भारत का अपना प्राकृतिक मेथेन शमनकर्ता

संदर्भ

चावल के खेतों एवं आर्द्रभूमि से भारत के स्वदेशी मेथनोट्रोफ्स ‘मिथाइलोकुकुमिस ओरिजे’ की पहली खेती को MACS अगरकर अनुसंधान संस्थान (MACS Agharkar Research Institute) (विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विभाग का एक स्वायत्त संस्थान) के वैज्ञानिकों द्वारा अलग किया गया है तथा उनका वर्णन किया गया है।  

• प्रकाशन: भारत से पहला नया मेथेनोट्रोफ विवरण, ‘एक नया जीनस और प्रजाति: मिथाइलोकुकुमिस ओरिजे’ इंडियन जर्नल ऑफ माइक्रोबायोलॉजी में प्रकाशित हुआ था।
  • इस मेथेनोट्रोफ के तीन प्रकारों और इसके जीनोम पर पूर्व में रिपोर्टें प्रकाशित हो चुकी हैं: माइक्रोबियल इकोलॉजी, एंटोनी वैन लीउवेनहॉक, फ्रंटियर्स इन माइक्रोबायोलॉजी और इंटरनेशनल माइक्रोबायोलॉजी।
• प्राप्ति: मिथाइलोकुकुमिस ओरिजे पुणे में एक पत्थर की खदान में पाए गए, जो वेताल टेकडी या ARAI पहाड़ी के मध्य स्थित है।
  • वैज्ञानिकों की टीम ने जल से भरी खदान में मेथेनोट्रॉफ की प्रचुरता का दस्तावेजीकरण किया, जो दर्शाता है, कि इस खदान  में एक सक्रिय मेथेन चक्र संचालित होता है। 
• स्थानीय लोकप्रिय उच्च उपज देने वाली चावल की किस्म इंद्रायणी का उपयोग करके गमलों में प्रत्यारोपित चावल के पौधों में मेथेनोट्रोफ मिलाया गया।

