ಸಾಗರದಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಹೊಸ ಹೊಸ ಮಾರ್ಗ

ಆಳ ಸಮುದ್ರದಲ್ಲಿನ ಕೆಲವು ಸೂಕ್ಷ್ಮಾಣುಜೀವಿಗಳು ಇದುವರೆಗೆ ತಿಳಿದಿಲ್ಲದ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಲುವಾಗಿ, ಆರ್ಕಿಯಾ ಜಾತಿಯ 'ನೈಟ್ರೋಸೊಪ್ಯುಮಿಲಸ್ ಮ್ಯಾರಿಟಿಮಸ್' ಅಮೋನಿಯಾವನ್ನು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ನೈಟ್ರೇಟ್ ಆಗಿ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಿಸುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ಸಂಶೋಧಕರು ಗಾಳಿಯಾಡದ ಧಾರಕಗಳಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳನ್ನು ಮುಚ್ಚಿದಾಗ, ಬೆಳಕು ಅಥವಾ ಆಮ್ಲಜನಕವಿಲ್ಲದೆ, ಅವರು ಇನ್ನೂ O ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು.₂ ಅಮೋನಿಯವನ್ನು ನೈಟ್ರೈಟ್‌ಗೆ ಉತ್ಕರ್ಷಣಗೊಳಿಸಲು.  

ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಕಾಪಾಡುವಲ್ಲಿ ಸಾಗರಗಳು ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಸುಮಾರು 70% ಆಮ್ಲಜನಕ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಸಮುದ್ರ ಸಸ್ಯಗಳಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ, ಮಳೆಕಾಡುಗಳು ಭೂಮಿಯ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಸರಿಸುಮಾರು ಮೂರನೇ ಒಂದು (28%) ರಷ್ಟಿದೆ, ಉಳಿದ 2 ಪ್ರತಿಶತ ಭೂಮಿಯನ ಆಮ್ಲಜನಕವು ಇತರ ಮೂಲಗಳಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ಸಾಗರವು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಮೂಲಕ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಸಾಗರ ಸಸ್ಯಗಳಿಂದ (ಫೈಟೊಪ್ಲಾಂಕ್ಟನ್, ಕೆಲ್ಪ್ ಮತ್ತು ಪಾಚಿ ಪ್ಲಾಂಕ್ಟನ್) ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.  

ಆದಾಗ್ಯೂ, ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಿಂದ ಭಿನ್ನವಾದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಕತ್ತಲೆಯಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಕೆಲವು ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳ ಗುಂಪು ಸಾಗರದಲ್ಲಿ ವಾಸಿಸುತ್ತಿದೆ. ನೈಟ್ರೋಸೊಪುಮಿಲಸ್ ಮ್ಯಾರಿಟಿಮಸ್ ಈ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಈಗ ಕೈಬೆರಳೆಣಿಕೆಯಷ್ಟು ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳ ಗುಂಪನ್ನು ಸೇರಿಕೊಂಡಿದೆ.  

ಆರ್ಕಿಯಾ (ಅಥವಾ ಆರ್ಕಿಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ) ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವನ್ನು ಹೋಲುವ ಏಕಕೋಶೀಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳಾಗಿವೆ (ಆದ್ದರಿಂದ ಆರ್ಕಿಯಾ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಎರಡೂ ಪ್ರೊಕಾರ್ಯೋಟ್‌ಗಳು), ಆದರೆ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದಿಂದ ವಿಕಸನೀಯವಾಗಿ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್‌ಗಳು, ಹೀಗೆ ಜೀವಂತ ಜೀವಿಗಳ ಮೂರನೇ ಗುಂಪನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಆರ್ಕಿಯಾ ವಾಸಿಸುತ್ತಿದೆ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಕಡ್ಡಾಯ ಆಮ್ಲಜನಕರಹಿತಗಳಾಗಿವೆ (ಅಂದರೆ ಅವು ಸಾಮಾನ್ಯ ವಾತಾವರಣದ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಬದುಕಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ), ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಹ್ಯಾಲೋಫೈಲ್ಗಳು ಅತ್ಯಂತ ಉಪ್ಪು ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ವಾಸಿಸುತ್ತವೆ, ಮೆಥನೋಜೆನ್ಗಳು ಮೀಥೇನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ, ಥರ್ಮೋಫೈಲ್ಗಳು ಅತ್ಯಂತ ಬಿಸಿ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ವಾಸಿಸುತ್ತವೆ.  

ಸಾಗರಗಳ ಸುಮಾರು 30% ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಪ್ಲ್ಯಾಂಕ್ಟನ್‌ಗಳು ಅಮೋನಿಯಾ-ಆಕ್ಸಿಡೈಸಿಂಗ್ ಆರ್ಕಿಯಾ (AOA) ನಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಇದು ನೈಟ್ರೈಟ್ ಆಕ್ಸಿಡೈಸಿಂಗ್ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ (NOB) ಜೊತೆಗೆ ಸಾಗರದಲ್ಲಿನ ಪ್ರಧಾನ ಅಜೈವಿಕ ಸಾರಜನಕ ಮೂಲವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಾಗರದ ಸಾರಜನಕ ಚಕ್ರದಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ.  

