે. જ્યારે જરૂર હોય ત્યારે તે રોટીને પાણીમાં ભીંજવી તેનો સૂપ બનાવી ખોરાકમાં લઈ શકાય છે. ચીનના લોકોની વાનગી ટૂ-ફા-સાઈ (To-Fa-Tsai) પણ બ્લૂ-ગ્રીન-લીલ નોસ્ટૉકના સૂપમાંથી જ બનાવવામાં આવે છે.

મશરૂમનો ખોરાક તરીકે ઉપયોગ : મશરૂમ નામથી સૌ પરિચિત છે. તે એક પ્રકારની ફૂગ છે. તેનો ખોરાક તરીકે ઉપયોગ થાય છે તેથી તે ખાદ્ય ફૂગ કહેવાય છે. તેની અનેક જાતો છે, કેટલીક જાતો ઝેરી પણ છે; તેથી તેનો ઉપયોગ કરતાં પહેલાં ઝેરી અને બિનઝેરી મશરૂમ વિશેનું જ્ઞાન હોવું જોઈએ. Amanita phalloides, Amanita muscaria, Clitocybe, inocybe વગેરે જાતો ઝેરી છે.

ઊંચાં પોષક તત્ત્વો, એકસરખો સ્વાદ અને સુવાસને લીધે તે ખોરાક તરીકે જલદી ગ્રાહ્ય થવા લાગી છે. શાકાહારી ખોરાકમાં સમૃદ્ધ પ્રોટીનની દૃષ્ટિએ કઠોળ પછીની તે બીજી ખાદ્ય વસ્તુ છે. કઠોળમાં 17.24 % પ્રોટીન અને મશરૂમમાં 3.5 % પ્રોટીન હોય છે.

ઍગેરિકસ બાયસ્પૉરસ (Agaricus bisporus) નામની મશરૂમનો વધુ પ્રમાણમાં ખોરાક તરીકે ઉપયોગ થાય છે. તદુપરાંત Velvarieve sp. Pleurotus sp. (Dhingri), Morchella વગેરેનો પણ ખોરાકમાં ઉપયોગ થાય છે.

મશરૂમનો ઉપયોગ સૂપ બનાવવામાં, કાંદા સાથે તળીને વાનગી બનાવવામાં તેમજ નાળિયેરના દૂધમાં વાનગી બનાવી ખાવામાં થાય છે. પુલાવમાં પણ તેનો ઉપયોગ થાય છે. માંસાહારી લોકોને મશરૂમનો સ્વાદ તળેલા ચીકન જેવો લાગે છે. મશરૂમ મધુપ્રમેહના રોગીઓ માટે તેમજ વધતું વજન અટકાવવા માટે ઘણું ઉપયોગી છે.

બૅક્ટેરિયાનો ખોરાક તરીકે ઉપયોગ : તાજેતરમાં અમેરિકાની જનરલ ઇલેક્ટ્રિક કંપનીએ બૅક્ટેરિયાની એવી જાત શોધી છે કે જે ગાયના છાણનું રૂપાંતર પ્રોટીનના સમૃદ્ધ જથ્થામાં કરે છે. આવા પ્રોટીનનો ઉપયોગ ગાયોને સશક્ત બનાવવામાં તેમજ પૉલ્ટ્રીમાં ખોરાક તરીકે થાય છે.

જાપાનમાં આસામ (Asam) પર્વતની આસપાસની જગ્યામાં શુદ્ધ જીવાણુનું સંવર્ધન થાય છે જેનો ખાદ્ય થાળી ‘Broth of Tengue’ તરીકે ઉપયોગ થાય છે.

(X) સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન અને વાયુપ્રદૂષણ (Microbiology and Air pollution) : વિશાળ વસ્તી ધરાવતાં શહેરોની મુખ્ય સમસ્યાઓ પૈકીની એક સમસ્યા છે કચરા તથા ગંદવાડના નિકાલની. નાગરિકોના આરોગ્ય સાથે આ બાબતોને ગાઢ સંબંધ છે. શહેરોનો કચરો ગાડાંઓમાં એકઠો કરી પાદરમાં ઠાલવીને તેનો નિકાલ કરવાની અત્યાર સુધીની પદ્ધતિ અવૈજ્ઞાનિક હોવા ઉપરાંત તેમાંથી પેદા થતું હવાનું પ્રદૂષણ આરોગ્યને જોખમાવનારું રહે છે. કચરાને બાળી નાખીને નિકાલ કરવાથી પણ હવા પ્રદૂષિત તો બને જ છે.

કચરાનો વૈજ્ઞાનિક પદ્ધતિએ નિકાલ કરવાનો સૌથી સારો રસ્તો તેમાંથી સેન્દ્રિય ખાતર બનાવવાનો છે. શહેરમાંથી એકઠા કરેલા કચરામાં શેરીઓનું વાળણ (વાળેલો કચરો) પણ હોય છે, જેમાં છોડને જરૂરી પોષક તત્ત્વો રહેલાં હોય છે. જીવાણુઓની મદદથી આ કચરાનું પ્રક્રિયા દ્વારા સેન્દ્રિય ખાતરમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે; જેને કમ્પોસ્ટ (compost) કહે છે. સેન્દ્રિય ખાતર છાણિયા ખાતર કરતાં ઘણું જ ચઢિયાતું છે. આ ઉપરાંત સુએઝ કે ગંદવાડના નિકાલમાં પણ જીવાણુવિજ્ઞાનનો ફાળો અગત્યનો છે.

(XI) સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન અને ભૂસ્તરશાસ્ત્ર (Microbiology and Geology) : સૂક્ષ્મજીવાણુઓ પૃથ્વીના ઇતિહાસના અભ્યાસમાં પણ મદદ કરે છે. ભૂસ્તરશાસ્ત્રીઓ પણ સૂક્ષ્મજીવાણુઓના અભ્યાસ ઉપરથી તેમજ ભૌતિક અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓથી ચોક્કસપણે નક્કી કરી શક્યા છે કે પૃથ્વી પર જીવનની હયાતી 109 વર્ષો પહેલાંની છે.

