আর্কটিকের ব্যাকটেরিয়া কার্বন ডাই-অক্সাইড ধারণে অ্যাসিটোন-ভিত্তিক পথ ব্যবহার করে

nature.com-এর প্রতিবেদন অনুযায়ী, আর্কটিক মহাসাগরের উপরিস্তরের পানিতে পাওয়া একটি ব্যাকটেরিয়া এমন একটি কার্বন-আত্মীকরণ প্রক্রিয়ার অংশ হিসেবে অ্যাসিটোন ব্যবহার করে বলে মনে হচ্ছে, যে প্রক্রিয়ায় কার্বন ডাই-অক্সাইডও যুক্ত হয়। এই আবিষ্কার ফোটোহেটেরোট্রফিক সামুদ্রিক একটি জনগোষ্ঠীতে কার্বক্সিলেশনের একটি অস্বাভাবিক রূপ শনাক্ত করেছে এবং ইঙ্গিত দিচ্ছে যে এই প্রক্রিয়া জীবটির বৃদ্ধির জন্য প্রয়োজনীয় উপাদানের জোগান বাড়াতে সাহায্য করতে পারে।

আর্কটিক মহাসাগরের উত্তর থেকে দক্ষিণে পরিচালিত এক জরিপে সংগৃহীত মেটাজেনোমিক নমুনায় এই প্রক্রিয়াটি শনাক্ত হয়। গবেষকেরা সংশ্লিষ্ট জিনগুলোকে গামাপ্রোটিওব্যাকটেরিয়ার একটি জনগোষ্ঠী, Porticoccus arcticus-এর সঙ্গে যুক্ত করেছেন। জীবটিকে শুধু একবারই শনাক্ত করা হয়নি: ১৬এস রাইবোসোমাল আরএনএ-ভিত্তিক বহু বছরের জরিপে এর জিনগত অনুক্রম বারবার দেখা গেছে, এবং কিছু নমুনায় পরিমাপ করা জনগোষ্ঠীর 9% পর্যন্ত ছিল এগুলো।

বারবার এই উপস্থিতি থেকে বোঝা যায়, নমুনা সংগ্রহ করা পানিতে ক্ষণিকের উপস্থিতির বদলে আর্কটিকের সামুদ্রিক বাস্তুতন্ত্রে P. arcticus-এর একটি প্রতিষ্ঠিত ভূমিকা রয়েছে। গবেষণায় মেটাট্রান্সক্রিপ্টোমও পরীক্ষা করা হয়েছে, যা পরিবেশগত জনগোষ্ঠীতে কোন জিন সক্রিয় তা নির্দেশ করে। ওই তথ্য অনুযায়ী, পুষ্টি-দরিদ্র আর্কটিকের উপরিস্তরের পানিতে অ্যাসিটোন কার্বক্সিলেজ এবং একাধিক রোডপসিনের জিন P. arcticus-এর সবচেয়ে সক্রিয় জিনগুলোর মধ্যে ছিল।

কার্বক্সিলেশনের ভিন্ন ব্যবহার

কার্বক্সিলেজ হলো এমন এনজাইম, যা কার্বন ডাই-অক্সাইডসহ অজৈব কার্বনকে অন্য অণুর সঙ্গে যুক্ত করতে সাহায্য করে। এই রাসায়নিক প্রক্রিয়াটি সাধারণত স্বভোজী জীবের সঙ্গে যুক্ত, যারা কার্বন ডাই-অক্সাইড ব্যবহার করে জৈব যৌগ তৈরি করে। নতুন গবেষণাটি এই ধারণাকে প্রসারিত করেছে, কারণ এতে প্রমাণ উপস্থাপন করা হয়েছে যে একটি কার্বক্সিলেজ কোনো জৈব যৌগ—এ ক্ষেত্রে অ্যাসিটোন—ভেঙে ফেলা ও আত্মীকরণের কাজে অংশ নিতে পারে।

তাই প্রস্তাবিত পথটিকে শুধু সাধারণ কার্বন স্থিতিকরণ হিসেবে বর্ণনা করা হয়নি। এতে অ্যাসিটোনের অবক্ষয়ের সঙ্গে কার্বন ডাই-অক্সাইডের অন্তর্ভুক্তি যুক্ত হয়েছে। অল্পপুষ্টির পানিতে বসবাসকারী একটি ব্যাকটেরিয়ার জন্য, যেখানে সহজলভ্য পুষ্টি সীমিত, এই সমন্বয়টি তার কোষের জন্য প্রয়োজনীয় আণবিক গাঠনিক উপাদান তৈরির একটি অতিরিক্ত পথ দিতে পারে। গবেষণাটির উপসংহার হলো, জৈব-কার্বন বিপাকের সঙ্গে অজৈব কার্বন যুক্ত করে অ্যাসিটোন কার্বক্সিলেশন ফোটোহেটেরোট্রফিক ব্যাকটেরিয়ার জৈবসংশ্লেষণ ক্ষমতা বাড়াতে পারে।

