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Mycosporine-like amino acids in mangrove-associated red algae of the Maldives: a chemical and environmental baseline for the central Indian Ocean

यह अध्ययन 15 द्वीपों में मालदीव के मैंग्रोव-संबद्ध लाल शैवाल में माइकोस्पोरिन-लाइक अमीनो एसिड (MAAs) के लिए पहला रासायनिक और पर्यावरणीय आधार स्थापित करता है, जिसमें चार ज्ञात यौगिकों और कई अज्ञात शिखरों की पहचान की गई है ताकि जलवायु-प्रेरित कैनोपी हानि के कारण बढ़ते यूवी एक्सपोजर के बीच भविष्य के संरक्षण प्रयासों को सूचित किया जा सके।

मूल लेखक: Rossella Nicolai, Ulf Karsten, Giuseppe C. Zuccarello, Shazla Mohamed, Paolo Galli

प्रकाशित 2026-09-25

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CC BY 4.0

मूल लेखक: Rossella Nicolai, Ulf Karsten, Giuseppe C. Zuccarello, Shazla Mohamed, Paolo Galli

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सूर्य का प्रकाश जीवन के लिए आवश्यक है, लेकिन इसकी अधिकता खतरनाक हो सकती है। उथले पानी में रहने वाले पौधों और शैवाल (algae) के लिए, सूर्य की पराबैंगनी (ultraviolet) किरणें एक कठोर, अदृश्य जलन की तरह काम करती हैं जो उनकी कोशिकाओं को नुकसान पहुँचा सकती हैं, भोजन बनाने की उनकी क्षमता को बिगाड़ सकती हैं, और यहाँ तक कि उनके आनुवंशिक कोड (genetic code) को भी नष्ट कर सकती हैं। इन चमकदार वातावरणों में जीवित रहने के लिए, कई समुद्री जीवों ने एक प्राकृतिक सनस्क्रीन विकसित किया है। वे छोटे, विशिष्ट अणु पैदा करते हैं जो इस हानिकारक विकिरण को चोट पहुँचाने से पहले अवशोषित कर लेते हैं। वैज्ञानिक इन अणुओं को 'मायकोस्पोरिन-लाइक अमीनो एसिड' (mycosporine-like amino acids) कहते हैं। जबकि शोधकर्ता लंबे समय से जानते हैं कि दुनिया के कई हिस्सों में ये रासायनिक ढाल मौजूद हैं, हिंद महासागर का एक विशाल हिस्सा रहस्य बना हुआ था। विशेष रूप से, कोई नहीं जानता था कि मालदीव के मैंग्रोव वनों में रहने वाले शैवाल के पास किस प्रकार का सूर्य संरक्षण है, या जलवायु परिवर्तन के साथ वे वन कैसे स्थिति में हैं।

मालदीव, जो कम ऊंचाई वाले द्वीपों का एक राष्ट्र है, अपने मैंग्रोव वनों पर बहुत अधिक निर्भर करता है। ये पेड़ अपनी जड़ों को हवा और पानी में खुला रखकर बढ़ते हैं, जिससे शैवाल के रहने के लिए एक जटिल, छायादार दुनिया बन जाती है। हालाँकि, हाल के अवलोकन बताते हैं कि ये मैंग्रोव वन सिकुड़ रहे हैं। चरम मौसम की घटनाओं के कारण पेड़ों में काफी गिरावट आई है, जिससे उस सुरक्षात्मक छत्र (canopy) का ह्रास हुआ है जो सूर्य के प्रकाश को छानता है। जब पेड़ गायब हो जाते हैं, तो उनके नीचे के शैवाल अचानक सूरज की पूरी शक्ति के संपर्क में आ जाते हैं। इन पारिस्थितिक तंत्रों के भविष्य को समझने के लिए, शोधकर्ताओं की एक टीम मालदीव की यात्रा पर गई ताकि वहाँ रहने वाले शैवाल का एक रासायनिक और पर्यावरणीय चित्रण लिया जा सके। वे यह देखना चाहते थे कि शैवाल के पास वर्तमान में किस प्रकार के सनस्क्रीन हैं, और वे अपने छायादार घरों में खुले सूर्य की तुलना में वास्तव में कितना प्रकाश प्राप्त कर रहे हैं।