જીવાણુઓ પેટ્રોલિયમ-તેલ બનાવવામાં પણ ઉપયોગી છે. કોલસો તેમજ બળતણનાં તેલ હ્યુમસ(humus)માંથી બનતાં હોય છે. હ્યુમસ જીવાણુની પ્રક્રિયાથી બનતું હોય છે. કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે પેટ્રોલિયમ-તેલ પ્રાચીન સમયમાં વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓના અવશેષોમાંથી બનેલું છે. આ અવશેષોનું વિઘટન હાઇડ્રૉકાર્બન બનાવતા સૂક્ષ્મજીવાણુઓ દ્વારા થાય છે. જેટલી ઊંડાઈએથી પેટ્રોલિયમ મળે છે, તેટલી ઊંડાઈએ સૂક્ષ્મજીવાણુઓ પણ જોવા મળેલ છે. તેથી જમીન અથવા તો તેના નીચલા થરમાં જ્યાં આ હાઇડ્રૉકાર્બન બનાવતા જીવાણુઓ જોવા મળે છે ત્યાં પેટ્રોલિયમની શક્યતા હોય તેમ માની શકાય.

તાજેતરનાં સંશોધનોને પરિણામે માલૂમ પડ્યું છે કે જીવાણુઓ જમીનમાં ધાતુ બનાવવાની પ્રક્રિયામાં અગત્યનો ફાળો આપે છે. સેકોરિઝા (Saccorhiza) જીવાણુની જાતિ મગેનીઝ બનાવતી હોવાનું શોધાયું છે.

(XII) જીવાણુ વિદ્યુતઉત્પાદક તરીકે (Microorganisms as Living Generators) : ઈ. સ. 1911માં બ્રિટનના ડૉ. એમ. સી. પોટર અને 1931માં અમેરિકન જીવાણુશાસ્ત્રી ડૉ. બી. કોહને જીવાણુમાં રહેલી વીજળી ઉત્પન્ન કરવાની શક્તિનો ખ્યાલ આપ્યો છે. ડૉ. પોટરે ટિન, જસત અથવા કાર્બનના ઇલેક્ટ્રૉડનો ઉપયોગ કરી ગૅલ્વેનોમિટર વડે જીવાણુનો વીજળી-કરન્ટ માપ્યો, જે નીચે બતાવ્યા પ્રમાણે માલૂમ પડ્યો.

સેકરોમાયસિસ (Saccharomyces) – 0.32 V

ઇસ્કેરિચિયા કૉલી (Escherichia Coli) – 0.35 V

સાદી ભાષામાં કહીએ તો જીવાણુઓ પોષણ-માધ્યમમાં વિદ્યુત-રાસાયણિક પરિવર્તનો વડે ઉપચયન-અપચયન આંક (redox potential) બદલી શકે છે. પોષણ-માધ્યમનાં પોષક તત્ત્વોનો ઉપયોગ જીવાણુઓ તેમના વિકાસ માટે કરે છે. ભવિષ્યમાં જીવાણુકોષનો ઉપયોગ રેડિયો રિસીવર તથા ટ્રાન્સમીટર ચલાવવામાં, તેમજ ઇલેક્ટ્રિક લાઇટ વગેરેમાં થઈ શકવાથી દુનિયાની વીજળી-સમસ્યા પણ હલ થઈ શકે. જીવાણુની ઇલેક્ટ્રૉફિઝિયૉલૉજી-(Bacterial Electrophysiology)નો અભ્યાસ બરાબર થાય તો આ સમસ્યા સારી રીતે હલ થઈ શકે તેમ છે. જીવાણુની જગ્યાએ યુરિએઝ (Urease) ઉત્સેચક વાપરવાથી વધુ પ્રમાણમાં વિદ્યુતશક્તિ ઉત્પન્ન થતી હોવાની માહિતી છે.

(XIII) ખાટું દૂધ (Acidophilus Milk) : સામાન્ય જનજીવનમાં પણ વિજ્ઞાન કેવો મહત્ત્વનો ભાગ ભજવી શકે છે તેનું ઉદાહરણ વૈજ્ઞાનિકોએ ખાટું દૂધ બનાવવાની પ્રક્રિયા વિકસાવીને પૂરું પાડ્યું છે. આ ખાટું દૂધ આપણે સામાન્ય રીતે વાપરીએ છીએ તે દહીં કરતાં વધારે પોષક હોય છે અને વધુ ઔષધીય ગુણો ધરાવે છે.

 દૂધમાંથી દહીં બનાવવામાં સ્ટ્રૅપ્ટોકોકસ લૅક્ટિસ બૅક્ટેરિયા કામ કરે છે; જ્યારે દૂધમાંથી ખાટું દૂધ બનાવવાની પ્રક્રિયામાં લૅક્ટોબેસિલસ ઍસિડોફિલસ બૅક્ટેરિયા કામ કરે છે. ખાટું દૂધ બનાવવાની પ્રક્રિયા આ પ્રમાણે છે :

સૌ પહેલાં દૂધને ઉકાળીને નિર્જંતુક કરવામાં આવે છે. ત્યારબાદ 40° સે. સુધી ઠંડું પાડવામાં આવે છે. ત્યારબાદ તેમાં લૅક્ટોબેસિલસ ઍસિડોફિલસ બૅક્ટેરિયા દાખલ કરવામાં આવે છે અને બાર કલાક સુધી 30° સે. તાપમાને રાખવામાં આવે છે. આવું ખાટું દૂધ 5° સે. તાપમાને એક સપ્તાહ સુધી જાળવી શકાય છે.

