सागर के ऑक्सीजन-अपूर्ण क्षेत्रों में पोषक तत्वों को कैसे हटाया जाता है

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Anonim

वैश्विक जलवायु परिवर्तन के दौरान, वैज्ञानिक समुद्र में कम ऑक्सीजन क्षेत्रों में वृद्धि देख रहे हैं, जिसे ऑक्सीजन न्यूनतम जोन (ओएमजेड) भी कहा जाता है। बड़े पैमाने पर ओएमजेड मौजूद हैं, उदाहरण के लिए, दक्षिण अमेरिका के तट पर या हिंद महासागर में प्रशांत में। चूंकि इन क्षेत्रों में कोई ऑक्सीजन मौजूद नहीं है-जल-जीवों की गहराई के आधार पर जिनके चयापचय ऑक्सीजन से स्वतंत्र होते हैं, उनका एक अलग फायदा होता है। इन जीवों में फोमिनिनिफेरा के कुछ प्रतिनिधि शामिल हैं: यूनिकेल्युलर, शेल-फॉर्मिंग सूक्ष्मजीव, जिनमें एक नाभिक होता है और इस प्रकार यूकेरियोट से संबंधित होता है। उनकी जीवनशैली में एक विशेष चयापचय मार्ग शामिल होता है जिसे एनारोबिक श्वसन कहा जाता है। ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, वे पानी में नाइट्रेट को आणविक नाइट्रोजन में परिवर्तित करते हैं।

इस प्रक्रिया को denitrification कहा जाता है और यह नाइट्रोजन के वैश्विक रीसाइक्लिंग में एक केंद्रीय भूमिका निभाता है - सागर में सभी जीवों की जीवन प्रक्रियाओं के लिए एक आवश्यक तत्व। विशेष रूप से कम ऑक्सीजन सामग्री वाले समुद्री क्षेत्रों में, फोमिनिनिफेरा अत्यधिक प्रचुर मात्रा में होते हैं। वहां, वे नाइट्रेट को बड़े पैमाने पर चयापचय करते हैं और इस प्रकार इसे वैश्विक पोषक चक्र से हटा देते हैं। इस तरह, फोमिनिनिफेरा ओएमजेड में पोषक तत्वों को हटाने में महत्वपूर्ण योगदान देता है। किएल यूनिवर्सिटी (सीएयू) में सहकारी अनुसंधान केंद्र 754 (एसएफबी 754) "उष्णकटिबंधीय महासागर में जलवायु-जैव-रसायन शास्त्र इंटरैक्शन", महासागर अनुसंधान किएल, और किएल इवोल्यूशन सेंटर में जिओमर हेल्महोल्ट्ज़ सेंटर में जनरल माइक्रोबायोलॉजी संस्थान से एक शोध टीम (केईसी) अब फोमिनिनिफेरा में पूर्व अज्ञात denitrification प्रक्रिया का वर्णन करने में सफल रहा है।

शोधकर्ता यह प्रदर्शित करने में सक्षम थे कि ग्लोबोबुलिमिना तुर्गिडा और संबंधित प्रजाति ग्लोबोबुलिमिना ऑरिकुलटाटा में denitrification के लिए एक अद्वितीय, यूकेरियोटिक चयापचय मार्ग है। 2 अगस्त, 2018 को, शोध दल ने प्रसिद्ध वैज्ञानिक पत्रिका वर्तमान जीवविज्ञान में पहली बार इन फोमिनिनिफेरा प्रजातियों के आवश्यक अनुवांशिक विशेषताओं का एक लक्षण प्रकाशित किया।

शोध दल ने दक्षिणी स्वीडन में गुलमर फोजर्ड में तलछट नमूने एकत्र किए। इसके विशेष आकार और संबंधित जल स्तरीकरण के कारण, fjord बड़े समुद्री महासागर ओएमजेड के समान मौसमी deoxygenation का अनुभव करता है। Fjord में, foraminifera समुद्र तल के शीर्ष कुछ सेंटीमीटर में रहते हैं। शोधकर्ता एक विशेष रूप से विकसित बुनियादी ढांचे का उपयोग करके प्रयोगशाला में सूक्ष्मजीवों का निरीक्षण करने में सक्षम थे: "फोमिनिनिफेरा की विस्तार से जांच करने के लिए और क्योंकि वे अपनी विशेष पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए विशिष्ट हैं, हमें कृत्रिम रूप से प्राकृतिक ऑक्सीजन स्थितियों को कृत्रिम रूप से अनुकरण करना था लगभग 120 मीटर की दूरी पर, "सीएयू में जीनोमिक माइक्रोबायोलॉजी वर्किंग ग्रुप से डॉ अलेक्जेंड्रा-सोफी रॉय पर जोर दिया। अपने सहयोगी डॉ क्रिश्चियन वोहले के साथ, वह एसएफबी 754 के ढांचे में किए गए नए प्रकाशित अध्ययन के मुख्य लेखक हैं।

