அறிவியல் ஆயிரம்: இருட்டில் ஆக்சிஜன் உற்பத்தி செய்யும் கடல் நுண்ணுயிரிகள்

ஆக்சிஜன் உற்பத்தி

உலகில் ஆக்சிஜனின்றி ஓர் உயிரினம் கூட வாழ முடியாது. இது பொது புத்தி. ஆனால் விலங்குகள் ஆக்சிஜனை உற்பத்தி செய்யவில்லை. தாவரங்கள்தான் நமக்கு உயிர்ப்பிச்சை அளிக்கின்றன. அதுவும் உலகம் உருவான காலத்தில் உயிரிகள் ஆக்சிஜன் மூலம் சுவாசிக்கவில்லை. காரணம் அப்போது ஆக்சிஜனில்லா உலகமாக இருந்தது. உயிரிகள் ஹைடிரஜனை வெளியேற்றி சுவாசித்தன. பச்சையம் வந்தபின்னர்தான், சூரிய ஒளி மூலம் ஆக்சிஜன் உருவானது. அந்த முறையைத்தான் நாம் ஒளிச்சேர்க்கை என்கிறோம். இப்போது ஓர் ஆச்சரியம்/அதிசயம்தான். இருட்டில் கடல் நுண்ணுயிரிகள் ஆக்சிஜனை உற்பத்தி செய்கிறதாம். டென்மார்க் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் இதனைக் கண்டுபிடித்துள்ளனர். 2022, ஜனவரி 6 ஆம் தேதி இதுகுறித்த முடிவுகள் வெளியாகியுள்ளன. 

நுண்ணுயிரிகள் இருட்டில் ஆக்சிஜன் உருவாக்கல்- கண்டுபிடிப்பு 

சூரிய ஒளி இல்லாமல் ஆக்சிஜன் உற்பத்தி இல்லை. எனவே, சூரிய ஒளி இல்லாவிட்டால் பூமியில் ஆக்சிஜன் இருக்காது என்பது நமக்கு அறிவுறுத்தப்பட்ட பொதுவான கருத்து. அதுவே பொதுவான அறிவு; ஒளிச்சேர்க்கையின் முக்கிய கூறு, ஒளி பச்சையம் மற்றும் பொருள்களோடு இணைவதுதான். ஆனால், இப்போது ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆச்சரியமான கண்டுபிடிப்பை மேற்கொண்டுள்ளனர்.

சூரிய ஒளி இல்லாமல்கூட ஆக்சிஜன்  உற்பத்தி செய்யலாம்/செய்யப்படுகிறது என்பதுதான். அது கடலின் ஆழ்பரப்பில் இருக்கலாம் எனக் கருதுகின்றனர். ஆழமான, இருண்ட கடல் நீரில் நாம் நினைப்பதைவிட இந்நிகழ்வுகள் அதிகமாக நடக்கிறது. கண்ணுக்குத் தெரியாத, நமக்குப் பெயரும் தெரியாத கோடிக்கணக்கான நுண்ணுயிரிகள் எண்ணற்ற எண்ணிக்கையில்  நீர் அடுக்குகளில், பல வரிசைகளில் அவற்றின் அன்றாட வாழ்க்கையை, நம்மிடம் ஏதும் சொல்லால், நம்மிடம் பகிர்ந்துகொள்ளாமல், அவைகள் நம்மைவிட மகிழ்வாக வாழ்ந்து கொண்டிருக்கின்றன. அந்த நுண்ணுயிரிகளின் கூட்டத்திடையே இப்படி ஒரு நிகழ்வு, அதாவது ஆக்சிஜன் உற்பத்தி  நடந்து கொண்டிருக்கிறது. நுண்ணுயிரிகள் ஆக்சிஜன் உற்பத்தி செய்வதை டென்மார்க் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போதுதான் கண்டுபிடித்துள்ளனர்.

ஆய்வுகள்

நுண்ணுயிரிகள் ஆக்சிஜன் உற்பத்தி தொடர்பான ஆய்வினை, தெற்கு டென்மார்க் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பீட் கிராஃப்ட் மற்றும் டொனால்ட் ஈ. கேன்ஃபீல்ட்(Beate Kraft and Donald E. Canfield) ஆகியோர் நடத்தியுள்ளனர். இந்த ஆய்வின் முடிவு அறிவியல் இதழில் 2022 ஜனவரி 6 ஆம் நாள் வெளியிடப்பட்டது. இந்த ஆய்வில் ஏராளமான ஆய்வாளர்கள் ஈடுபட்டுள்ளனர். நிகோ ஜெம்லிச், மோர்டன் லார்சன், லாரா பிரிஸ்டோவ், மார்ட்டின் கோன்னேகே மற்றும் போ தாம்ட்ரப் (Jehmlich, Morten Larsen, Laura Bristow, Martin Könneke and Bo Thamdrup) ஆகியோர் பங்களித்துள்ளனர்.