બંધારણ, વાસ, રાસાયણિક રચના અને એની જીવાણુ-વિરોધી પ્રવૃત્તિની દૃષ્ટિએ સામાન્ય દહીં કરતાં આ ખાટું દૂધ જુદા જ પ્રકારનું હોય છે. મરડો, કબજિયાત, મંદાગ્નિ, આમવાયુ અને પેટ તથા આંતરડાં સાથે સંકળાયેલા બીજા કેટલાક રોગોના ઉપચારની બાબતમાં તે દહીં કરતાં વધુ અસરકારક જણાયું છે. તેને એક પ્રકારનું ઍન્ટિબાયૉટિક કહી શકાય. યુરોપ તથા રશિયામાં આંતરડાના કેટલાક રોગો તથા ક્ષય રોગના ઉપચારમાં આ પ્રકારના ખાટા દૂધનો ઉપયોગ થતો હોવાનું કહેવાય છે.

(XIV) નુકસાન કરતા સૂક્ષ્મજીવો (Harmful Microbes) : જીવાણુઓની કેટલીક પ્રક્રિયા માનવજાતને નુકસાન કરે છે. કેટલાક જીવાણુ ખોરાકમાં બગાડ પેદા કરતા હોય છે અને ઘણી વાર ખોરાકને ઝેરી પણ બનાવે છે. કેટલાક જીવાણુઓ મનુષ્ય સહિત અન્ય પ્રાણીઓ તેમજ વનસ્પતિમાં રોગ પેદા કરી મનુષ્યને શારીરિક તેમજ આર્થિક નુકસાન પહોંચાડે છે. કેટલાક જીવાણુઓ જમીનમાં રહેલા નાઇટ્રોજનયુક્ત પદાર્થોનું વિઘટન કરી જમીનની ફળદ્રૂપતામાં ઘટાડો કરે છે.

નુકસાન કરતા જીવાણુઓમાં સૌથી વધુ અગત્યના તો ચેપીરોગકારક જીવાણુઓ જ ગણાવી શકાય.

સૂક્ષ્મજીવોથી થતા ચેપી રોગો (Microbial Diseases) : જીવાણુઓની રોગોત્પાદક એજન્ટો તરીકેની કામગીરી લુઈ પાશ્ર્ચર અને રૉબર્ટ કોખે વીસમી સદીમાં સ્પષ્ટ કરી દેખાડી. ભયંકર રોગો જેવા કે એન્થ્રેક્સ, ક્ષય, કૉલેરા વગેરેના જીવાણુઓનો અભ્યાસ કરી માનવજાતને તે રોગોની ઉત્પત્તિનું જ્ઞાન આપનાર રૉબર્ટ કોખ જીવાણુશોધકોમાં અગ્રસ્થાને છે.

નીચેની સારણીઓમાં વિવિધ પ્રકારના સૂક્ષ્મજીવો જેવા કે પ્રજીવો, વિષાણુ, ફૂગ, રિકેટ્સિયા તથા બૅક્ટેરિયાથી થતા મનુષ્યના અગત્યના રોગોની નોંધ આપી છે.

છેલ્લે વાહકો દ્વારા ફેલાતા અગત્યના ચેપી રોગોની નોંધ આપી છે.

સારણી 1 : પ્રજીવોથી થતા રોગો (Protozoal diseases)

પ્રજીવનું નામ   રોગનું નામ

1.	એન્ટામિબા હિસ્ટૉલિટિકા (Entamoeba histolytica)	એમેબિક મરડો
2.	બૅલાન્ટિડિયમ કૉલી (Balantidium coli)	જૂના મરડા જેવો રોગ
3.	ટ્રિપેનોસૉમા ગૅમ્બિયેન્સ (Trypanosoma gambiense)	કુંભકર્ણ નિદ્રા-રોગ
4.	લીસ્મેનિયા ડૉનોવાની (Lieshmania donovani)	કાલાઝાર
5.	પ્લાસ્મોડિયમ ફાલ્સિપેરમ (Plasmodium falciparum) પ્લાસ્મોડિયમ વિવેક્સ (P. vivax) પ્લાસ્મોડિયમ મેલેરી	મલેરિયા

સારણી 2 : વિષાણુથી થતા રોગો (Viral diseases)

વિષાણુનું નામ	રોગનું નામ
રોગના નામ પાછળ વિષાણુ શબ્દ જોડવામાં આવે છે. દા.ત., શીતળાના વિષાણુ, ફ્લૂના વિષાણુ વગેરે.	શીતળા (Smallpox), એન્સેફેલાઇટિસ (Encephalitis), ઓરી (Measles), અછબડા (Chikenpox), ડેન્ગ્યુ તાવ, પીળો તાવ (Yellow fever), શરદી, ફ્લૂ, કમળો, હડકવા, લકવો વગેરે.

સારણી 3 : ફૂગથી થતા રોગો (Fungal diseases)

	ફૂગનું નામ	રોગનું નામ
	1	2
1.	ટ્રાઇકોફાયટોન (Trichophyton) એપિડરમોફાયટોન (Epidermophyton) માઇક્રોસ્પોરમ (Microsporum)	ચર્મરોગ; દા.ત., દરાજ, વાળ ખરવા, નખ ખવાવા વગેરે.
2.	કેન્ડિડા આલ્બિકન્સ	શરીરનો ફૂગ રોગ (systemic mycoses) અથવા મૉનિલિયાસિસ (moniliasis); દા.ત., મુખ કે યોનિમાં ચાંદું પડવું.
3.	એક્ટિનોમાયસિસ બોવિસ (Actinomyces bovis) નોકાર્ડિયા ઍસ્ટેરૉઇડ્સ (Nocardia asteroids)	ગળામાં ગાંઠ અને પરુ પેદા કરતા રોગો, પગમાં સોજા તથા ફેફસામાં પરુ પેદા કરતા રોગો.
4.	બ્લાસ્ટોમાયસિસ ડર્મેટાઇડિસ (Blastomyces dermatidis)	ઉત્તર અમેરિકાનો બ્લાસ્ટો- માયકોસિસ. આને ગિલ-ક્રિસ્ટનો રોગ પણ કહે છે; જેમાં ફેફસાં, ચામડી, હાડકાં પર સોજો આવી પરુ થાય છે.
5.	બ્લાસ્ટોમાયસિસ (Blastomyces brasiliensis)	દક્ષિણ અમેરિકનોનો બ્લાસ્ટોમાયકોસિસ. બ્રાઝિલિયેન્સિસ
6.	હૉર્મોડેન્ડ્રમ અને ફિયાલોફોરા (Hormodendrum and Phialophora)	નાની રજકણો જેવી ફોલ્લીઓ થાય છે.
7.	સ્પોરોટ્રાયકમ સ્કેન્કી (Sporotrichum schenckii)	ગાંઠોવાળું ચાંદું.
8.	ક્રિપ્ટોકૉકસ નિયૉફૉર્મન્સ	ટોર્યુલોસિસ – મગજમાં પરુ.

