महासागर में ऑक्सीजन उत्पादन का एक नया उपन्यास तरीका

गहरे समुद्र में पाए जाने वाले कुछ सूक्ष्मजीव अब तक अज्ञात तरीके से ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं। ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए, आर्किया प्रजाति 'नाइट्रोसोपुमिलस मैरिटिमस' ऑक्सीजन की उपस्थिति में अमोनिया को नाइट्रेट में ऑक्सीकृत करती है। लेकिन जब शोधकर्ताओं ने इन सूक्ष्मजीवों को प्रकाश या ऑक्सीजन के बिना वायुरोधी कंटेनरों में बंद कर दिया, तब भी वे अमोनिया को नाइट्राइट में ऑक्सीकृत करने के लिए ऑक्सीजन (O₂) का उत्पादन करने में सक्षम _थे ।

वायुमंडल में ऑक्सीजन का स्तर बनाए रखने में महासागर महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वायुमंडल में मौजूद लगभग 70% ऑक्सीजन समुद्री पौधों द्वारा उत्पादित होती है, वर्षावन पृथ्वी की ऑक्सीजन का लगभग एक तिहाई (28%) हिस्सा प्रदान करते हैं, शेष 2 प्रतिशत ऑक्सीजन अन्य स्रोतों से आती है। महासागर अपने पौधों (फाइटोप्लांकटन, केल्प और एल्गल प्लैंकटन) द्वारा प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं।

हालांकि, महासागर में सूक्ष्मजीवों की कुछ ऐसी प्रजातियाँ पाई जाती हैं जो प्रकाश संश्लेषण से भिन्न प्रक्रिया द्वारा अंधेरे में, सूर्य के प्रकाश की अनुपस्थिति में ऑक्सीजन का उत्पादन करती हैं। नाइट्रोसोपुमिलस मैरिटिमस अब इसी क्षमता के आधार पर सूक्ष्मजीवों के इस चुनिंदा समूह में शामिल हो गया है।

आर्किया (या आर्कबैक्टीरिया) एककोशिकीय सूक्ष्मजीव हैं जो संरचना में बैक्टीरिया के समान होते हैं (इसलिए आर्किया और बैक्टीरिया दोनों प्रोकैरियोट्स हैं), लेकिन विकासवादी रूप से बैक्टीरिया और यूकेरियोट्स से भिन्न होते हैं , इस प्रकार जीवित जीवों का एक तीसरा समूह बनाते हैं। आर्किया कम ऑक्सीजन वाले वातावरण में रहते हैं और अनिवार्य अवायवीय होते हैं (अर्थात् वे सामान्य वायुमंडलीय ऑक्सीजन स्तर में जीवित नहीं रह सकते), उदाहरण के लिए, हेलोफाइल्स अत्यधिक खारे वातावरण में रहते हैं, मेथनोजेन्स मीथेन का उत्पादन करते हैं, थर्मोफाइल्स 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 एओए और एनओबी, अमोनिया को नाइट्राइट में ऑक्सीकृत करने के लिए आणविक ऑक्सीजन (ओ _{2 ) पर निर्भर करते हैं।}

NH ₃ + 1.5 O ₂ → NO ₂ ^– + H ₂ O + H ⁺

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 करने के लिए, शोधकर्ताओं ने नैनो ( ^10⁻⁹ ) रेंज में अत्यंत कम ऑक्सीजन सांद्रता पर आर्किया नाइट्रोसोपुमिलस मैरिटिमस का इनक्यूबेशन किया । उन्होंने पाया कि ऑक्सीजन की कमी के बाद, आर्किया ऑक्सीजन-रहित परिस्थितियों में थोड़ी मात्रा में ऑक्सीजन उत्पन्न करने में सक्षम थे। उन्होंने अमोनिया के ऑक्सीकरण के लिए O₂ का उत्पादन किया, _{साथ ही नाइट्राइट को नाइट्रस ऑक्साइड ( N₂O} ) और डाइनाइट्रोजन (N₂ ₎ में परिवर्तित किया ।

इस अध्ययन में अवायवीय अमोनिया ऑक्सीकरण का मार्ग दिखाया गया (कि कैसे ऑक्सीजन की कमी वाले समुद्री वातावरण में नाइट्रोसोपुमिलस मैरिटिमस द्वारा _{ऑक्सीजन का} उत्पादन अमोनिया को नाइट्रेट में ऑक्सीकृत करके ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम बनाता है)। इसने गहरे समुद्र के वातावरण में _{नाइट्रोजन} उत्पादन के एक नए मार्ग का भी खुलासा किया ।

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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 

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