பீட் கிராஃப்ட் என்ற பெண், உயிரியல் துறையில் உதவிப் பேராசிரியராக உள்ளார். அவரது கவனம் நுண்ணுயிர் உடலியல் மற்றும் உயிர்வேதியியல் ஆகியவற்றில் சிறப்பான ஈடுபாட்டுடன் உள்ளது. மேலும், அவரது ஆராய்ச்சியை வில்லம் என்ற  இளம் ஆய்வாளர் கிராண்ட் ஆதரிக்கிறார். டான் ஈ. கேன்ஃபீல்ட் உயிரியல் துறை சூழலியல் பேராசிரியராகவும், உயிரியல் துறையின் டேனிஷ் இன்ஸ்டிடியூட் தலைவராகவும் உள்ளார்.

ஆக்சிஜன்-சூரிய ஒளியின்றி 

ஆக்சிஜன் பூமியில் உயிர் வாழ்வதற்கு இன்றியமையாதது. மேலும், முக்கியமாக தாவரங்கள், பாசிகள் மற்றும் சயனோபாக்டீரியாவிலுள்ள பச்சையத்தின் வழியே ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் ஆக்சிஜன்  உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. ஒரு சில நுண்ணுயிரிகள் சூரிய ஒளி இல்லாமல் ஆக்ஸிஜனை உருவாக்குவதாக அறியப்படுகிறது. ஆச்சரியம்தான். ஆனால், இதுவரை அவை மிகக் குறைந்த அளவுகளில் மற்றும் மிகவும் குறிப்பிட்ட வாழ்விடங்களில் மட்டுமே இவை கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளன.

கடல் வாழ் நுண்ணுயிரியான நைட்ரோசோபுமிலஸ் மாரிடைமஸ் (Nitrosopumilus maritimus )  மற்றும்  அவைகளுடன் தொடர்புடையவை , அம்மோனியா ஆக்சிடைசிங் ஆர்க்கியா (ammonia oxidizing archaea) எனப்படும்.

இருட்டில் உலவும் பேய் உயிரிகள்

"உண்மையில் நுண்ணுயிரிகள் பெருங்கடல்களில் ஆழத்திலும் எண்ணற்ற அளவில் ஏராளமாக உள்ளன. அங்கு அவைகள் முக்கியமாக நைட்ரஜன் சுழற்சியில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. இதற்கும்கூட அவைகளுக்கு ஆக்சிஜன் தேவைப்படுகிறது. ஆனால், எனவே ஆக்சிஜன் இல்லாத நீரில் அவை ஏன் அதிக அளவில் உள்ளன என்பது நீண்டகால புதிராகவே உள்ளது" என உயிரியலாளர் பீட் கிராஃப்ட் தெரிவிக்கிறார்.

"இவை எல்லாம் எந்தச் செயல்பாடும்/பயன்பாடு இன்றி அங்கேயே சுற்றிக் கொண்டிருக்கின்றன. எனவே, அவை ஒருக்கால் ஒருவித பேய் செல்களோ என நினைத்தோம்" அவர் சொல்கிறார்.

ஆனால் இதில் புதிர் ஒன்று இருந்ததை கண்டறிந்தோம் என்கிறார் பீட் கிராஃப்ட்.

"இந்த நுண்ணுயிரிகள் எல்லாம் மிகவும் பொதுவானவை தான். ஒரு வாளி கடல் நீரில், நாம் சோதித்துப் பார்த்தால் அதில் உள்ள செல்களில் 5ல் ஒன்று, இந்த நுண்ணுயிரிகள் என்பது இணை ஆசிரியர் டான் கேன்ஃபீல்ட்டின் கருத்து. எனவே, மேற்கூறிய ஆய்வின் அடிப்படையில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆர்வமாகி, அதிகம் ஆய்வு செய்தனர். எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக ஆக்சிஜன் குறைந்துவிட்ட நீரில் அவை எப்படி செயல்பட முடியும் என்பதுதான்.

ஆய்வாளர்கள் சோதனை செய்து அறிந்த தகவல் "அந்த நுண்ணுயிரிகள் , தாங்களே ஆக்ஸிஜனை உருவாக்குகிறார்கள் என்பதே". பின்னர் பீட் கிராஃப்ட் அவற்றை ஆய்வகத்தில் சோதிக்க முடிவு செய்தார்.