शोधकर्ताओं ने मालदीव के पंद्रह अलग-अलग द्वीपों का दौरा किया, मैंग्रोव के पेड़ों की जड़ों और आसपास की चट्टानों से शैवाल के नमूने लिए। उन्होंने दो स्थानों पर प्रकाश के स्तर को मापा: पेड़ के छत्र के नीचे गहरा हिस्सा जहाँ शैवाल आमतौर पर बढ़ते हैं, और पास ही खुली, पूर्ण धूप वाला क्षेत्र। अंतर बहुत स्पष्ट था। पेड़ों के नीचे के स्थानों में खुले सूर्य की तुलना में केवल लगभग एक-पंचक हिस्सा प्रकाश प्राप्त हुआ। उन विशिष्ट पराबैंगनी किरणों के संदर्भ में, जो सबसे अधिक नुकसान पहुँचाती हैं, उजागर क्षेत्र छायांकित क्षेत्रों की तुलना में पांच गुना अधिक तीव्र थे। इसने पुष्टि की कि मैंग्रोव का छत्र एक शक्तिशाली ढाल के रूप में कार्य करता है, और इसे खोने से शैवाल विकिरण के अचानक, भारी उछाल के संपर्क में आ जाएंगे।

एक बार जब उन्होंने शैवाल एकत्र कर लिए, तो वैज्ञानिकों ने उनके रासायनिक गठन का विश्लेषण करने के लिए उन्हें प्रयोगशाला में वापस लाया। उन्होंने उन सुरक्षात्मक सनस्क्रीन अणुओं की उपस्थिति की जाँच की। उनके द्वारा पाए गए विभिन्न प्रजातियों में, उन्होंने इन यौगिकों के चार ज्ञात प्रकारों की पहचान की, साथ ही उनके डेटा में दस अन्य शिखर (peaks) भी मिले जो किसी भी ज्ञात मानक से मेल नहीं खाते थे। उनके द्वारा अध्ययन किए गए सबसे सामान्य शैवाल लाल शैवाल की दो किस्में थीं, बोटस्ट्रिचिया टेनेला (Bostrychia tenella) और बोटस्ट्रिचिया बाइंडेरी (Bostrychia binderi), जो मैंग्रोव की जड़ों पर पंखदार मैट के रूप में बढ़ते हैं। उन्हें विल्सनोसिफ़िया फुजी (Wilsonosiphonia fujiae) नामक एक प्रजाति भी मिली, जिसका इन रसायनों के लिए पहले कभी परीक्षण नहीं किया गया था।

परिणामों ने दिखाया कि शैवाल वास्तव में इन सनस्क्रीन का उत्पादन कर रहे थे, लेकिन उनकी मात्रा में बहुत भिन्नता थी। विल्सनोसिफ़िया फुजी के नमूनों में सुरक्षात्मक अणुओं की सांद्रता सबसे अधिक थी, जिसमें कुछ नमूनों में सबसे कम पाए गए नमूनों की तुलना में लगभग सात गुना अधिक अणु थे। बोटस्ट्रिचिया प्रजातियों ने भी महत्वपूर्ण मात्रा में उत्पादन किया, जिसमें एक नमूने में दूसरे की तुलना में लगभग तीन गुना अधिक मात्रा पाई गई। दिलचस्प बात यह है कि पूर्ण सूर्य में बढ़ने वाले शैवाल, जैसे कि जानिया (Jania) नामक एक प्रकार का कैल्सीफाइड शैवाल, में इन रासायनिक सनस्क्रीन का स्तर बहुत कम था। शोधकर्ताओं को संदेह है कि धूप में रहने वाले ये शैवाल प्रकाश को भौतिक रूप से रोकने के लिए अपने कठोर, कैल्शियम आधारित कवच पर भरोसा करते हैं, न कि रासायनिक ढाल बनाने पर। इसके विपरीत, मैंग्रोव के नीचे छाया में रहने वाले शैवाल अपने रासायनिक बचाव पर बहुत अधिक निर्भर थे।

