महासागर में ऑक्सीजन उत्पादन का एक नया उपन्यास तरीका

गहरे समुद्र में कुछ सूक्ष्मजीव अब तक अज्ञात तरीके से ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं। ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए, आर्किया प्रजाति 'नाइट्रोसोपुमिलस मैरिटिमस' अमोनिया को ऑक्सीजन की उपस्थिति में नाइट्रेट में ऑक्सीकृत करती है। लेकिन जब शोधकर्ताओं ने प्रकाश या ऑक्सीजन के बिना वायुरोधी कंटेनरों में रोगाणुओं को सील कर दिया, तब भी वे O . का उत्पादन करने में सक्षम थे₂ अमोनिया के नाइट्राइट में ऑक्सीकरण में उपयोग के लिए।  

वायुमंडल में ऑक्सीजन के स्तर को बनाए रखने में महासागर महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। लगभग 70% ऑक्सीजन वायुमंडल में समुद्री पौधों द्वारा उत्पादित किया जाता है, वर्षावन पृथ्वी के ऑक्सीजन का लगभग एक तिहाई (28%) है, शेष 2 प्रतिशत पृथ्वीकी ऑक्सीजन अन्य स्रोतों से आती है। महासागरीय पौधों (फाइटोप्लांकटन, केल्प और एल्गल प्लैंकटन) द्वारा प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से महासागर ऑक्सीजन का उत्पादन करता है।  

हालांकि, समुद्र में रहने वाले रोगाणुओं की कुछ प्रजातियों का एक समूह है जो प्रकाश संश्लेषण से अलग प्रक्रिया के माध्यम से, सूर्य के प्रकाश की अनुपस्थिति में, अंधेरे में ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं। नाइट्रोसोपुमिलस मैरिटिमस इसी क्षमता के दम पर अब मुट्ठी भर रोगाणुओं के इस समूह में शामिल हो गया है।  

आर्किया (या आर्कबैक्टीरिया) संरचना में बैक्टीरिया के समान एकल-कोशिका वाले रोगाणु हैं (इसलिए आर्किया और बैक्टीरिया दोनों प्रोकैरियोट्स हैं), लेकिन बैक्टीरिया और यूकेरियोट्स से क्रमिक रूप से अलग हैं, इस प्रकार जीवित जीवों का एक तीसरा समूह बनाते हैं। आर्किया में रहते हैं वातावरण ऑक्सीजन में कम और अवायवीय हैं (जिसका अर्थ है कि वे सामान्य वायुमंडलीय ऑक्सीजन स्तर को जीवित नहीं रख सकते हैं), उदाहरण के लिए, हेलोफाइल बेहद नमकीन वातावरण में रहते हैं, मीथेनोजेन्स मीथेन का उत्पादन करते हैं, थर्मोफाइल अत्यधिक गर्म वातावरण में रहते हैं आदि।  

महासागरों के लगभग 30% माइक्रोबियल प्लैंकटन अमोनिया-ऑक्सीकरण आर्किया (एओए) से बने होते हैं, जो नाइट्राइट ऑक्सीकरण बैक्टीरिया (एनओबी) के साथ समुद्र में प्रमुख अकार्बनिक नाइट्रोजन स्रोत प्रदान करते हैं और समुद्री नाइट्रोजन चक्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।  

ये दोनों आर्किया, यानी AOA और NOB आणविक ऑक्सीजन (O .) पर निर्भर होने के लिए जाने जाते हैं₂) अमोनिया को नाइट्राइट में ऑक्सीकृत करने में।  

NH₃ + एक्सएनएनएक्स ओ₂ → नहीं₂^- + एच₂ओ + एच⁺  

फिर भी, ये आर्किया एनोक्सिक समुद्री वातावरण में बहुत कम या यहां तक ​​कि ज्ञानी ऑक्सीजन के स्तर के साथ बहुतायत में पाए जाते हैं। यह बहुत आश्चर्यजनक है, विशेष रूप से इस तथ्य को देखते हुए कि उनके पास कोई ज्ञात अवायवीय चयापचय नहीं है। उनके ऊर्जा चयापचय के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, फिर भी वे ऐसे वातावरण में पाए जाते हैं जहाँ ऑक्सीजन का पता नहीं चल पाता है। वह यह कैसे करते हैं?  

इसकी जांच के लिए, शोधकर्ताओं आर्किया के ऊष्मायन किए गए नाइट्रोसोपुमिलस मैरिटिमस नैनो (10 .) में अत्यंत कम ऑक्सीजन सांद्रता पर^-9) श्रेणी। उन्होंने पाया कि ऑक्सीजन की कमी के बाद, आर्किया एनोक्सिक परिस्थितियों में थोड़ी मात्रा में ऑक्सीजन का उत्पादन करने में सक्षम थे। उन्होंने O . का उत्पादन किया₂ अमोनिया के ऑक्सीकरण के साथ-साथ नाइट्राइट को नाइट्रस ऑक्साइड (N .) में अपचयित करने के लिए₂ओ) और डाइनाइट्रोजन (एन .)₂). 

इस अध्ययन ने अवायवीय अमोनिया ऑक्सीकरण का मार्ग दिखाया (कैसे O₂ द्वारा उत्पादन नाइट्रोसोपुमिलस मैरिटिमस ऑक्सीजन की कमी वाले समुद्री वातावरण में उन्हें ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए अमोनिया को नाइट्रेट में ऑक्सीकरण करने में सक्षम बनाता है)। इसने N . का एक नया मार्ग भी खोला₂ गहराई में उत्पादन समुद्र पर्यावरण. 

*** 

सूत्रों का कहना है:  

1. क्राफ्ट बी., एट अल 2022. अमोनिया-ऑक्सीडाइजिंग आर्कियन द्वारा ऑक्सीजन और नाइट्रोजन का उत्पादन। विज्ञान। 6 जनवरी 2022। वॉल्यूम 375, अंक 6576 पीपी। 97-100। डीओआई: https://doi.org/10.1126/science.abe6733 

2. मार्टेंस-हब्बेना डब्ल्यू।, और किन डब्ल्यू।, 2022। ऑक्सीजन के बिना आर्कियल नाइट्रिफिकेशन। विज्ञान। 6 जनवरी 2022। वॉल्यूम 375, अंक 6576 पीपी। 27-28। डीओआई: https://doi.org/10.1126/science.abn0373 

***