शोधकर्ताओं ने फोरमिनिफेरा की अनुवांशिक जानकारी के पूरे सेट की जांच के बारे में सुराग के लिए जांच की कि क्या वे स्वतंत्र रूप से denitrification करने में सक्षम हैं, या सिम्बियोटिक बैक्टीरिया जिम्मेदार हैं या नहीं। यह पहले से ही ज्ञात है कि जीवाणु और कवक denitrification प्रदर्शन कर सकते हैं, और इसलिए उपयुक्त अनुवांशिक गुण हैं। शोधकर्ता इस प्रकार बैक्टीरिया और कवक में पहले से ज्ञात विशिष्ट जीन के लिए फोमिनिनिफेरा के जीनोम की खोज कर रहे थे। वोहले ने कहा, "हमने तीन प्रोटीन-कोडिंग जीन की खोज की, जो निश्चित रूप से सिंबियोटिक बैक्टीरिया से नहीं आते हैं।" यद्यपि हमें नाइट्रेट रूपांतरण में शामिल सभी जीन नहीं मिला है, लेकिन नव खोजी गई आनुवांशिक जानकारी फोरामिनिफेरा के अपने जीनोम का हिस्सा है। उनका चयापचय निश्चित रूप से रॉय और वोहेले को रेखांकित अन्य सभी यूकेरियोटिक जीवों से इन समुद्री सूक्ष्मजीवों को अलग करता है।

यह परिणाम ऑक्सीजन-अपूर्ण समुद्री पर्यावरण में फोरामिनिफेरा की पारिस्थितिक सफलता से भी समर्थित है। पेरू के तट से ओएमजेड की जांच, उदाहरण के लिए, दिखाया गया है कि सूक्ष्मजीव नाइट्रेट चक्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, और प्रति घन सेंटीमीटर प्रति 500 ​​से अधिक व्यक्तियों की उच्च बहुतायत में पाए जाते हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि फोमिनिनिफेरा पूरी तरह से denitrification करने की क्षमता को विकसित करने के द्वारा इस प्रभुत्व को हासिल कर सकता है। नाइट्रेट कमी में सिम्बियोटिक बैक्टीरिया की भागीदारी यहां अध्ययन किए गए ग्लोबोबुलिमिना प्रजातियों में शामिल की जा सकती है, क्योंकि घटना की व्याख्या करने के लिए सिंबियोटिक बैक्टीरिया की बहुतायत बहुत कम है। इसलिए, यूकेरियोटिक सूक्ष्मजीव स्वतंत्र रूप से denitrification प्रदर्शन करने में सक्षम होना चाहिए। आगे के शोध में, वैज्ञानिकों का उद्देश्य ग्लोबोबुलिमिना में गायब denitrification जीन की पहचान करना है। वे यह भी स्पष्ट करना चाहते हैं कि विशिष्ट समुद्री क्षेत्र में कुछ प्रजातियों के बारे में प्राप्त निष्कर्ष सामान्य रूप से ओएमजेड से अन्य फोमिनिनिफेरा पर लागू होते हैं।

सह-लेखक प्रोफेसर ताल दगन ने कहा, "अलग-अलग जीवों में विकास के आनुवंशिक आधार को विकसित करने के बारे में बेहतर समझ हमें पहेली का एक महत्वपूर्ण टुकड़ा प्रदान करती है, और समुद्र में जैव-रासायनिक चक्रों की एक बड़ी तस्वीर की दिशा में एक कदम आगे बढ़ती है।" सीएयू में जीनोमिक माइक्रोबायोलॉजी रिसर्च ग्रुप के अध्ययन और प्रमुख के प्रमुख। शामिल जीनों के विकास के आधार पर, हम इस पोषक तत्व चक्र की भूगर्भीय उत्पत्ति, और व्यक्तिगत जीवों द्वारा निभाई गई भूमिका की सीमा को बेहतर ढंग से निर्धारित कर सकते हैं, डगन जारी रखा।

"वैश्विक पर्यावरणीय परिवर्तन के संदर्भ में, समुद्र में प्राथमिक पदार्थों के रूपांतरण और वितरण की एक और सटीक समझ तेजी से महत्वपूर्ण हो रही है। नए नतीजों के साथ, हम ऑक्सीजन सामग्री पर जलवायु परिवर्तन के प्रभाव को बेहतर ढंग से समझने में योगदान देते हैं महासागर में निर्भर पोषक तत्व चक्र, "एसएफबी 754 से डॉ जोआचिम शॉनफेल्ड ने कहा, जो अध्ययन में भी शामिल है। तो, उदाहरण के लिए, भविष्य में, शोधकर्ता बेहतर अनुमान लगा सकते हैं कि पर्यावरणीय परिस्थितियों में पोषक तत्वों की आपूर्ति को कैसे प्रभावित किया जाएगा, और इस प्रकार समुद्र में विभिन्न प्राणियों के बीच पोषक संबंध।

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