अध्ययन सुझाव देता है कि मैंग्रोव के नीचे रहने वाले शैवाल कम-प्रकाश वाले वातावरण के अनुकूल हैं और उनमें पूर्ण, सीधी धूप में जीवित रहने के लिए आवश्यक भारी रासायनिक बचाव विकसित नहीं हुआ है। यदि जलवायु परिवर्तन के कारण मैंग्रोव का छत्र मरता रहता है, तो छाया में रहने वाले शैवाल उस प्रकाश के स्तर के संपर्क में आ जाएंगे जो उनके अनुकूल स्तर से पांच गुना अधिक है। शोधकर्ताओं ने पाया कि हालांकि ये शैवाल मध्यम स्तर पर प्रकाश बढ़ने पर अपने सनस्क्रीन उत्पादन को बढ़ा सकते हैं, लेकिन इसकी एक सीमा है। यदि प्रकाश बहुत तीव्र हो जाता है, तो इन सुरक्षात्मक रसायनों को बनाने की शैवाल की क्षमता ढह जाती है, संभवतः इसलिए क्योंकि उन्हें बनाने के लिए आवश्यक मशीनरी ही विकिरण द्वारा क्षतिग्रस्त हो जाती है।

यह शोध मालदीव के लिए एक महत्वपूर्ण आधार रेखा स्थापित करता है। यह दिखाता है कि इन अद्वितीय शैवाल समुदायों के पास वर्तमान में क्या रासायनिक बचाव हैं और वे किन विशिष्ट प्रकाश स्थितियों के अभ्यस्त हैं। निष्कर्ष बताते हैं कि मैंग्रोव छत्र का नुकसान केवल पेड़ों का नुकसान नहीं है; यह एक मौलिक परिवर्तन है जिसे ये शैवाल सहन करने में सक्षम नहीं हो सकते हैं। बिना छाया के, सनस्क्रीन पर निर्भर ये नाजुक समुदाय, जो छोटे समुद्री जीवों के लिए भोजन और आवास प्रदान करते हैं, गायब हो सकते हैं, और अपने साथ जैव विविधता की एक ऐसी परत को भी ले जा सकते हैं जो पीढ़ियों से मैंग्रोव की छाया में फल-फूल रही है।

समस्या विवरण
मायकोस्पोरिन-लाइक अमीनो एसिड (MAAs) महत्वपूर्ण छोटे कार्बनिक यौगिक हैं जो UV-अवशोषक स्क्रीन के रूप में कार्य करते हैं, जिससे जलीय जीवों को सौर विकिरण (UV-A और UV-B) के हानिकारक प्रभावों से सुरक्षा मिलती है। हालांकि विभिन्न शैवाल समूहों में MAAs की पारिस्थितिक भूमिका अच्छी तरह से प्रलेखित है, केंद्रीय हिंद महासागर के भीतर मैंग्रोव-संबद्ध मैक्रोएल्गी (macroalgae) में उनकी उपस्थिति के संबंध में ज्ञान का एक बड़ा अंतराल मौजूद है। यह अंतराल विशेष रूप से मालदीव में चिंताजनक है, जहाँ जलवायु-प्रेरित घटनाओं ने पहले ही महत्वपूर्ण मैंग्रोव गिरावट (2020 से रिपोर्ट की गई 25% हानि) का कारण बनाया है। मैंग्रोव छत्र (canopy) की हानि उस प्राकृतिक छाया को कम कर देती है जो एपिफाइटिक शैवाल की रक्षा करती है, जिससे उन्हें घातक विकिरण वृद्धि के संपर्क में आने का खतरा हो सकता है। इन रासायनिक सुरक्षा प्रणालियों (MAA प्रोफाइल) और इन आवासों की विशिष्ट विकिरण स्थितियों पर आधारभूत डेटा के बिना, इन समुदायों की भविष्य के पर्यावरणीय परिवर्तनों के प्रति संवेदनशीलता का आकलन करना असंभव है।

