Allyl chloride respiration by Dehalobacter shapes the fate of 1,2,3-trichloropropane
यह अध्ययन *Dehalobacter restrictus* स्ट्रेन XRTCP को एक ऐसे जीवाणु के रूप में पहचानता है जो 1,2,3-ट्राइक्लोरोप्रोपेन को पूरी तरह से विषमुक्त करने के लिए श्वसन इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में ऐलिल क्लोराइड का उपयोग करने में सक्षम है, जबकि यह इस बात पर भी प्रकाश डालता है कि अपचयित सल्फर प्रजातियों के साथ तीव्र अजैविक अभिक्रियाएं अक्सर प्रोपीन में पूर्ण जैविक रूपांतरण को सीमित करती हैं।
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मिट्टी और पानी की गहरी, अंधेरी, ऑक्सीजन रहित परतों में, एक शांत रासायनिक युद्ध अक्सर यह निर्धारित करता है कि क्या कोई जहरीला रिसाव एक स्थायी खतरा बना रहेगा या धीरे-धीरे समाप्त हो जाएगा। यह भूजल संदूषण (ग्राउंडवॉटर कंटैमिनेशन) की दुनिया है, जहाँ 1,2,3-ट्राइक्लोरोप्रोपेन जैसे मानव-निर्मित रसायन—जो एक स्थायी औद्योगिक विलायक और संभावित कार्सिनोजेन (कैंसर पैदा करने वाला तत्व) है—एक्विफर्स में रिसते हैं। दशकों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि कुछ सूक्ष्म बैक्टीरिया इन जहरों को खा सकते हैं, लेकिन यह प्रक्रिया अक्सर अधूरी रहती है। जब ये सूक्ष्मजीव बड़े जहरीले अणु को तोड़ते हैं, तो वे अक्सर एलील क्लोराइड नामक एक जिद्दी मध्यवर्ती यौगिक पीछे छोड़ देते हैं। कई वातावरणों में, यह बचा हुआ रसायन गायब नहीं होता है; इसके बजाय, यह पानी में मौजूद प्राकृतिक सल्फर के साथ प्रतिक्रिया करता है और अन्य पदार्थों का निर्माण करता है, जिससे सफाई की प्रक्रिया प्रभावी रूप से रुक जाती है और मूल खतरा केवल आंशिक रूप से ही निष्प्रभावी हो पाता है। वह प्रश्न जिसने लंबे समय से पर्यावरण वैज्ञानिकों को उलझा रखा है, वह यह है कि क्या प्रकृति के पास एक पूर्ण जैविक समाधान है, यानी सूक्ष्मजीवों के पास इस पूरे जहरीले चक्र को खत्म करने और पूरे विषाक्त क्रम को हानिरहित गैस में बदलने का कोई तरीका है, या यह प्रक्रिया एक मृत अंत (डेड एंड) बनने के लिए ही बनी है।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब इस पहेली का एक लापता हिस्सा खोज निकाला है, जिसमें उन्होंने एक विशिष्ट बैक्टीरिया की खोज की है जो उस काम को पूरा कर सकता है जो दूसरे शुरू करते हैं। चीन की एक नदी के तलछट (सेडिमेंट) के नमूनों के साथ काम करते हुए, वैज्ञानिकों ने सूक्ष्मजीवों का एक ऐसा समुदाय विकसित किया जो 1,2,3-ट्राइक्लोरोप्रोपेन को पूरी तरह से प्रोपीन नामक एक हानिरहित गैस में तोड़ने में सक्षम है। इस सफलता की कुंजी 'डीहेलोबैक्टर रिस्ट्रिक्टस' (Dehalobacter restrictus) नामक एक बैक्टीरिया की एक पूर्व अज्ञात क्षमता थी, जिसे उन्होंने अलग किया और 'स्ट्रेन XRTCP' नाम दिया। जबकि अन्य बैक्टीरिया ज्ञात थे जो बड़े जहरीले अणु को एलील क्लोराइड नामक मध्यवर्ती में काट देते थे, इस विशिष्ट स्ट्रेन को पाया गया कि वह अगला कदम उठाता है। यह एलील क्लोराइड का उपयोग केवल एक अपशिष्ट उत्पाद के रूप में नहीं, बल्कि भोजन के स्रोत के रूप रूप में करता है, जिससे शेष क्लोरीन परमाणुओं को हटाकर प्रोपीन मुक्त किया जाता है। यह प्रक्रिया बैक्टीरिया को बढ़ने और संख्या बढ़ाने की अनुमति देती है, जो यह सिद्ध करता है कि यह रूपांतरण जीव के लिए ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण स्रोत है, न कि केवल एक दुष्प्रभाव।