સારણી 4 : રિકેટ્સિયાથી થતા રોગો (Rickettsial diseases)

	રિકેટ્સિયાનું નામ	રોગનું નામ
	1	2
1.	રિકેટ્સિયા પ્રૉવાઝેકી (Rickettsia prowazekii)	દેશવ્યાપી ટાયફસ (Epidemic Typhus)
2.	રિકેટ્સિયા મૂસેરી (R. mooseri)	સ્થાનિક ટાયફસ (Endemic Typhus)
3.	રિકેટ્સિયા રિકેટ્સી (R. rickettsii)	રોકી માઉન્ટેન સ્પૉટેડ ફિવર (Rockey Mountain Spotted Fever)
4.	રિકેટ્સિયા ટસ્યુટસ્યુગેમ્યુશી (R. tsutsugamushi)	ટસ્યુટસ્યુગેમ્યુશી રોગ
5.	કૉક્સિયેલા બર્નેટી (Coxiella burnetii)	ક્યૂ-તાવ (Q-Fever)
6.	રિકેટ્સિયા અકારી (R. akari)	રિકેટ્સિયા પૉક્સ (Rickettsial pox)

સારણી 5 : બૅક્ટેરિયાથી થતા રોગો (Bacterial diseases)

	બૅક્ટેરિયાનું નામ	રોગનું નામ
	1	2
1.	સ્ટેફિલોકૉકસની પ્રજાતિઓ (Staphylococcus sp.)	ગડગૂમડ, પાઠું (Carbuncle), હાડકાનો સોજો (Osteomylitis), હૃદયના અંદરના પડનો સોજો (Endocarditis), ન્યુમોનિયા, ખોરાકનું ઝેર, રક્તવિષતા (Spticemia).
2.	સ્ટ્રૅપ્ટોકૉકસ પાયૉજિનસ (Streptococcus pyogenes)	ગડગૂમડ, રતૂમડો તાવ (Scarlet fever), ગળાનો સોજો ને દુખાવો, હાડકાનો સોજો, હૃદયના અંદરના પડનો સોજો, રક્તવિષતા, ચામડી-મોં-ગળું-ગર્ભાશય વગેરેમાં પણ રોગ કરે છે.
3.	સ્ટ્રૅપ્ટોકૉકસ વિરિડાન્સ અથવા સ્ટ્રૅપ્ટોકૉકસ માઇટિસ	પરુ, સોજા, હાડકામાં પરુ, નાના આંતરડામાં ચાંદું, એપેન્ડિસાઇટિસ, હૃદયમાં સોજો, મૂત્રમાર્ગનો ચેપ વગેરે.
4.	ડિપ્લોકૉકસ ન્યુમોની (Diplococcus pneumoniae)	ન્યુમોનિયા (ફેફસાંનો સોજો), મગજ, હૃદય-કાન-આંખ-નાક વગેરે અવયવોમાં પરુ ઉત્પન્ન કરે છે.
5.	નાઇસેરિયા મૅનિન્જાઇટિડિસ (Neisseria meningitidis)	મૅનિન્જાઇટિસ (મગજનો રોગ), રક્તવિષતા.
6.	નાઇસેરિયા ગૉનૉરી	પરમિયો (Gonorrhoea).
7.	ઇસ્કેરિચિયા કૉલી (Escherichia coli)	મૂત્રમાર્ગનો ચેપ, ઝાડા, આંતરડાંનો સોજો, સ્ત્રીઓમાં મૂત્રપિંડનો પાયલાઇટિસ (Pyeleitis) વગેરે.
8.	સાલમોનેલા ટાયફોસા	ટાઇફૉઇડ તાવ.
9.	સાલમોનેલ પેરાટાયફોસા	પેરાટાઇફૉઇડ તાવ, ખોરાકનું ઝેરીકરણ.
10.	શીગેતા ડિસેન્ટ્રી	મરડો.
11.	પ્રોટિયસ વલ્ગાસિ અને પ્રોટિયસની બીજી પ્રજાતિઓ	મૂત્રમાર્ગનો ચેપી રોગ.
12.	વિબ્રિયૉ કૉમા (V. comma)	કૉલેરા.
13.	બ્રુસેલા ઓબોર્ટસ	બ્રુસેલોસિસ.
14.	બોર્ડેટેલા પરટ્યુસિસ	ઉટાંટિયું – ખાંસી (Whooping cough), શરદી, તાવ.
15.	હિમોફિલસ ઇન્ફ્લુએન્જા	મૅનિન્જાઇટિસ, ફેફસાંનો સોજો.
16.	યર્સિનિયા પેસ્ટિસ	પ્લેગ.
17.	કોશ્નિબૅક્ટેરિયમ ડિફ્થેરી	ડિફ્થેરિયા.
18.	માઇક્રોબૅક્ટેરિયમ ટ્યૂબરક્યુલૉસિસ	ક્ષય (ફેફસાં, આંતરડાં કે હાડકાંનો).
19.	માયકોબૅક્ટેરિયમ લેપ્રી	રક્તપિત્ત.
20.	બેસિલસ ઍન્થ્રેસિસ	બરોળિયો તાવ (Anthrak).
21.	ક્લોસ્ટ્રિડિયમ ટિટાની	ધનુર.
22.	ક્લોસ્ટ્રિડિયમ બોટ્યુલિનમ	ખોરાકનું ઝેરીકરણ (Botulism).
23.	ક્લોસ્ટ્રિડિયમ પરફિન્જિનસ	માંસનો સડો કે કોહવાટ (Gas gangrene).
24.	ટ્રિપોનેમા પૅલિડમ	ચાંદી (Syphilis).
25.	લૅપ્ટોસ્પાઇરા ઇક્ટરોહિયોરેજિગા	વેઇલ્સ રોગ (કમળ જેવા રોગ).

