A Halophilic Arsenite-Oxidizing Bacterium from the Lut Desert: Oceanobacillus picturae strain LW102 as a Promising Candidate for Arsenic Bioremediation

आर्सेनिक पृथ्वी में पाया जाने वाला एक शांत जहर है, लेकिन यह तब सार्वजनिक स्वास्थ्य संकट बन जाता है जब यह पानी और मिट्टी में रिसने लगता है। प्रकृति में अपने सबसे सामान्य रूप में, यह एक जहरीले तरल जैसे पदार्थ के रूप में मौजूद होता है जो जीवित कोशिकाओं के भीतर प्रोटीन से मजबूती से चिपक जाता है, जिससे उनके कार्य बाधित होते हैं और गंभीर बीमारी होती है। जबकि प्रकृति इस खतरे को बेअसर करने का एक तरीका प्रदान करती है—इस घातक रूप को एक कम हानिकारक रूप में बदलकर जिसे शरीर आसानी से बाहर निकाल सके—यह प्राकृतिक प्रक्रिया अक्सर प्रदूषित स्थलों को साफ करने के लिए बहुत धीमी होती है। वैज्ञानिक लंबे समय से बैक्टीरिया को एक समाधान के रूप में देख रहे हैं, इस उम्मीद में कि वे ऐसे सूक्ष्म श्रमिकों को खोज सकें जो इस विषहरण (detoxification) की प्रक्रिया को तेज कर सकें। हालांकि, एक बड़ी बाधा बनी हुई है: कई प्रदूषित स्थल अविश्वसनीय रूप से नमकीन भी होते हैं, जैसे कि नमक के मैदान या औद्योगिक अपशिष्ट जल, ऐसे वातावरण जहाँ अधिकांश साधारण बैक्टीरिया जीवित भी नहीं रह सकते। एक ऐसे सूक्ष्मजीव को खोजना जो जहर और नमक दोनों को संभाल सके, इन कठिन स्थानों को साफ करने की कुंजी है।

ईरान के लुट रेगिस्तान के तपते, शुष्क विस्तार में, शोधकर्ताओं ने बिल्कुल ऐसा ही एक सूक्ष्मजीव खोजा है। टीम ने इस सुदूर क्षेत्र की यात्रा की, जो अपनी अत्यधिक गर्मी और उच्च लवणता के लिए जाना जाता है, ताकि जमीन से मिट्टी के नमूने एकत्र किए जा सकें। इन नमूनों से, उन्होंने एक विशिष्ट बैक्टीरिया को अलग किया, जिसे उन्होंने Oceanobacillus picturae स्ट्रेन LW102 नाम दिया। यह जीव एक हेलोफाइल (halophile) है, जिसका अर्थ है कि यह न केवल उच्च नमक स्तर को सहन करता है बल्कि इसे बढ़ने के लिए आवश्यक भी मानता है। शोधकर्ताओं ने भारी धातुओं को सहने की इस बैक्टीरिया की क्षमता का परीक्षण किया और पाया कि इसमें उल्लेखनीय लचीलापन था। यह आर्सेनेट के 800 मिलीमोलर और आर्सेनाइट के 30 मिलीमोलर तक की अत्यधिक उच्च सांद्रता वाले घोल में भी जीवित रह सकता था। इसने कैडमियम और सेलेनियम जैसी अन्य जहरीली धातुओं के प्रति भी मजबूत प्रतिरोध दिखाया, और ऐसे वातावरण में जीवित रहा जो अन्य अधिकांश जीवन रूपों को मार देता।

यह समझने के लिए कि यह बैक्टीरिया इतने जहरीले वातावरण को कैसे संभालता है, वैज्ञानिकों ने इसे आर्सेनाइट युक्त एक नमकीन शोरबे (broth) में रखा, जो धातु का सबसे खतरनाक रूप है। उन्होंने बारीकी से देखा कि बैक्टीरिया ने कैसी प्रतिक्रिया दी। परिणामों ने दिखाया कि बैक्टीरिया केवल जीवित ही नहीं रहा; बल्कि इसने सक्रिय रूप से पानी को विषमुक्त करने का काम किया। 48 घंटों के भीतर, बैक्टीरिया ने लगभग 80 प्रतिशत जहरीले आर्सेनाइट को कम जहरीले आर्सेनेट रूप में बदल दिया। यह रूपांतरण बायोरेमेडिएशन (bioremediation) का एक महत्वपूर्ण चरण है, जो प्रदूषण को साफ करने के लिए जीवित जीवों का उपयोग करने की प्रक्रिया है। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि हालांकि पानी में आर्सेनिक की कुल मात्रा गायब नहीं हुई, लेकिन इसकी प्रकृति बदल गई, जिससे यह पारिस्थितिकी तंत्र के लिए काफी कम हानिकारक हो गया।

इसके बाद टीम ने सूक्ष्म स्तर पर यह देखने के लिए कि बैक्टीरिया के अंदर क्या हो रहा है, इसके भीतर झाँका। शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करते हुए, उन्होंने देखा कि जहर के संपर्क में आने पर कोशिकाओं के आकार या आकार में कोई परिवर्तन नहीं हुआ, जो एक मजबूत रक्षा प्रणाली का संकेत देता है। हालांकि, जब उन्होंने ऊर्जा डिटेक्टर के साथ कोशिकाओं की जांच की, तो उन्हें बैक्टीरिया की सतह पर आर्सेनिक के अंश मिले। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह थी कि कोशिकाओं के भीतर, उन्होंने गहरे, घने धब्बे देखे जहाँ धातु जमा हो गई थी। यह इंगित करता है कि बैक्टीरिया एक दोहरी रणनीति का उपयोग करता है: वह जहर को एक सुरक्षित रूप में बदलता है और फिर शेष जहरीले पदार्थ को अपने शरीर के भीतर विशिष्ट जेबों में संग्रहीत करता है, जिससे उसे कोशिका की महत्वपूर्ण मशीनरी से दूर रखा जा सके।

बैक्टीरिया की सतह के आगे के विश्लेषण से पता चला कि यह रासायनिक समूहों से ढका हुआ है जो चिपचिपे हाथों की तरह कार्य करते हैं, जो आर्सेनिक अणुओं को पकड़ लेते हैं। ये अंतःक्रियाएं कोशिका के बाहरी आवरण पर होती हैं, जो जहर को अंदर खींचने या उसे संसाधित होने से पहले एक जगह थामे रखने में मदद करती हैं। अध्ययन पुष्टि करता है कि Oceanobacillus picturae का यह विशिष्ट स्ट्रेन उन वातावरणों के लिए अद्वितीय रूप से उपयुक्त है जहाँ नमक और आर्सेनिक एक साथ मौजूद होते हैं। क्योंकि यह उच्च-नमक वाली स्थितियों में पनपता है जहाँ अन्य सफाई के तरीके विफल हो जाते हैं, इसलिए यह प्रदूषित लवणीय मिट्टी और पानी को बहाल करने के लिए एक आशाजनक नया उपकरण प्रदान करता है। शोधकर्ताओं का सुझाव है कि हालांकि इस बैक्टीरिया को ये कार्य करने की अनुमति देने वाले सटीक आनुवंशिक निर्देशों को समझने के लिए और अधिक काम करने की आवश्यकता है, इसकी स्वाभाविक जीवित रहने और विषहरण करने की क्षमता इसे दुनिया के कुछ सबसे कठोर परिदृश्यों में भविष्य के पर्यावरणीय सफाई प्रोजेक्टों के लिए एक मजबूत उम्मीदवार बनाती है।