शोधकर्ताओं ने मिट्टी और पानी वाले प्रयोगशाला बोतलों में इस रूपांतरण का अवलोकन किया। जब उन्होंने जहरीले विलायक को पेश किया, तो बैक्टीरिया ने उसे खाना शुरू कर दिया। कुछ हफ्तों के दौरान, मूल जहर की मात्रा नाटकीय रूप से गिर गई, और एलील क्लोराइड संक्षिप्त रूप से प्रकट हुआ और फिर गायब हो गया। इसके स्थान पर, हानिरहित गैस प्रोपीन जमा होने लगी। यह पुष्टि करने के लिए कि इसके लिए एक जीवित जीव जिम्मेदार था, टीम ने इन सक्रिय कल्चरों की तुलना उन स्टरिल (कीटाणुरहित) कंट्रोल से की जहाँ पानी को सभी जीवन को मारने के लिए उबाला गया था। स्टरिल बोतलों में, एलील क्लोराइड उतनी ही तेजी से गायब हो गया, लेकिन कोई प्रोपीन उत्पन्न नहीं हुआ, और बैक्टीरिया विकसित भी नहीं हुए। इसने पानी में हो रही एक महत्वपूर्ण प्रतिस्पर्धा को उजागर किया: एलील क्लोराइड पर दो अलग-अलग बलों द्वारा हमला किया जा रहा था। एक था बैक्टीरिया, जो जीवित रहने और बढ़ने के लिए इसे खा रहे थे, जिससे इस प्रक्रिया के दौरान उनकी संख्या लगभग सत्तर-पचास गुना बढ़ गई। दूसरा था पानी में मौजूद प्राकृतिक सल्फर यौगिकों के साथ एक रासायनिक प्रतिक्रिया, जिसने प्रोपीन बनाए बिना या जीवन का समर्थन किए बिना एलील क्लोराइड को नष्ट कर दिया।
यह खोज इन प्रदूषकों के भाग्य के बारे में हमारी समझ को बदल देती है। लंबे समय तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि एक बार एलील क्लोराइड बनने के बाद, यह ज्यादातर सल्फर के साथ प्रतिक्रिया करेगा और वहीं रुक जाएगा, जिससे पूर्ण विषहरण (डिटॉक्सिफिकेशन) रुक जाएगा। नया अध्ययन दिखाता है कि हालांकि यह रासायनिक प्रतिक्रिया वास्तव में तेज और प्रमुख है, लेकिन एक जैविक मार्ग मौजूद है जो इसे दरकिनार कर सकता है। बैक्टीरिया अनिवार्य रूप से पानी की केमिस्ट्री के खिलाफ दौड़ रहे हैं। प्रयोगों में, बैक्टीरिया ने एलील क्लोराइड के एक छोटे लेकिन महत्वपूर्ण हिस्से को प्रोपीन में बदलने में सफलता प्राप्त की, जिससे सिद्ध हुआ कि जैविक मार्ग व्यवहार्य है। टीम ने बैक्टीरिया के जेनेटिक कोड के भीतर भी देखा और उन्हें एंजाइमों का एक जटिल टूलकिट मिला, जो आणविक कैंची की तरह कार्य करते हैं, जिन्हें अणु के विभिन्न हिस्सों से क्लोरीन परमाणुओं को काटने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उन्होंने पाया कि बैक्टीरिया मूल जहर को खाने या मध्यवर्ती एलील क्लोराइड को खाने के आधार पर इन एंजाइमों के अलग-अलग सेटों को सक्रिय करते हैं, जो अस्तित्व के लिए एक परिष्कृत, बहु-चरणीय रणनीति का सुझाव देता है।
इन प्रदूषकों को साफ करने के लिए इस विशिष्ट बैक्टीरिया के मिलने के निहितार्थ महत्वपूर्ण हैं। यह सुझाव देता है कि उन वातावरणों में जहाँ स्थितियाँ तीव्र रासायनिक प्रतिक्रियाओं के बजाय सूक्ष्मजीवी जीवन के पक्ष में होती हैं, प्रकृति इन जिद्दी प्रदूषकों को पूरी तरह से विषमुक्त करने में सक्षम हो सकती है। शोधकर्ताओं ने यह दावा नहीं किया कि यह हर जगह समस्या का समाधान है, क्योंकि सल्फर के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया अक्सर बहुत तेज होती है और बैक्टीरिया से आगे निकल सकती है। हालाँकि, यह पहचानना कि यह जैविक क्षमता मौजूद है, इंजीनियरों और पर्यावरण प्रबंधकों के लिए एक नया लक्ष्य प्रदान करता है। यह समझकर कि ये सूक्ष्मजीव मध्यवर्ती चरण को खाकर बढ़ सकते हैं, ऐसी उपचार रणनीतियाँ (रेमेडिएशन स्ट्रैटेजी) तैयार करना संभव हो सकता है जो उनकी वृद्धि को बढ़ावा दें और संतुलन को रासायनिक मृत अंतों से दूर ले जाएँ। यह अध्ययन पुष्टि करता है कि सूक्ष्मजीव जगत के पास हमारे पानी को साफ करने के लिए पहले की तुलना में अधिक विविध और शक्तिशाली उपकरण हैं, जो इस उम्मीद की एक किरण जगाता है कि सबसे कठिन औद्योगिक रसायनों को भी एक दिन उन्हीं जीवों द्वारा पूरी तरह से मिटाया जा सकता है जिनसे वे खतरा पैदा करते हैं।
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