कार्यप्रणाली
यह अध्ययन मालदीव में 8 एटोल्स (atolls) में फैले 15 द्वीपों (उत्तरी, मध्य और दक्षिणी क्षेत्रों को कवर करते हुए) का एक व्यापक सर्वेक्षण आयोजित करता है।

पर्यावरणीय निगरानी: शोधकर्ताओं ने दो सूक्ष्म आवासों (microhabitats) में: मैंग्रोव छत्र के नीचे (छाया) और समीपवर्ती पूर्ण सूर्य के प्रकाश (full sun) में, फोटोसिंथेटिकली एक्टिव रेडिएशन (PAR), UV-A और UV-B स्तरों को एक साथ मापा। माप एक हैंडहेल्ड डेटा लॉगर के साथ विशिष्ट प्रोब का उपयोग करके लिया गया था। स्थानीय धूप की अवधि और मध्य दोपहर के शिखर मानों के आधार पर दैनिक और वार्षिक फोटॉन खुराक का अनुमान लगाया गया था।
नमूना संग्रह और पहचान: मैंग्रोव जड़ों और आसपास के सब्सट्रेट से मैक्रोएल्गी एकत्र की गई। नमूनों की पहचान मानक टैक्सोनोमिक कुंजियों और थैलस संरचना (thallus architecture) एवं सूक्ष्मदर्शी परीक्षण का उपयोग करके प्रजाति या वंश स्तर तक की गई।
रासायनिक विश्लेषण: सूखे शैवाल के नमूनों को जलीय मेथनॉल के साथ निकाला गया और हाई-परफॉर्मेंस लिक्विड क्रोमैटोग्राफी विद डायोड एरे डिटेक्टर (HPLC-DAD) के माध्यम से विश्लेषण किया गया। अध्ययन ने जैविक मानकों के विरुद्ध रिटेंशन समय और अवशोषण स्पेक्ट्रा की तुलना करके चार मानक MAAs (पोरिफ़ा-334, पेलिथिन, शिनोरिन और एस्टेरिना-330) की पहचान और मात्रा का निर्धारण किया। दस अतिरिक्त चोटियों (peaks) को, जो उपलब्ध मानकों से मेल नहीं खाती थीं, उनके अवशोषण अधिकतम ( $\lambda_{max}$ ) और रिटेंशन समय द्वारा लक्षणित किया गया।

प्रमुख परिणाम

विकिरण विषमता: सूर्य के संपर्क वाले स्थानों को छत्र के नीचे छाया वाले स्थानों की तुलना में लगभग पांच गुना अधिक PAR, UV-A और UV-B प्राप्त हुआ। पूर्ण सूर्य के प्रकाश में औसत PAR मान 1339.9 $\mu$ mol photons m $^{-2}$ s $^{-1}$ बनाम छाया में 267.2 $\mu$ mol photons m $^{-2}$ s $^{-1}$ था। यदि छत्र आवरण खो जाता है, तो यह अनुमानित पांच गुना वार्षिक फोटॉन खुराक (लगभग ~1700 से ~8500 mol photons m $^{-2}$ yr $^{-1}$ से) में वृद्धि को दर्शाता है।
MAA विविधता और मात्रा: 30 नमूनों में चौदह यौगिकों का पता चला, जिनमें से चार ज्ञात MAAs को 28 नमूनों में मात्रात्मक रूप से मापा गया, जिनकी कुल मात्रा 0.23 से 6.66 mg g $^{-1}$ $^{- 1}$ शुष्क भार (DW) के बीच थी।
- विल्सनोसिफोनिया फुजी (Wilsonosiphonia fujiae) ने उच्चतम सांद्रता (औसत 3.80 mg g $^{-1}$ DW) प्रदर्शित की, जो इस प्रजाति के लिए पहला MAA रिकॉर्ड है।
- बोस्ट्रिचिया टेनेला (Bostrychia tenella) (सबसे अधिक बार नमूना ली गई प्रजाति) ने उच्च परिवर्तनशीलता (0.52–2.99 mg g $^{-1}$ DW) और अज्ञात चोटियों का सबसे विविध प्रोफाइल (10 विशिष्ट अज्ञात यौगिक) दिखाया।
- बोस्ट्रिचिया बाइंडेरी (Bostrychia binderi) और विल्सनोसिफोनिया फुजी (Wilsonosiphonia fujiae) ने भी महत्वपूर्ण MAA संचय दिखाया।
अज्ञात यौगिक: दस HPLC चोटियों का मिलान मानकों से नहीं हो सका। इन्हें उनके $\lambda_{max}$ (318 से 361 nm के बीच) द्वारा रिपोर्ट किया गया। बोस्ट्रिचिया टेनेला ने पेलिथिन/एस्टेरिना स्पेक्ट्रल क्षेत्र में क्लस्टर और पेलिथीन/उसुजीरीन आइसोमर्स के अनुरूप देर से आने वाली चोटियों सहित सबसे जटिल अज्ञात प्रोफाइल प्रदर्शित किया।
वर्गीकरण वितरण: अध्ययन ने Bostrychia, Wilsonosophonia, Pterocladiella, Gelidiella, Champia, Jania, और Laurencia में MAAs की उपस्थिति की पुष्टि की। विशेष रूप से, Jania sp. के नमूनों में निम्न MAA सांद्रता देखी गई, जो यह सुझाव देती है कि कैल्सीफिकेशन (calcification) एक वैकल्पिक UV सुरक्षा तंत्र के रूप में कार्य कर सकता है।