ಈ ಎರಡು ಆರ್ಕಿಯಾ, ಅಂದರೆ, AOA ಮತ್ತು NOB ಎರಡೂ ಆಣ್ವಿಕ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ (O₂) ಅಮೋನಿಯಾವನ್ನು ನೈಟ್ರೈಟ್‌ಗೆ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಿಸುವಲ್ಲಿ.  

NH₃ + 1.5 ಒ₂ → ನಂ₂^- + ಎಚ್₂ಒ + ಎಚ್⁺  

ಆದರೂ, ಈ ಆರ್ಕಿಯಾಗಳು ಅನಾಕ್ಸಿಕ್ ಸಮುದ್ರ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ಅಥವಾ ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲಾಗದ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಮಟ್ಟಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೇರಳವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ. ಇದು ಬಹಳ ಆಶ್ಚರ್ಯಕರವಾಗಿದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಅವರು ಆಮ್ಲಜನಕರಹಿತ ಚಯಾಪಚಯವನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ ಎಂಬ ಅಂಶದ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ. ಅವುಗಳ ಶಕ್ತಿಯ ಚಯಾಪಚಯ ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೂ ಅವು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಗದ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ. ಅವರು ಅದನ್ನು ಹೇಗೆ ಮಾಡುತ್ತಾರೆ?  

ಈ ಕುರಿತು ತನಿಖೆ ನಡೆಸಲು ದಿ ಸಂಶೋಧಕರು ಆರ್ಕಿಯಾದ ಕಾವುಗಳನ್ನು ನಡೆಸಿತು ನೈಟ್ರೋಸೊಪುಮಿಲಸ್ ಮ್ಯಾರಿಟಿಮಸ್ ನ್ಯಾನೊದಲ್ಲಿನ ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಲ್ಲಿ (10^-9) ಶ್ರೇಣಿ. ಆಮ್ಲಜನಕದ ಸವಕಳಿಯ ನಂತರ, ಆರ್ಕಿಯಾವು ಅನಾಕ್ಸಿಕ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸಮರ್ಥವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಅವರು ಕಂಡುಕೊಂಡರು. ಅವರು O ಅನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಿದರು₂ ನೈಟ್ರೈಟ್ ಅನ್ನು ನೈಟ್ರಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಆಗಿ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವಾಗ ಅಮೋನಿಯಾದ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಕ್ಕಾಗಿ (N₂O) ಮತ್ತು ಡೈನೈಟ್ರೋಜನ್ (N₂). 

ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಆಮ್ಲಜನಕರಹಿತ ಅಮೋನಿಯಾ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ (ಹೇಗೆ O₂ ಇವರಿಂದ ಉತ್ಪಾದನೆ ನೈಟ್ರೋಸೊಪುಮಿಲಸ್ ಮ್ಯಾರಿಟಿಮಸ್ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಕ್ಷೀಣಿಸಿದ ಸಾಗರ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ನೈಟ್ರೇಟ್ ಮಾಡಲು ಅಮೋನಿಯಾವನ್ನು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಿಸುತ್ತದೆ). ಇದು N ನ ಹೊಸ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಸಹ ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿತು₂ ಆಳದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದನೆ ಸಮುದ್ರ ಪರಿಸರ. 

*** 

ಮೂಲಗಳು:  

1. ಕ್ರಾಫ್ಟ್ ಬಿ., ಇತರರು 2022. ಅಮೋನಿಯಾ-ಆಕ್ಸಿಡೈಸಿಂಗ್ ಆರ್ಕಿಯಾನ್‌ನಿಂದ ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಸಾರಜನಕ ಉತ್ಪಾದನೆ. ವಿಜ್ಞಾನ. 6 ಜನವರಿ 2022. ಸಂಪುಟ 375, ಸಂಚಿಕೆ 6576 ಪುಟಗಳು 97-100. ನಾನ: https://doi.org/10.1126/science.abe6733 

2. ಮಾರ್ಟೆನ್ಸ್-ಹಬ್ಬೆನಾ ಡಬ್ಲ್ಯೂ., ಮತ್ತು ಕ್ವಿನ್ ಡಬ್ಲ್ಯೂ., 2022. ಆಮ್ಲಜನಕವಿಲ್ಲದೆ ಆರ್ಕಿಯಲ್ ನೈಟ್ರಿಫಿಕೇಶನ್. ವಿಜ್ಞಾನ. 6 ಜನವರಿ 2022. ಸಂಪುಟ 375, ಸಂಚಿಕೆ 6576 ಪುಟಗಳು 27-28. ನಾನ: https://doi.org/10.1126/science.abn0373 

***