మహాసముద్రంలో ఆక్సిజన్ ఉత్పత్తికి కొత్త కొత్త మార్గం

లోతైన సముద్రంలో కొన్ని సూక్ష్మజీవులు ఇప్పటివరకు తెలియని విధంగా ఆక్సిజన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి, ఆర్కియా జాతి 'నైట్రోసోపుమిలస్ మారిటిమస్' ఆక్సిజన్ సమక్షంలో అమ్మోనియాను నైట్రేట్‌గా ఆక్సీకరణం చేస్తుంది. కానీ పరిశోధకులు సూక్ష్మజీవులను గాలి చొరబడని కంటైనర్లలో మూసివేసినప్పుడు, కాంతి లేదా ఆక్సిజన్ లేకుండా, వారు ఇప్పటికీ O ఉత్పత్తి చేయగలిగారు.₂ అమ్మోనియాను నైట్రేట్‌కి ఆక్సీకరణం చేయడంలో ఉపయోగం కోసం.  

వాతావరణంలో ఆక్సిజన్ స్థాయిని నిర్వహించడంలో మహాసముద్రాలు కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి. దాదాపు 70% ఆక్సిజన్ వాతావరణంలో సముద్రపు మొక్కల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది, వర్షారణ్యాలు భూమి యొక్క ఆక్సిజన్‌లో దాదాపు మూడింట ఒక వంతు (28%), మిగిలిన 2 శాతం భూమియొక్క ఆక్సిజన్ ఇతర వనరుల నుండి వస్తుంది. సముద్రపు మొక్కలు (ఫైటోప్లాంక్టన్, కెల్ప్ మరియు ఆల్గల్ ప్లాంక్టన్) కిరణజన్య సంయోగక్రియ ద్వారా సముద్రం ఆక్సిజన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.  

అయినప్పటికీ, కిరణజన్య సంయోగక్రియ నుండి భిన్నమైన ప్రక్రియ ద్వారా చీకటిలో, సూర్యకాంతి లేనప్పుడు ఆక్సిజన్‌ను ఉత్పత్తి చేసే కొన్ని జాతుల సూక్ష్మజీవుల సమూహం సముద్రంలో నివసిస్తుంది. నైట్రోసోపుమిలస్ మారిటిమస్ ఇప్పుడు ఈ సామర్ధ్యం ఆధారంగా కొన్ని సూక్ష్మజీవుల సమూహంలో చేరింది.  

ఆర్కియా (లేదా ఆర్కిబాక్టీరియా) నిర్మాణంలో బ్యాక్టీరియాను పోలి ఉండే ఏకకణ సూక్ష్మజీవులు (అందుకే ఆర్కియా మరియు బ్యాక్టీరియా రెండూ ప్రొకార్యోట్‌లు), కానీ పరిణామాత్మకంగా బ్యాక్టీరియా మరియు యుకర్యోట్స్, తద్వారా జీవుల యొక్క మూడవ సమూహాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఆర్కియా నివసిస్తున్నారు వాతావరణాలలో ఆక్సిజన్‌లో తక్కువ మరియు ఆబ్లిగేట్ వాయురహితాలు (అంటే అవి సాధారణ వాతావరణ ఆక్సిజన్ స్థాయిని తట్టుకోలేవు), ఉదాహరణకు, హాలోఫైల్స్ చాలా ఉప్పగా ఉండే వాతావరణంలో నివసిస్తాయి, మీథనోజెన్‌లు మీథేన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, థర్మోఫైల్స్ చాలా వేడి వాతావరణంలో నివసిస్తాయి.  

మహాసముద్రాలలోని సూక్ష్మజీవుల ప్లాంక్టన్లలో దాదాపు 30% అమ్మోనియా-ఆక్సిడైజింగ్ ఆర్కియా (AOA)తో రూపొందించబడింది, ఇవి నైట్రేట్ ఆక్సిడైజింగ్ బ్యాక్టీరియా (NOB)తో కలిసి సముద్రంలో ప్రధానమైన అకర్బన నైట్రోజన్ మూలాన్ని అందిస్తాయి మరియు సముద్ర నత్రజని చక్రంలో కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి.  

ఈ రెండు ఆర్కియా, అంటే AOA మరియు NOB రెండూ పరమాణు ఆక్సిజన్‌పై ఆధారపడి ఉంటాయి (O₂) అమ్మోనియాను నైట్రేట్‌గా ఆక్సిడైజ్ చేయడంలో.  

NH₃ + X ఓం₂ → నం₂^- + H₂O + H⁺  

అయినప్పటికీ, ఈ ఆర్కియాలు చాలా తక్కువ లేదా గుర్తించలేని ఆక్సిజన్ స్థాయిలతో అనాక్సిక్ సముద్ర పరిసరాలలో సమృద్ధిగా కనిపిస్తాయి. ఇది చాలా ఆశ్చర్యకరమైనది, ప్రత్యేకించి వారికి వాయురహిత జీవక్రియ గురించి తెలియదు. వారి శక్తి జీవక్రియకు ఆక్సిజన్ అవసరం, అయినప్పటికీ అవి ఆక్సిజన్‌ను గుర్తించలేని వాతావరణంలో కనిపిస్తాయి. వారు ఎలా చేస్తారు?  

దీనిపై దర్యాప్తు చేసేందుకు, ది పరిశోధకులు ఆర్కియా యొక్క పొదుగులను చేపట్టారు నైట్రోసోపుమిలస్ మారిటిమస్ నానోలో చాలా తక్కువ ఆక్సిజన్ సాంద్రతలు (10^-9) పరిధి. ఆక్సిజన్ క్షీణత తర్వాత, ఆర్కియా అనాక్సిక్ పరిస్థితులలో తక్కువ మొత్తంలో ఆక్సిజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదని వారు కనుగొన్నారు. వారు ఓ నిర్మించారు₂ అమ్మోనియా యొక్క ఆక్సీకరణ కోసం ఏకకాలంలో నైట్రేట్‌ను నైట్రస్ ఆక్సైడ్‌గా తగ్గించడం (N₂O) మరియు డైనిట్రోజెన్ (N₂). 

ఈ అధ్యయనం వాయురహిత అమ్మోనియా ఆక్సీకరణ మార్గాన్ని చూపింది (ఎలా O₂ ద్వారా ఉత్పత్తి నైట్రోసోపుమిలస్ మారిటిమస్ ఆక్సిజన్ క్షీణించిన సముద్ర వాతావరణంలో శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి నైట్రేట్‌కు అమ్మోనియాను ఆక్సిడైజ్ చేస్తుంది). ఇది N యొక్క కొత్త మార్గాన్ని కూడా ఆవిష్కరించింది₂ లోతైన ఉత్పత్తి సముద్ర వాతావరణంలో. 

*** 

మూలాలు:  

1. క్రాఫ్ట్ బి., ఎప్పటికి 2022. అమ్మోనియా-ఆక్సిడైజింగ్ ఆర్కియాన్ ద్వారా ఆక్సిజన్ మరియు నైట్రోజన్ ఉత్పత్తి. సైన్స్. 6 జనవరి 2022. వాల్యూమ్ 375, సంచిక 6576 పేజీలు 97-100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733 

2. మార్టెన్స్-హబ్బేనా W., మరియు క్విన్ W., 2022. ఆక్సిజన్ లేకుండా ఆర్కియల్ నైట్రిఫికేషన్. సైన్స్. 6 జనవరి 2022. వాల్యూమ్ 375, సంచిక 6576 పేజీలు 27-28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373 

***