প্রমাণগুলো সম্পূর্ণ প্রক্রিয়াটির সরাসরি পরীক্ষাগার-ভিত্তিক প্রদর্শন থেকে নয়, বরং জিনগুলোর বিস্তার ও সক্রিয়তা থেকে এসেছে। মেটাজেনোমে দেখা গেছে, P. arcticus-এর মধ্যে সংশ্লিষ্ট জিনগত সরঞ্জাম রয়েছে, আর মেটাট্রান্সক্রিপ্টোমে দেখা গেছে, পরীক্ষা করা প্রাকৃতিক পরিবেশে অ্যাসিটোন কার্বক্সিলেজের জিনগুলো অত্যন্ত সক্রিয়। একসঙ্গে এই পর্যবেক্ষণগুলো আর্কটিকের উপরিস্তরের পানিতে ব্যাকটেরিয়াটির জীবনযাপনের সঙ্গে এই প্রক্রিয়াটিকে যুক্ত করে।

সংক্ষিপ্ত জিনোমের সঙ্গে যুক্ত অতিরিক্ত আলো-সংবেদী জিন

P. arcticus-এর জিনগত চিত্র এই আবিষ্কারের আরেকটি দিক তুলে ধরে। সংশ্লিষ্ট Porticoccus জীবগুলোর তুলনায় এর জিনোম আরও সংক্ষিপ্ত ও সরলীকৃত। জিনোমের এই সংকোচন সত্ত্বেও অ্যাসিটোন কার্বক্সিলেশনের জন্য প্রয়োজনীয় জিনগুলোর একটি পূর্ণাঙ্গ সেট এটি ধরে রেখেছে।

একই সময়ে, পার্শ্বীয় জিন স্থানান্তরের মাধ্যমে ব্যাকটেরিয়াটি একাধিক প্রোটিওরোডপসিন জিন অর্জন করেছে। গবেষণায় প্রোটিওরোডপসিনকে জীবটির আলোর সঙ্গে সম্পর্কিত জিনগত সরঞ্জামের অংশ হিসেবে দেখানো হয়েছে, আর উপরিস্তরের পানিতে রোডপসিন জিনগুলোর উচ্চ সক্রিয়তা সেখানে অ্যাসিটোন কার্বক্সিলেশনের পাশাপাশি এগুলোকেও জীবটির উল্লেখযোগ্য কর্মকাণ্ডের মধ্যে স্থান দিয়েছে।

এই সমন্বয়টি উল্লেখযোগ্য, কারণ একই জনগোষ্ঠীর মধ্যে এতে দুটি বৈশিষ্ট্য যুক্ত হয়েছে: আলো-সম্পর্কিত রোডপসিন ব্যবহারের জিন এবং এমন একটি প্রক্রিয়া, যা অ্যাসিটোন প্রক্রিয়াজাত করার সময় কার্বন ডাই-অক্সাইডকে বিপাকে যুক্ত করে। এই দুটি ব্যবস্থা একই জৈবরাসায়নিক ধারাবাহিকতা হিসেবে কাজ করে—এমনটি আবিষ্কারগুলো প্রমাণ করে না, তবে একই আর্কটিক জনগোষ্ঠীতে এদের উচ্চ সক্রিয়তা জীবটির স্বতন্ত্র বিপাকীয় বৈশিষ্ট্যকে তুলে ধরে।

আর্কটিকের এই রেকর্ড কেন গুরুত্বপূর্ণ

দীর্ঘদিন ধরে চলা ১৬এস rRNA রেকর্ডে P. arcticus-এর বারবার শনাক্ত হওয়া এই ফলাফলের পরিবেশগত গুরুত্ব আরও জোরালো করে। কোনো বিচ্ছিন্ন জিনগত খণ্ডে কেবল একটি প্রক্রিয়া পাওয়া গেলে মহাসাগরে তার গুরুত্ব সম্পর্কে সীমিত প্রমাণ পাওয়া যেত। এখানে জীবটি নিয়মিত উপস্থিত ছিল এবং নমুনা নেওয়া আর্কটিকের সামুদ্রিক জনগোষ্ঠীগুলোতে কখনও কখনও তুলনামূলকভাবে প্রচুরও ছিল।

তাই গবেষণাটি মহাসাগরের কার্বন চক্রের বৃহত্তর কার্যক্রমের মধ্যে অ্যাসিটোন কার্বক্সিলেশনকে স্থান দিয়েছে। কার্বক্সিলেজ প্রকৃতিতে ইতিমধ্যেই কেন্দ্রীয় অবস্থানে রয়েছে, কারণ এগুলো কার্বন ডাই-অক্সাইড স্থিতিকরণে মধ্যস্থতা করে। কোনো সামুদ্রিক ফোটোহেটেরোট্রফ অ্যাসিটোন অবক্ষয়ের সময় একটি কার্বক্সিলেজ ব্যবহার করতে পারে—এমন প্রমাণ অজৈব কার্বন কীভাবে কোষীয় উপাদানে প্রবেশ করে, তার আরেকটি সম্ভাব্য পথ যোগ করে।

nature.com-এর প্রতিবেদনে বলা হয়েছে, এই কাজটি আর্কটিকের ব্যাকটেরিয়ায় এমন একটি বিপাকীয় মডিউল শনাক্ত করেছে, যা অল্পপুষ্টির উপরিস্তরের পানিতে তাদের টিকে থাকতে সাহায্য করতে পারে। এটি আরও দেখায়, জিনোম জরিপ, পরিবেশগত জিন-অভিব্যক্তির তথ্য এবং দীর্ঘমেয়াদি জনগোষ্ঠীর রেকর্ড একসঙ্গে ব্যবহার করে মহাসাগরে কার্বন প্রক্রিয়াজাতকরণের একটি অপ্রত্যাশিত রূপ কীভাবে উন্মোচন করা যায়।