"ஆக்சிஜன் தீர்ந்துவிட்டால் என்ன நடக்கும் என்று நாங்கள் பார்க்க விரும்பினோம். ஆக்சிஜன் நிறைந்த நீரிலிருந்து ஆக்சிஜன் குறைந்த தண்ணீருக்கு நகரும்போது, அந்த நுண்ணுயிரிகள்  உயிர் பிழைப்பார்களா?தண்ணீரில் உள்ள அனைத்து ஆக்சிஜனையும் அந்த நுண்ணுயிரிகள் எப்படிப் பயன்படுத்தினார்கள் என்பதைஆய்வாளர்கள் அறிந்தனர். பின்னர் மிகவும் ஆச்சரியப்பட்டனர்.  சில நிமிடங்களில், ஆக்சிஜன் அளவு மீண்டும் அதிகரிக்கத் தொடங்கியது. அது ஆய்வாளர்களுக்கு ஏராளமான உற்சாகத்தைத் தந்தது. என்பதை டான் கேன்ஃபீல்ட் நினைவு கூர்ந்து தெரிவிக்கிறார்.

குறைந்த அளவு -ஆக்சிஜன் உருவாக்கம்

Nitrosopumilus maritimus நுண்ணுயிரிகள் இருண்ட சூழலில் ஆக்ஸிஜனை உருவாக்கும் திறன் கொண்டவை என அறியப்பட்டது. ஆனால், அந்த அளவு  அதிகம் இல்லை. அது பூமியில் ஆக்சிஜன் அளவை பாதிக்கும் அளவுக்கோ, அதனுடன் உருவாக்கத்தில் போட்டியிடவோ  இல்லை. ஆனால் தங்களின் வாழ்நிலைக்கு தன்னைத்தானே தொடர போதுமானது.

அதிக ஆக்சிஜன்..?

"அந்த நுண்ணுயிர்கள் தங்களுக்குத் தேவையானதைவிட சற்று அதிக ஆக்ஸிஜனை உற்பத்தி செய்தால், அந்த ஆக்சிஜன் விரைவில் மற்ற உயிரினங்களால்பயன்படுத்தப்படும். எனவே, இந்த ஆக்சிஜன் கடலை விட்டு வெளியேறாது" என்கிறார் பீட் கிராஃப்ட்..

ஆனால், இப்படி இந்த  நுண்ணுயிர்கள் மிக அதிகமான ஆக்ஸிஜனை உற்பத்தி செய்யும்போது, அவைகளின் வாழ்சூழலில் அவை என்ன விளைவை ஏற்படுத்துகின்றன என்பது இனிதான் அறியப்படவேண்டும்.

புதிய கடல்பயண தேடல்

அம்மோனியா ஆக்ஸிஜனேற்ற ஆர்க்கியா வகை நுண்ணுயிரிகள், பற்றி ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஏற்கனவே அறிந்திருந்தனர்.  அவை உலகளாவிய நைட்ரஜன் சுழற்சியை தொடர்ந்து தங்களிடம் தக்க வைத்துள்ளன.  ஆனால் அவற்றின் திறன்களின் முழு அளவையும் அவைகளோ/நாமோ அறிந்திருக்கவில்லை.

புதிய பாதை; புதிய தகவல்

இப்போது அறியபப்ட்டு புதிதாக கண்டுபிடிக்கப்பட்ட பாதையில்/வழிமுறைகளில், நுண்ணுயிரி "நைட்ரோசோபுமிலஸ் மாரிடைமஸ்" ஆக்சிஜன் உற்பத்தியை, வாயு நைட்ரஜனின் உற்பத்தியுடன்  இணைக்கிறது. அவ்வாறு செய்வதன் மூலம் அவை சுற்றுச்சூழலில் உயிரிகளிடமிருந்து கிடைக்கும் நைட்ரஜனை நீக்குகின்றன.

"இந்த வாழ்க்கை முறை பரவலாக பெருங்கடல்களில் இருந்தால், அது நிச்சயமாக கடல் நைட்ரஜன் சுழற்சியைப் பற்றிய நமது தற்போதைய புரிதலை மறுபரிசீலனை செய்யத் தூண்டுகிறது" என்கிறார் பீட் கிராஃப்ட்.

"அவரது  அடுத்த கட்ட செயல்பாடு என்பது உலகெங்கிலும் பல்வேறு இடங்களில் கடல் இருக்கும் பகுதிகளில் ஆக்சிஜன் குறைந்த நீரில் இருந்து, ஆய்வகத்தில் ஆய்வு செய்ய கொஞசம் நுண்ணுயிரிகள் எடுத்து ஆய்வகத்தில் வளர்த்து அதில் இப்போது கடலில் கண்ட நிகழ்வுகளை  எப்படி செய்கின்றன என ஆய்வதாகும்" என்று பீட் கிராஃப்ட் கூறுகிறார்.

அவரது ஆராய்ச்சிக் குழு ஏற்கனவே டென்மார்க்கில் உள்ள மரியாஜர் ஃப்ஜோர்டில் மாதிரிகளை எடுத்துள்ளது, அடுத்து மெக்சிகோ மற்றும் கோஸ்டாரிகாவுக்கு வெளியே இந்த ஆய்வுகளைச் செய்ய  உள்ளது.