(XV) પર્યાવરણીય સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન અને સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાનની વિસ્તરતી ક્ષિતિજો (Environmental Microbiology and Widening horizons of Microbiology) :

વિસ્તરતી ક્ષિતિજો : સૂક્ષ્મજીવાણુમાં જનીન-ઇજનેરી વિદ્યાનો ઉપયોગ કરીને ઇન્સ્યુલિન, સૉમેટોસ્ટેટિન (Somatostatin) કે બીટા-ઍન્ડોરફીન જેવા અંત:સ્રાવોનું મહત્તમ ઉત્પાદન શક્ય બન્યું છે. વિષાણુઓને કાબૂમાં લેવા માટેના સક્ષમ ઇન્ટરફેરોન કે કૅન્સરને નાથવા માટે ઇન્ટરલ્યુકિન(Interleukin)નું ઉત્પાદન શક્ય બન્યું છે. બાયૉટૅક્નૉલૉજીના ઉપયોગ દ્વારા અગત્યની રોગપ્રતિકારક રસીઓનું ઉત્પાદન મોટા પાયે વધારી શકાયું છે. સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન અને બાયૉટૅક્નૉલૉજીના સમન્વયથી ઔષધ-ઉદ્યોગ, કૃષિઉદ્યોગ, ખાદ્ય-ઉદ્યોગ, ખાણ-ઉદ્યોગ, રસાયણ-ઉદ્યોગ, ડેરી-ઉદ્યોગ તેમજ પેટ્રોલિયમ-ઉદ્યોગમાં અત્યંત ઝડપથી વિકાસ થવા લાગ્યો છે.

સારણી 6 : વાહકો દ્વારા ફેલાતા ચેપી રોગો (Infectious diseases transmitted by Vectors)

	રોગનું નામ	વાહક
1.	મલેરિયા	ઍનોફિલિસ મચ્છર
2.	પીળો તાવ	મચ્છર
3.	હાથીપગો (Filariasis)	ક્યુલેક્સ મચ્છર
4.	ડેન્ગ્યુ તાવ	મચ્છર (Aeder)
5.	કુંભકરણ નિદ્રા-રોગ	સેટ્સે માખી (નિદ્રારોગની માખી)
6.	કાલાઝાર	માખી
7.	ટાઇફૉઇડ-કૉલેરા-મરડો	માખી
8.	ઍન્થ્રેક્સ	માખી
9.	રૉકી માઉન્ટેન સ્પોટેડ તાવ	બગાઈ (Tick)
10.	ટાયફસ તાવ	જૂ (Louse)
11.	પ્લેગ	ચાંચડ
12.	ટાયફસ	ચાંચડ

(XVI) પર્યાવરણીય સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન : છેલ્લાં કેટલાંક વર્ષોમાં ટૅક્નૉલૉજીનો વિકાસ અને સૂક્ષ્મજીવાણુનાં નવાં નવાં સ્વરૂપો બહાર આવતાં સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્રીઓની સૂક્ષ્મજીવાણુ-જગત તરફ જોવાની દૃષ્ટિમાં વિશિષ્ટ ફેરફારો જોવા મળે છે. 1960 સુધી પર્યાવરણીય સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્રની બાબતો માત્ર નિરીક્ષણ-ક્ષેત્ર પૂરતી મર્યાદિત રહી હતી; જોકે તે સમયે પણ આર્થિક ઉપયોગી કે સહજીવન ગુજારતી વનસ્પતિ અંગે ખૂબ માહિતી ઉપલબ્ધ હતી. એક જ સરખા પર્યાવરણમાં ઊછરતા સૂક્ષ્મજીવાણુઓની તાપમાન કે અન્ય ભૌતિકબળ સાથેની આંતરપ્રક્રિયાથી બધા સુપરિચિત હતા; પરંતુ વિવિધ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિમાં – નિસર્ગમાં સૂક્ષ્મજીવાણુઓનાં વર્તનોનું અર્થઘટન સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્રીઓ પૂર્ણપણે કરી શક્યા નથી. છેલ્લા બે દાયકાથી આ પરિસ્થિતિમાં બદલાવ આવવા માંડ્યો છે. પર્યાવરણ અને સૂક્ષ્મજીવાણુઓ વચ્ચેની આંતરપ્રક્રિયાનું જ્ઞાન ક્રમે ક્રમે વધુ પ્રાપ્ત થવા માંડ્યું છે. આવું જ્ઞાન પ્રાપ્ત થતાં પર્યાવરણની કેટલીક સમસ્યાઓ, જેવી કે, જળસપાટી ઉપર લીલની છારી (scum formation) ફેલાવાનું કારણ સમજમાં આવી રહ્યું છે. બીજું, અબીજાણુકર જીવાણુ(non-endospore forming bacteria)માં વિષમ પરિસ્થિતિનો સામનો કરવાની ક્ષમતા કેવી રીતે પ્રાપ્ત થાય છે તે પર્યાવરણીય સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્રમાં ચર્ચાનો વિષય છે. આ ઉપરાંત સૂક્ષ્મજીવાણુઓના સમાજો કુદરતી પર્યાવરણમાં કેવી રીતે જીવે છે; પર્યાવરણીય પરિબળોનો સામનો કેવી રીતે કરે છે અને પર્યાવરણના આ સંઘર્ષો વચ્ચે કેવું અનુકૂલન સાધે છે તે જાણવા પર્યાવરણીય સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્ર એક અલગ શાસ્ત્ર તરીકે આગળ આવી રહ્યું છે.

