महासागरातील ऑक्सिजन उत्पादनाचा नवीन मार्ग

खोल समुद्रातील काही सूक्ष्मजंतू आतापर्यंत अज्ञात मार्गाने ऑक्सिजन तयार करतात. उर्जा निर्माण करण्यासाठी, आर्किया प्रजाती 'नायट्रोसोप्युमिलस मॅरिटिमस' ऑक्सिजनच्या उपस्थितीत अमोनियाचे नायट्रेटमध्ये ऑक्सिडाइज करते. परंतु जेव्हा संशोधकांनी सूक्ष्मजंतूंना हवाबंद डब्यांमध्ये, प्रकाश किंवा ऑक्सिजनशिवाय सीलबंद केले, तेव्हाही ते ओ तयार करण्यास सक्षम होते.₂ अमोनिया ते नायट्रेटच्या ऑक्सिडेशनमध्ये वापरण्यासाठी.  

वातावरणातील ऑक्सिजनची पातळी राखण्यात महासागर महत्त्वाची भूमिका बजावतात. सुमारे 70% ऑक्सिजन वातावरणात सागरी वनस्पतींद्वारे उत्पादन केले जाते, पृथ्वीच्या ऑक्सिजनपैकी अंदाजे एक तृतीयांश (28%) पर्जन्यवनांचा वाटा आहे, उर्वरित 2 टक्के पृथ्वीचा ऑक्सिजन इतर स्त्रोतांकडून येतो. सागरी वनस्पतींद्वारे (फायटोप्लँक्टन, केल्प आणि अल्गल प्लँक्टन) प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे महासागर ऑक्सिजन तयार करतो.  

तथापि, महासागरात राहणार्‍या सूक्ष्मजीवांच्या काही प्रजातींचा समूह आहे जो प्रकाशसंश्लेषणापेक्षा वेगळ्या प्रक्रियेद्वारे अंधारात, सूर्यप्रकाशाच्या अनुपस्थितीत ऑक्सिजन तयार करतो. नायट्रोसोप्युमिलस मॅरिटिमस या क्षमतेच्या जोरावर आता मूठभर सूक्ष्मजंतूंच्या गटात सामील झाला आहे.  

आर्केआ (किंवा आर्केबॅक्टेरिया) हे संरचनेत जीवाणूंसारखे एकल-कोशिक सूक्ष्मजीव आहेत (म्हणूनच आर्किया आणि बॅक्टेरिया दोन्ही प्रोकेरियोट्स आहेत), परंतु उत्क्रांतीदृष्ट्या जीवाणूंपेक्षा वेगळे आहेत आणि युकेरियोट्स, अशा प्रकारे सजीवांचा तिसरा गट तयार होतो. आर्किया मध्ये राहतात वातावरणात ऑक्सिजनचे प्रमाण कमी असते आणि ते अनिवार्य अॅनारोब असतात (म्हणजे ते सामान्य वातावरणातील ऑक्सिजन पातळीपर्यंत टिकू शकत नाहीत), उदाहरणार्थ, हॅलोफाइल्स अत्यंत खारट वातावरणात राहतात, मिथेनोजेन मिथेन तयार करतात, थर्मोफाइल्स अत्यंत उष्ण वातावरणात राहतात इ.  

महासागरातील सुमारे 30% सूक्ष्मजीव प्लँक्टन्स अमोनिया-ऑक्सिडायझिंग आर्किया (AOA) चे बनलेले आहेत, जे नायट्रेट ऑक्सिडायझिंग बॅक्टेरिया (NOB) सह एकत्रितपणे महासागरातील प्रमुख अजैविक नायट्रोजन स्त्रोत प्रदान करतात आणि सागरी नायट्रोजन चक्रात महत्त्वाची भूमिका बजावतात.  

हे दोन्ही आर्किआ, म्हणजे, AOA आणि NOB आण्विक ऑक्सिजनवर अवलंबून म्हणून ओळखले जातात (O₂) ऑक्सिडायझिंग अमोनिया ते नायट्रेटमध्ये.  

NH₃ + 1.5 ओ₂ → नाही₂^- + एच₂ओ + एच⁺  

तरीही, हे पुरातत्त्व अत्यंत कमी किंवा अगदी न ओळखता येणार्‍या ऑक्सिजन पातळीसह अनॉक्सिक सागरी वातावरणात विपुल प्रमाणात आढळतात. हे अतिशय आश्चर्यकारक आहे, विशेषत: त्यांच्याकडे एनारोबिक चयापचय ज्ञात नसल्यामुळे. त्यांच्या ऊर्जा चयापचयाला ऑक्सिजनची आवश्यकता असते, तरीही ते अशा वातावरणात आढळतात जेथे ऑक्सिजन सापडत नाही. ते कसे करतात?  

याची चौकशी करण्यासाठी द संशोधक आर्किया च्या उष्मायन चालते नायट्रोसोप्युमिलस मॅरिटिमस नॅनोमध्ये अत्यंत कमी ऑक्सिजन एकाग्रतेवर (10^-9) श्रेणी. त्यांना आढळले की ऑक्सिजन कमी झाल्यानंतर, पुरातत्त्व अ‍ॅनॉक्सिक परिस्थितीत कमी प्रमाणात ऑक्सिजन तयार करण्यास सक्षम होते. त्यांनी ओ निर्मिती केली₂ अमोनियाच्या ऑक्सिडेशनसाठी एकाच वेळी नायट्रेट ते नायट्रस ऑक्साईड (एन₂ओ) आणि डायनायट्रोजन (एन₂). 

या अभ्यासाने अॅनारोबिक अमोनिया ऑक्सिडेशनचा मार्ग दर्शविला (कसे O₂ द्वारा उत्पादन नायट्रोसोप्युमिलस मॅरिटिमस ऑक्सिजन कमी झालेल्या सागरी वातावरणात त्यांना ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी नायट्रेटमध्ये अमोनियाचे ऑक्सिडायझेशन करण्यास सक्षम करते). याने N चा नवीन मार्ग देखील उघड केला₂ खोल उत्पादन समुद्र वातावरण. 

*** 

स्रोत:  

1. क्राफ्ट बी., इत्यादी 2022. अमोनिया-ऑक्सिडायझिंग आर्किअनद्वारे ऑक्सिजन आणि नायट्रोजन उत्पादन. विज्ञान. 6 जाने 2022. खंड 375, अंक 6576 पृ. 97-100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733 

2. मार्टेन्स-हबेना डब्ल्यू., आणि किन डब्ल्यू., 2022. ऑक्सिजनशिवाय पुरातन नायट्रिफिकेशन. विज्ञान. 6 जाने 2022. खंड 375, अंक 6576 पृ. 27-28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373 

***