दशकों से, वैज्ञानिकों का मानना था कि समुद्री बैक्टीरिया का एक बड़ा समूह बहुत कम भोजन वाले पानी में जीवन के लिए आदर्श रूप से अनुकूल था। नए शोध से पता चलता है कि यह धारणा अधूरी हो सकती है। ये सूक्ष्मजीव पर्यावरण परिवर्तन के प्रति पहले की सोच से कहीं अधिक संवेदनशील प्रतीत होते हैं।
SAR11 नामक बैक्टीरिया, दुनिया भर में सतही समुद्री जल में सबसे प्रचुर मात्रा में जीवन रूप हैं। कुछ क्षेत्रों में, वे सभी समुद्री जीवाणु कोशिकाओं का 40% तक बनाते हैं। उनका प्रभुत्व जीनोम स्ट्रीमलाइनिंग से आता है, एक विकासवादी रणनीति जिसमें जीव पोषक तत्वों की कमी वाले वातावरण में ऊर्जा बचाने के लिए जीन छोड़ते हैं।
में प्रकाशित एक अध्ययन प्रकृति सूक्ष्म जीव विज्ञान अब पता चलता है कि यह अत्यधिक दक्षता गंभीर सीमाएँ भी पैदा कर सकती है।
जैविक विज्ञान और पृथ्वी विज्ञान के प्रोफेसर और अध्ययन के संबंधित लेखक कैमरन थ्रैश कहते हैं, “स्थिर कम पोषक तत्व वाले वातावरण को अपनाने और उस पर हावी होने में SAR11 की असाधारण विकासवादी सफलता ने उन्हें उन महासागरों के प्रति संवेदनशील बना दिया है जो अधिक परिवर्तन का अनुभव करते हैं। हो सकता है कि उन्होंने खुद को एक जाल में विकसित कर लिया हो।”
अंतर्निहित कमजोरी के साथ अनुकूलन
यह समझने के लिए कि SAR11 पर्यावरणीय तनाव पर कैसे प्रतिक्रिया करता है, शोधकर्ताओं ने सैकड़ों SAR11 जीनोम की जांच की। उन्होंने पाया कि कई उपभेदों में कोशिका चक्र को विनियमित करने के लिए सामान्य रूप से जिम्मेदार जीन की कमी होती है, वह प्रणाली जो डीएनए प्रतिकृति और कोशिका विभाजन को नियंत्रित करती है। अधिकांश जीवाणुओं में, ये जीन सामान्य वृद्धि और अस्तित्व के लिए आवश्यक हैं।
जब पर्यावरणीय स्थितियाँ बदलती हैं, तो इस विनियमन की अनुपस्थिति बड़ी समस्याएँ पैदा करती प्रतीत होती है। वैज्ञानिकों ने पहले ही देखा था कि SAR11 आबादी अपने परिवेश में परिवर्तन के प्रति संवेदनशील है। इस अध्ययन में जो बात सामने आई वह तनाव के तहत कोशिकाओं की प्रतिक्रिया का असामान्य तरीका था।
अपनी वृद्धि को धीमा करने के बजाय, कई SAR11 कोशिकाओं ने उनके डीएनए की प्रतिलिपि बनाना जारी रखा लेकिन विभाजित होने में विफल रहीं।
जैविक विज्ञान में पीएचडी उम्मीदवार और अध्ययन के प्रमुख लेखक चुआंकाई चेंग कहते हैं, “उनकी डीएनए प्रतिकृति और कोशिका विभाजन अयुग्मित हो गए। कोशिकाएं उनके डीएनए की प्रतिलिपि बनाती रहीं लेकिन ठीक से विभाजित होने में विफल रहीं, जिससे असामान्य संख्या में गुणसूत्र वाली कोशिकाएं उत्पन्न हुईं।” “आश्चर्य यह था कि इतना स्पष्ट और दोहराने योग्य सेलुलर हस्ताक्षर सामने आया।”
सेलुलर विफलता जनसंख्या वृद्धि को धीमा क्यों करती है?