નિસર્ગમાં સૂક્ષ્મજીવાણુઓ અને સૂક્ષ્મજીવોના સમાજો ભિન્ન વિરોધાભાસી પરિસ્થિતિમાં જીવે છે; જેમ કે, દેહધાર્મિક તેમજ આહારની વિવિધતા દર્શાવતા સમાજો; સ્વયંપોષીથી વિષમપોષી જાતો, અતિશીત પર્યાવરણથી (psychrophiles) અતિઉષ્મ પર્યાવરણમાં ટકી રહેનારા સમાજો (hyper thermodophiles), તેમજ અવિકલ્પી જારક-સૂક્ષ્મજીવાણુઓ (obligate aerobes), સૂક્ષ્મ જારક-બૅક્ટેરિયા (micro-aerophilic bacteria) અને પ્રાણવાયુ-સંવેદી અજારક-સૂક્ષ્મજીવાણુઓ(oxygen-sensitive anaerobic bacteria)ના સમાજો.

મનુષ્ય દ્વારા જે પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિમાં ખૂબ હસ્તક્ષેપ થયો છે તેવા અગર જ્યાં અતિશય ક્ષાર કે તેજાબયુક્ત પરિસ્થિતિ હોય ત્યાં સૂક્ષ્મજીવાણુ-સમાજો સામાન્ય રીતે જોવા મળતા નથી. આમ છતાં કુદરતમાં ક્યારેક અત્યંત કે ચરમ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિમાં સૂક્ષ્મ-જીવાણુઓ માત્ર જોવા મળે છે; એટલું જ નહિ, પણ તેમાં જૈવિક વૈવિધ્ય ખૂબ મોટા પાયે જોવા મળે છે. આને કારણે સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્રીઓને તેમની જૂની માન્યતા બદલવી પડી છે. અગાઉ તેઓ એવું માનતા હતા કે સૂક્ષ્મજીવાણુ વિશિષ્ટ વિભિન્ન સ્થળે જ રહી શકે છે. મોટાભાગના સૂક્ષ્મજીવાણુઓ તેમની મર્યાદિત કક્ષામાં જ ટકી શકે છે એવું માનવામાં આવતું; પરંતુ હવે એવું જાણવા મળ્યું છે કે સૂક્ષ્મજીવાણુઓનાં નિવસનતંત્રો વિષમાંગી (heterogenous) પ્રકારનાં છે અને એક જ પરિસ્થિતિમાં વિષમ પ્રકૃતિના સૂક્ષ્મજીવાણુઓ સાથે રહી શકે છે. અપૂર્ણ પોષણ-માધ્યમમાં સૂક્ષ્મજીવાણુઓ પર્યાવરણમાં માત્ર સૂક્ષ્મ સ્તરરૂપે (microscopic thickness) જોવા મળે છે; પરંતુ ભરપૂર પોષણ-માધ્યમમાં નરી આંખે દેખાય તેવા જમીન ઉપર જાડા પોપડા (છારી) પાણીની સપાટી ઉપર કે સુએજ ફાર્મમાં જાડા રગડા રૂપે જોવા મળે છે. આ પરિસ્થિતિ સરોવરોમાં વિવિધ સ્તરે, સુએઝ (કચરો) નિકાલમાં અને ગરમ પાણીના ઝરાઓમાં જોવા મળે છે.

નૈસર્ગિક પર્યાવરણમાં સૂક્ષ્મજીવાણુઓ વનસ્પતિસૃષ્ટિ (flora), પ્રાણીજીવ (fauna) અને અન્ય સૂક્ષ્મજીવાણુઓ (microbes) સાથે વિવિધ પ્રકારના પારસ્પરિક સંબંધો ધરાવે છે. આ વિશાળ સહજીવન(symbiosis)માં હરીફાઈ (competition), એકપક્ષી લાભકારકતા (amensalism), ઉભયપક્ષી લાભકારકતા (mutualism), પરોપજીવિતા, ભક્ષકતા અને અપરોક્ષ સંબંધો જોવા મળે છે. પર્યાવરણમાં અપરોક્ષ પારસ્પરિક સંબંધોએ સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્રીઓનું ખાસ ધ્યાન ખેંચ્યું છે; ઉદા., વરસાદને કારણે જમીનની ક્ષારતા, સૂક્ષ્મજીવાણુઓની ક્ષાર પ્રત્યેની સહિષ્ણુતા 5 ટકાથી માંડી 20 ટકા સુધી બદલાતી રહે છે. પરિણામે સ્યુડોમોનાસની વિવિધ જાતિઓ એક જ સ્થળે બદલાતા pHમાં પ્રભુત્વ ધરાવે છે.

પર્યાવરણનું પરિપ્રેક્ષ્ય : સૂક્ષ્મજીવાણુઓ પર્યાવરણના પરિપ્રેક્ષ્યમાં મીઠા અને ખારા પાણીમાં, વિષમ આબોહવાવાળી જમીન ઉપર, અતિઉષ્ણ, અતિશીત, અતિ આલ્કલાઇન જમીન, અતિક્ષારતા ધરાવતી જમીન કે અન્ય સ્થળે માત્ર અસ્તિત્વ નહિ, પરંતુ તેમનો પ્રભાવ દર્શાવે છે. તેમની વિવિધ અને વિષમ પરિસ્થિતિમાં ટકી રહેવાની ક્ષમતાને કારણે વિશેષે કરીને બાયૉફિલ્મ પેદા થવાને કારણે ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રે અનેક સમસ્યાઓ પેદા થાય છે. આ જ કારણથી ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રે પર્યાવરણીય સૂક્ષ્મજીવાણુશાસ્ત્રનો અલગ અભ્યાસ થઈ રહ્યો છે.