मिथाइलोकुकुमिस ओरिजा के बारे में

• फाइलोजेनेटिक रूप से अद्वितीय: मिथाइलोकुकुमिस ओरिजा फाइलोजेनेटिक रूप से अद्वितीय रहता है क्योंकि किसी अन्य देश या विश्व के किसी भाग में इसकी कोई प्रजाति रिपोर्ट या संवर्द्धित नहीं की गई है।
• स्वरूप: मेथेनोट्रॉफ में एक विशेष अंडाकार एवं लंबी आकृति होती है, जो खीरे के समान होती है, तथा इसलिए इसे ‘मेथेन ईटिंग ककंबर’ भी कहा जाता है।
• आकार: अन्य जीवाणुओं की तुलना में इसका आकार उल्लेखनीय रूप से बड़ा है एवं यह एक छोटे खमीर (3-6 µm) के आकार के बराबर है। 
• तापमान सीमा: इसकी सख्त मेसोफिलिक प्रकृति है एवं यह 37ºC से ऊपर नहीं बढ़ सकता है, जबकि अधिकांश अन्य मेथेनोट्रोफ 37ºC या यहाँ तक ​​कि 40ºC पर भी सहन कर सकते हैं या बढ़ सकते हैं।
• महत्त्व
  • प्रारंभिक वृद्धि एवं पुष्पन: पॉट प्रायोगिक परीक्षणों में चावल के पौधों में पौधों की वृद्धि को बढ़ावा देते हुए 31% अधिक उपज देखी गई। जब चावल के पौधों को टीका लगाया गया तो प्रारंभिक फूल (नियंत्रित पौधों की तुलना में ~ 17 दिन पहले) देखा गया।
  • मेथेनोट्रोफ्स में कैरोटीनॉयड उत्पादन के लिए संभावित अनुप्रयोग हैं, क्योंकि वे अपनी चयापचय प्रक्रियाओं के भाग के रूप में कैरोटीनॉयड को संश्लेषित करने की क्षमता रखते हैं।
  • औद्योगिक अनुप्रयोग: मेथेनोट्रॉफ्स कैरोटीनॉयड उत्पादन के लिए एक स्थायी स्रोत के रूप में कार्य कर सकते हैं, क्योंकि उच्च उत्पादन लागत के कारण रासायनिक प्रक्रियाएँ आर्थिक रूप से अव्यावहारिक हैं और हानिकारक उपोत्पाद उत्पन्न करती हैं जो खाद्य सुरक्षा के लिए जोखिम उत्पन्न करती हैं।
  • पर्यावरण में प्रचुरता: फिर भी, इस बात के सुबूत हैं कि यह जीव प्रकृति में आर्द्रभूमि एवं चावल के खेतों में प्रचुर मात्रा में मौजूद है और आगे के अनुकूलन प्रयोगों से हमें पर्यावरणीय और जैव-प्रौद्योगिकीय अनुप्रयोगों को विकसित करने में मदद मिल सकती है।
  • मेथेन का ऑक्सीकरण: मेथेनोट्रॉफ पर्यावरण में मेथेन के शुद्ध उत्सर्जन को प्रतिबंधित कर सकता है। ये बैक्टीरिया चावल के खेतों में उत्पादित मेथेन का 20% तक ऑक्सीकरण करते हैं।
• चुनौतियाँ
  • अल्प वृद्धि: मिथाइलोकुकुमिस काफी धीमी गति से बढ़ने वाला मेथनोट्रोफ है एवं दृश्यमान OD प्राप्त करने के लिए लगभग 7-10 दिनों की आवश्यकता होती है, तथा ऊष्मायन के 14 दिनों के बाद ~ 0.4 की अधिकतम OD तक पहुँच जाती है।
  • पृथक्करण: कुछ अन्य मेथेनोट्रोफ्स की तरह, Mcu को शुद्ध रूप में पृथक करना शुरू में बहुत कठिन था।
  • संदूषण: Mcu के छोटे गतिशील छड़ों से दूषित होने का खतरा है, जो संभवतः Mcu द्वारा जारी एक्सो-पॉलीसेकेराइड एवं मेटाबोलाइट्स पर बढ़ते हैं। संदूषित होने की संभावना के कारण, Mcu को सख्त रोगाणुहीन परिस्थितियों में बनाए रखना पड़ता है, तथा शुद्ध रूप में बड़े पैमाने पर विकास चुनौतीपूर्ण होता है।
  • संवर्द्धन: मेथेनोट्रॉफ प्रकृति में मेथेन एवं ऑक्सीजन के ग्रेडिएंट में रहते हैं इसलिए वे ठोस या तरल साधनों पर आसानी से नहीं बढ़ते हैं। मेथेनोट्रॉफ के संवर्द्धन के लिए बुनियादी आवश्यकता वायुरोधी कक्षों वाले डेसीकेटर या काँच के बर्तनों की आवश्यकता है, जिन्हें मेथेन तथा हवा से भरा जा सकता है।

मेथनोट्रॉफ्स (Methanotrophs) एरोबिक मिथेनोट्रॉफ, या मेथेन-ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया मेथेन को कार्बन डाइऑक्साइड एवं जल में ऑक्सीकरण करने के लिए कार्बन तथा ऊर्जा के एकमात्र स्रोत के रूप में मेथेन का उपयोग करते हैं।  मेथेन को मेथनॉल और फिर फॉर्मेल्डिहाइड में ऑक्सीकृत किया जाता है, जो कोशिका संश्लेषण में आवश्यक बिल्डिंग ब्लॉक्स में रूपांतरण के लिए केंद्रीय मध्यवर्ती के रूप में कार्य करता है। जलवायु विनियमन विशेषता: मेथेनोट्रॉफ्स की इस उपभोग गतिविधि के बिना मेथेन का वायुमंडलीय बजट 10-60% अधिक होगा, जिसके परिणामस्वरूप वायुमंडल में मेथेन की सांद्रता बहुत अधिक होगी। मेथेन शमन एजेंट: मेथेनोट्रॉफ प्राकृतिक मेथेन शमन करने वाले एजेंट हैं एवं उन सभी वातावरणों में मौजूद होते हैं जहाँ मेथेन तथा ऑक्सीजन दोनों उपलब्ध हैं।  पर्यावास: आर्द्रभूमि, चावल के खेत, तालाब एवं अन्य जल निकाय ऐसे पर्यावास हैं जहाँ ये बहुतायत में उगते हैं। मेथनोट्रॉफ्स आइसोप्रेनॉइड्स, पॉलिमर, पेप्टाइड्स एवं विटामिन सहित कई बायोएक्टिव सेकेंडरी मेटाबोलाइट्स (Secondary Metabolites- SMs) के शक्तिशाली प्राकृतिक उत्पादक हैं।

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