آرکٹک کے بیکٹیریا کاربن ڈائی آکسائیڈ جذب کرنے کے لیے ایسیٹون کا راستہ استعمال کرتے ہیں

nature.com کی رپورٹ کے مطابق، آرکٹک اوقیانوس کے سطحی پانیوں میں پایا جانے والا ایک بیکٹیریا کاربن کے امتزاج کے ایسے راستے کے حصے کے طور پر ایسیٹون استعمال کرتا دکھائی دیتا ہے جس میں کاربن ڈائی آکسائیڈ بھی شامل ہوتی ہے۔ اس دریافت سے ایک فوٹو ہیٹروٹروفک بحری آبادی میں کاربوکسی لیشن کی ایک غیر معمولی شکل کی نشاندہی ہوتی ہے اور اشارہ ملتا ہے کہ یہ عمل جاندار کو نشوونما کے لیے درکار مادے کی فراہمی بڑھانے میں مدد دے سکتا ہے۔

یہ راستہ آرکٹک اوقیانوس کے شمال سے جنوب تک کیے گئے سروے کے دوران جمع کیے گئے میٹا جینومک نمونوں میں دریافت ہوا۔ محققین نے متعلقہ جینز کو Gammaproteobacteria کی ایک آبادی، Porticoccus arcticus، سے منسلک کیا۔ یہ جاندار صرف ایک بار نہیں پایا گیا: 16S رائبوسومل RNA پر مبنی کئی سالہ سروے میں اس کے جینیاتی سلسلے بار بار ظاہر ہوئے، اور بعض نمونوں میں وہ ناپی گئی آبادی کا 9% تک تھے۔

اس بار بار موجودگی سے ظاہر ہوتا ہے کہ P. arcticus آرکٹک کے بحری ماحولیاتی نظاموں میں ایک مستحکم کردار رکھتا ہے، نہ کہ نمونے لیے گئے پانیوں میں محض عارضی طور پر نمودار ہوا ہو۔ مطالعے میں میٹا ٹرانسکرپٹومز کا بھی جائزہ لیا گیا، جو یہ بتاتے ہیں کہ ماحولیاتی برادریوں میں کون سے جینز فعال ہیں۔ ان اعداد و شمار میں ایسیٹون کاربوکسی لیز اور کئی روڈوپسِنز کے جینز غذائی اجزا سے محروم آرکٹک کے سطحی پانیوں میں P. arcticus کے سب سے زیادہ فعال جینز میں شامل تھے۔

کاربوکسی لیشن کا ایک مختلف استعمال

کاربوکسی لیز ایسے خامرے ہیں جو کاربن ڈائی آکسائیڈ سمیت غیر نامیاتی کاربن کو دوسرے سالمات کے ساتھ جوڑنے میں مدد دیتے ہیں۔ یہ کیمیائی عمل عموماً خودغذائی جانداروں سے وابستہ ہے، جو کاربن ڈائی آکسائیڈ کو نامیاتی مرکبات بنانے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ نیا کام اس تصور کو وسعت دیتے ہوئے شواہد پیش کرتا ہے کہ ایک کاربوکسی لیز کسی نامیاتی مرکب—اس صورت میں ایسیٹون—کے تجزیے اور امتزاج میں حصہ لے سکتا ہے۔

لہٰذا مجوزہ راستے کو صرف عام کاربن تثبیت کے طور پر بیان نہیں کیا گیا۔ اس میں ایسیٹون کا تجزیہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کے امتزاج کے ساتھ شامل ہے۔ ایسے بیکٹیریا کے لیے جو غذائی اجزا کی محدود دستیابی والے اولیگوٹروفک پانیوں میں رہتا ہو، یہ امتزاج اپنے خلیوں کے لیے درکار سالماتی بنیادی اجزا پیدا کرنے کا ایک اضافی طریقہ فراہم کر سکتا ہے۔ مطالعے کا نتیجہ یہ ہے کہ ایسیٹون کاربوکسی لیشن غیر نامیاتی کاربن کے ذریعے نامیاتی کاربن کے میٹابولزم کو پورا کرتے ہوئے فوٹو ہیٹروٹروفک بیکٹیریا کی حیاتی ترکیبی صلاحیت بڑھا سکتی ہے۔