જલીય પર્યાવરણ (acquatic environment) : મહાસાગરો સૌથી મોટાં જલીય પર્યાવરણનાં ક્ષેત્રો છે. છતાં મીઠા પાણીનાં ક્ષેત્રો ઓછા મહત્ત્વનાં નથી. આમ તો મીઠા અને ખારા પાણીનું પર્યાવરણ – એ કૃત્રિમ વિભાજન છે, કારણ કે મૂળભૂત રીતે બધા જ વિભાગો એક સળંગ તંત્રના અંશો છે. ખરેખર તો બંને પર્યાવરણોમાં એકબીજાંને સંબંધિત જાતિઓ વિરોધાભાસી પર્યાવરણોમાં મળી આવે છે; જેમ કે નદીના મુખપ્રદેશમાં (estuary) અથવા સમુદ્રની વિવિધ ઊંડાઈમાં મળી આવતી સૂક્ષ્મજીવોની જાતિઓ. આવી વિષમ પરિસ્થિતિમાં ટકી રહેતા સૂક્ષ્મજીવાણુઓને જીવવા માટેની વિવિધ પ્રકારની વ્યૂહરચનાઓ ઘડવી પડે છે. આ વિષમ પર્યાવરણમાં યુબૅક્ટેરિયા, સાયનોબૅક્ટેરિયા, માઇક્રો-ફૂગ, પ્રજીવો અને યુકેરિયોટિક (કોષ-કેન્દ્રધારી) લીલ વગેરે જોવામાં આવે છે.

જમીન ઉપરનું પર્યાવરણ અને સૂક્ષ્મજીવાણુઓ : જમીન ઉપરનું પર્યાવરણ વિસ્તૃત વસવાટોને આવરી લે છે. તેમાં જમીન ઉપરના સૂક્ષ્મજીવો, જમીનની અંદરનાં વનસ્પતિ અને મકાન વગેરેનો સમાવેશ થાય છે; એટલું જ નહિ, પણ ફળદ્રૂપ ખેતીની જમીનથી માંડીને શુષ્ક વેરાન ડુંગરાના ખડકો અને દુષ્કર રણપ્રદેશોનો પણ તેમાં સમાવેશ થાય છે. આવાં વિષમ અને બિનઆવકારદાયક સ્થળોએ પણ સૂક્ષ્મજીવાણુઓ વાસ કરે છે એ નોંધ લેવા જેવી હકીકતો છે. જમીન ઉપર મનુષ્યનું કાર્યક્ષેત્ર વિસ્તૃત હોવાથી જલીય કરતાં સ્થલીય પર્યાવરણના સૂક્ષ્મજીવાણુઓ – ખાસ કરીને માઇક્રોફ્લોરા ઉપર મનુષ્યની અસરો ગાઢી છે.

સામાન્ય જમીનમાં (garden soil) જુદી જુદી ઊંડાઈએ વિવિધ સૂક્ષ્મજીવો (micro-organisms) નીચે મુજબના પ્રમાણમાં જોવા મળે છે :

ઊંડાઈ (સેમી.)	બૅક્ટેરિયા	ઍક્ટિનોમાઇસિટિસ	ફૂગ (fungi)	સેવાળ (algae)
3-8	97,50,000	20,80,000	1,19,000	25,000
20-25	21,79,000	2,45,000	50,000	5,000
35-40	5,70,000	49,000	14,000	500
65-75	11,000	5,000	6,000	100
135-145	1,400	–	3,000	–

અતિવિષમ પર્યાવરણ અને સૂક્ષ્મજીવો : ઉચ્ચ કક્ષાનાં પ્રાણીઓની સરખામણીમાં સૂક્ષ્મજીવાણુઓ એવા પ્રકારના પર્યાવરણને પસંદ કરે છે કે જેમાં સામાન્ય જીવો માટે ટકી રહેવાનું લગભગ અશક્ય હોય છે. અત્રે વિષમ (extreme) પર્યાવરણની વ્યાખ્યા જ્યાં (રહેઠાણમાં) વિસ્તૃત વૈવિધ્ય(wide diversity)નો વિકાસ સાધી શકાતો નથી તેવી પરિસ્થિતિમાં જીવન જીવતા મોટાભાગના સૂક્ષ્મજીવાણુઓના સંદર્ભમાં છે. આવી વિષમ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિ ચાર પ્રકારની હોઈ શકે : અતિ ઉચ્ચ તાપમાનવાળી, અતિશય તેજાબીપણાવાળી, અતિશય આલ્કલાઇન અને અતિશય ખારાશવાળી (saline). આ અતિવિષમ પર્યાવરણો પણ એકબીજાં સાથે સંકળાય છે; જેમ કે, અતિ ઉચ્ચ તાપમાનની સાથે ક્યારેક અતિ તેજાબી માધ્યમ પણ જોડાયેલું હોય છે. તેવી જ રીતે અતિ ક્ષાર (saline) અને અતિ આલ્કલાઇન માધ્યમ સાથે જોવા મળે છે. આવા વિષમ અને અતિવિષમ પર્યાવરણને અનુકૂળ થઈ કેટલાક લાક્ષણિક સૂક્ષ્મજીવાણુઓ વિકાસ પામે છે.

આવી અતિવિષમ પરિસ્થિતિમાં જે સૂક્ષ્મજીવાણુઓ વિકસતા જોવામાં આવે છે તેમાં આર્ચિબૅક્ટેરિયા (archae-bacteria  archaea) ધ્યાન ખેંચે તેવા છે. પૃથ્વી ઉપર સજીવોના ઉદભવ સમયે, આ આર્ચિબૅક્ટેરિયા પ્રથમ અતિ ઉષ્ણ તાપમાન સામે પણ વિકાસ અને ઉત્ક્રાંતિ પામ્યા હતા.

પૃથ્વી ઉપરના અતિ ઉષ્ણ અને અતિવિષમ પર્યાવરણને માત કરનાર પ્રથમ જીવો તે સૂક્ષ્મજીવાણુઓ હતા અને આજે પણ તે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. આવા ઉષ્માપ્રિય (thermophilic) સૂક્ષ્મ-જીવાણુઓની યાદી બાજુના કોઠામાં આપી છે.