अतिरिक्त गुणसूत्र वाली कोशिकाएं अक्सर सामान्य से बड़ी हो जाती हैं और अंततः मर जाती हैं। यहां तक कि जब पोषक तत्व आसानी से उपलब्ध थे, तब भी इन विफलताओं ने समग्र जनसंख्या वृद्धि को कम कर दिया। यह खोज उस आम धारणा को चुनौती देती है कि जब भोजन प्रचुर मात्रा में होगा तो रोगाणु हमेशा पनपेंगे।
परिणाम समुद्री पारिस्थितिकी में लंबे समय से चली आ रही पहेली पर भी प्रकाश डालते हैं। SAR11 की आबादी अक्सर फाइटोप्लांकटन खिलने के बाद के चरणों के दौरान कम हो जाती है, यह अवधि पानी में कार्बनिक पदार्थों के बढ़ते स्तर से चिह्नित होती है।
थ्रैश कहते हैं, “हम लंबे समय से जानते हैं कि ये जीव फाइटोप्लांकटन खिलने के अंतिम चरणों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त नहीं हैं।” “अब हमारे पास एक स्पष्टीकरण है: देर से खिलने के चरण नए, घुले हुए कार्बनिक पदार्थों में वृद्धि से जुड़े होते हैं जो इन जीवों को परेशान कर सकते हैं, जिससे वे कम प्रतिस्पर्धी बन सकते हैं।”
जलवायु परिवर्तन और महासागरीय स्वास्थ्य पर प्रभाव
अध्ययन में यह समझने के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं कि समुद्री पारिस्थितिक तंत्र जलवायु परिवर्तन पर कैसे प्रतिक्रिया दे सकते हैं। SAR11 बैक्टीरिया समुद्री कार्बन चक्रण में एक केंद्रीय भूमिका निभाते हैं, जो समुद्री खाद्य जाल के माध्यम से कार्बन के प्रवाह को विनियमित करने में मदद करते हैं। वार्मिंग और अचानक पोषक तत्वों के प्रति उनकी संवेदनशीलता सूक्ष्मजीव समुदायों के संतुलन को बदल सकती है क्योंकि समुद्र की स्थिति कम स्थिर हो जाती है।
चेंग ने कहा, “यह कार्य एक नए तरीके पर प्रकाश डालता है जिससे पर्यावरणीय परिवर्तन समुद्री पारिस्थितिक तंत्र को प्रभावित कर सकता है, न केवल संसाधनों को सीमित करके, बल्कि प्रमुख सूक्ष्मजीवों के आंतरिक शरीर विज्ञान को बाधित करके।” उन्होंने कहा, जैसे-जैसे पर्यावरणीय स्थिरता में गिरावट आती है, अधिक नियामक लचीलेपन वाले जीवों को लाभ मिल सकता है।
शोधकर्ता इन व्यवधानों के पीछे की आणविक प्रक्रियाओं की पहचान करने पर ध्यान केंद्रित करने की योजना बना रहे हैं। वैश्विक महासागर में ये बैक्टीरिया कितने व्यापक और प्रभावशाली हैं, इसे देखते हुए SAR11 कैसे कार्य करता है, इसकी स्पष्ट तस्वीर प्राप्त करना महत्वपूर्ण है।
अध्ययन के बारे में
चेंग और थ्रैश के साथ, अनुसंधान टीम में यूएससी डोर्नसाइफ में ब्रिटनी बेनेट, प्रेटिका सावलिया, हस्ती असरारी, कारमेन बील और केट इवांस के साथ-साथ कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो के रुई तांग भी शामिल हैं।
इस कार्य को समुद्री माइक्रोबियल पारिस्थितिकी और विकास पुरस्कार में सिमंस फाउंडेशन अर्ली कैरियर इन्वेस्टिगेटर और जलीय माइक्रोबियल पारिस्थितिकी पुरस्कार में सिमंस फाउंडेशन अन्वेषक द्वारा समर्थित किया गया था।