شواہد مکمل راستے کے براہِ راست تجربہ گاہی مظاہرے کے بجائے جینز کی تقسیم اور سرگرمی سے حاصل ہوئے ہیں۔ میٹا جینومز سے ظاہر ہوا کہ P. arcticus متعلقہ جینیاتی مشینری رکھتا ہے، جبکہ میٹا ٹرانسکرپٹومز نے دکھایا کہ قدرتی ماحول میں ایسیٹون کاربوکسی لیز کے جینز انتہائی فعال ہیں۔ مجموعی طور پر یہ مشاہدات اس راستے کو آرکٹک کے سطحی پانیوں میں بیکٹیریا کی زندگی سے منسلک کرتے ہیں۔

روشنی محسوس کرنے والے اضافی جینز کے ساتھ ایک سادہ جینوم

P. arcticus کی جینیاتی تصویر اس دریافت کا ایک اور پہلو سامنے لاتی ہے۔ متعلقہ Porticoccus جانداروں کے مقابلے میں اس کا جینوم زیادہ مختصر اور سادہ ہے۔ جینیاتی مواد میں اس کمی کے باوجود، یہ ایسیٹون کاربوکسی لیشن کے لیے جینز کا مکمل مجموعہ برقرار رکھتا ہے۔

اسی دوران، اس بیکٹیریا نے افقی جینی منتقلی کے ذریعے متعدد پروٹیوروڈوپسِن جینز حاصل کیے ہیں۔ مطالعے میں پروٹیوروڈوپسِنز کو جاندار کے روشنی سے متعلق جینیاتی وسائل کے حصے کے طور پر پیش کیا گیا ہے، اور سطحی پانیوں میں روڈوپسِن جینز کا مضبوط اظہار انہیں وہاں کی نمایاں سرگرمیوں میں ایسیٹون کاربوکسی لیشن کے ساتھ رکھتا ہے۔

یہ امتزاج اس لیے قابلِ ذکر ہے کہ ایک ہی آبادی میں دو خصوصیات یکجا ہو جاتی ہیں: روشنی سے منسلک روڈوپسِنز استعمال کرنے والے جینز اور ایسا راستہ جو ایسیٹون کو پراسیس کرتے ہوئے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو میٹابولزم میں شامل کرتا ہے۔ نتائج سے یہ ثابت نہیں ہوتا کہ دونوں نظام ایک ہی حیاتی کیمیائی سلسلے کے طور پر کام کرتے ہیں، لیکن اسی آرکٹک آبادی میں ان کا زیادہ اظہار جاندار کے منفرد میٹابولک خاکے کو نمایاں کرتا ہے۔

آرکٹک کے ریکارڈ کی اہمیت

طویل عرصے سے جاری 16S rRNA ریکارڈ میں P. arcticus کی بار بار شناخت اس نتیجے کی ماحولیاتی اہمیت کو مضبوط کرتی ہے۔ صرف ایک الگ تھلگ جینیاتی ٹکڑے میں پایا جانے والا راستہ سمندر میں اس کی اہمیت کے بارے میں محدود شواہد فراہم کرتا۔ یہاں یہ جاندار مسلسل موجود تھا اور بعض اوقات آرکٹک کی نمونہ شدہ بحری برادریوں میں نسبتاً وافر بھی تھا۔

اس لیے مطالعہ ایسیٹون کاربوکسی لیشن کو سمندر کے کاربن چکر کے وسیع تر عمل کے اندر رکھتا ہے۔ کاربوکسی لیزز فطرت میں پہلے ہی مرکزی مقام رکھتی ہیں کیونکہ وہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کی تثبیت میں ثالثی کرتی ہیں۔ اس بات کے شواہد کہ ایک بحری فوٹو ہیٹروٹروف ایسیٹون کے تجزیے کے دوران کاربوکسی لیز استعمال کر سکتا ہے، ایک اور ممکنہ راستہ سامنے لاتے ہیں جس کے ذریعے غیر نامیاتی کاربن خلیاتی مادے میں داخل ہوتا ہے۔

جیسا کہ nature.com نے رپورٹ کیا، یہ کام آرکٹک کے بیکٹیریا میں ایک ایسا میٹابولک ماڈیول شناخت کرتا ہے جو اولیگوٹروفک سطحی پانیوں میں ان کی بقا اور نشوونما میں مدد دے سکتا ہے۔ یہ بھی ظاہر کرتا ہے کہ جینوم سروے، ماحولیاتی جین اظہار کے اعداد و شمار اور طویل مدتی برادری ریکارڈز مل کر سمندر میں کاربن کی پراسیسنگ کی ایک غیر متوقع شکل کو کیسے آشکار کر سکتے ہیں۔