અતિ ઉષ્ણ (વિષમ) પર્યાવરણ ગરમ પાણીના ઝરા, ગૅયઝર્સ (ગરમ પાણીના ફુવારા  કુદરતી), ગંધકયુક્ત જમીન, પાણીમાં (સમુદ્રમાં) ડૂબેલા જ્વાળામુખીઓ, તેલક્ષેત્રો (ONGC) આ ઉપરાંત સ્થાનિક મર્યાદામાં કોલસાની ખાણો, કે કમ્પૉસ્ટ ખાતરના ઉકરડામાં અતિ તાપમાને ઉષ્માપ્રિય સૂક્ષ્મજીવો મળી આવે છે. જ્યાં ઉચ્ચ તાપમાનથી નીચે ઊતરતો ઉષ્માનો ઢાળાંક મળે છે, ત્યાં ઉષ્માપ્રિય સૂક્ષ્મજીવાણુઓની સાથોસાથ બિનઉષ્માપ્રિય (non-thermophilic) સૂક્ષ્મજીવાણુઓ પણ મળી આવે છે. સામાન્ય રીતે 45° સે. (115° F) – Topt.ની વધુ તાપમાને સામાન્ય વૃદ્ધિ ધરાવતા હોય તેમને ઉષ્માપ્રિય સૂક્ષ્મજીવાણુ ગણવામાં આવે છે.

આપેલી ઉષ્માપ્રિય સૂક્ષ્મજીવાણુઓની યાદીમાં આર્ચિબૅક્ટેરિયા સૌથી વધુ ઉષ્મપ્રિયતાની ચરમસીમાએ પહોંચેલો છે. તેમનામાં પણ ઘણા પેટા પ્રકારો પડે છે. અતિ ઊંચા તાપમાને ટકી રહેનાર સૂક્ષ્મજીવાણુઓમાં જીવરસ પ્રવાહી સ્થિતિમાં રહેવા માટે તેને સમુદ્રના અતિદબાણવાળા પટ્ટામાં રહેવું જરૂરી હોય છે.

બાયૉટૅક્નૉલૉજીમાં ઉષ્માપ્રિય આથવણ(thermophilic fermentation)ના સંભવિત ઉપયોગો જાણવા મળ્યા છે; જેમ કે, (i) ક્લૉસ્ટ્રિડિયમ થરમૉસેલમ દ્વારા ઇથનૉલ ઉત્પાદન કરવામાં વાપરી શકાય. (ii) બેસિલસ કૉગ્યુલન્સ દ્વારા ઍમિનોઍસિડનું સંશ્લેષણ શક્ય છે. (iii) ક્લૉસ્ટ્રિડિયમ દ્વારા લૅક્ટિક ઍસિડનું ઉત્પાદન વગેરે.

આમ, પર્યાવરણીય સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાને બાયૉટૅક્નૉલૉજીના ક્ષેત્રમાં વિવિધ ક્ષેત્રો ખુલ્લાં કર્યાં છે.

ઉષ્માપ્રિય સૂક્ષ્મજીવાણુઓ	વૃદ્ધિ માટેનું ગુરુતમ (maximum) તાપમાન Tmax °C (°F)
લીલ (Algae) : સાયનિડિયમ કૉલ્ડેરિયમ (Cyanidium coldarium)	°C 54	°F (133)
ફૂગ :	–	–
ટેલેરોમાયસિસ થરમૉફિલસ કીટોમિયમ થરમૉફિલી એસ્પરગિલસ કૅન્ડિડસ પીસિલોમાયસિસ કૅન્ડિડસ થરમૉમાયસિસ ઇબાડેન્સિસ ડેક્ટિલેરિયા ગેલોપાવા	57-60 58-60 50-55 55-60 60-61 50	(134-140) (136-140) (122-131) (131-140) (140-142) (122)
પ્રજીવ :
સીર્કોસલ્કોફર હીમેથેન્સિસ વહિકામ્ફિયા રીચિ	56 55	(133) (131)
સાયનોબૅક્ટેરિયા :
સાયનેકોકૉકસ લિવિડસ ઑસિલેટોરિયા ઍમ્ફિબિયા ફૉર્મિડિયમ લેમિનોસમ મેસ્ટિગોક્લેડસ લેમિનોસસ	74 57 57-60 63-64	(165) (135) (135-140) (145-147)
યુબૅક્ટેરિયા :
બેસિલસ (Bacillus) સ્ટીરોથરમૉફિલસ બી. કૉગ્યુલન્સ બી. ઍસિડોકાલ્ડેરિયસ બી. કાલ્ડોટેનેકસ બી. કલ્ડોલાયટિકસ ક્લૉસ્ટ્રિડિયમ થરમૉસિલમ ક્લૉ. થરમૉસેકરોલાયટિકમ થરમૉમાઇક્રોબિયમ રોઝિયમ	70-75 55-60 70 85 82 70 67 85	(158-167) (131-140) (158) (185) (180) (158) (153) (185)
આર્ચિબૅક્ટેરિયા :
સલ્ફોલોબસ ઍસિડોકાલ્ડેરિયસ ઍસિડિયેનસ ઇન્ફર્નસ પાયરોબૅક્યુલમ આઇસ્લેડિકમ પાયરોડિક્ટિયમ ઑકલ્ટમ થરમૉકૉકસ સીલર પાયરોકૉકસ ફ્યુરિયોસસ મિથેનૉથર્મસ સોસિયાબિલિસ મિથેનોકૉકસ જાન્નાસ્ચિ થરમૉપ્લાઝમા વૉલ્કેનિયમ	85 95 103 110 97 103 97 86 67	(185) (203) (217) (230) (207) (217) (207) (187) (153)

પ્રમોદ રતિલાલ શાહ

રા. ય. ગુપ્તે