प्रमुख योगदान
यह शोध पत्र मालदीव के मैंग्रोव आवासों के लिए MAA विविधता और पर्यावरणीय विकिरण स्थितियों का पहला मात्रात्मक सर्वेक्षण प्रदान करता है। यह केंद्रीय हिंद महासागर के लिए एक रासायनिक आधार रेखा स्थापित करता है, जो एक ऐसा क्षेत्र है जहाँ पहले ऐसे डेटा का अभाव था। यह अध्ययन इस क्षेत्र में विल्सनोसिफोनिया फुजी (Wilsonosophonia fujiae) और बोस्ट्रिचिया (Bostrychia) प्रजातियों के MAA प्रोफाइल को प्रलेखित करता है, जो W. fujiae के लिए पहला मात्रात्मक डेटा प्रदान करता है और Bostrychia tenella के स्तरों की वैश्विक डेटासेट के साथ तुलना करता है। इसके अलावा, यह छायांकित और उजागर सूक्ष्म आवासों के बीच विकिरण अंतर की मात्रा निर्धारित करता है, जो छत्र (canopy) की हानि के प्रभाव के मॉडलिंग के लिए एक संदर्भ प्रदान करता है।

महत्व और दावे
लेखक दावा करते हैं कि ये निष्कर्ष भविष्य के संरक्षण और बहाली प्रयासों के लिए आवश्यक हैं। अध्ययन यह प्रदर्शित करता है कि हालांकि इन शैवालों में MAA-आधारित फोटोप्रोटेक्शन (प्रकाश-सुरक्षा) मौजूद है, लेकिन MAAs को अपग्रेड करने की क्षमता सीमित है और यह मैंग्रोव छत्र की हानि के परिणामस्वरूप होने वाली तीव्र (~5-गुना) विकिरण वृद्धि की भरपाई करने में सक्षम नहीं हो सकती है। इन विशिष्ट रासायनिक टर्फ (turfs) के ढहने की संभावना उन अकशेरुकी जैव विविधता के लिए जोखिम पैदा करती है जो आवास जटिलता और शरण के लिए उन पर निर्भर करती है। फलस्वरूप, यह शोध पत्र तर्क देता है कि मैंग्रोव छत्र द्वारा प्रदान किए गए छायांकित सूक्ष्म आवासों को बनाए रखना इन रासायनिक रूप से अद्वितीय शैवाल समुदायों के अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण है। यह डेटा W. fujiae को जैव-तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए UV-फोटोप्रोटेक्टिव यौगिकों के एक संभावित क्षेत्रीय स्रोत के रूप में भी रेखांकित करता है, बशर्ते आगे की जांच की जाए।

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