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वाशिंगटन: भूमि पर रहने वाले पालक जैसे पौधे प्रकाश संश्लेषण के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके बढ़ते हैं। फिर, शैवाल गहरे समुद्र में प्रकाश संश्लेषण कैसे करते हैं, एक ऐसा वातावरण जहां केवल थोड़ी सी रोशनी ही उन तक पहुंचती है?
भूमि के पौधे मुख्य रूप से सूर्य से लाल और नीले प्रकाश को अवशोषित करते हैं और इसका उपयोग प्रकाश संश्लेषण के लिए करते हैं। हालाँकि, केवल कमजोर नीला-हरा प्रकाश ही समुद्र तल तक पहुँचता है। इसलिए, समुद्र में उगने वाले मैक्रोलेगा ने एक प्रोटीन विकसित किया है, एक तथाकथित प्रकाश संश्लेषक एंटीना, जो इस नीली-हरी रोशनी का कुशलता से उपयोग करता है। समुद्री मैक्रोलेगा का प्रकाश संश्लेषक एंटीना भूमि के पौधों के समान है, लेकिन इससे जुड़े पिगमेंट की संरचना में भिन्न है। स्थलीय पौधों में दो प्रकार के वर्णक होते हैं जो उनके प्रकाश संश्लेषक एंटीना से बंधे होते हैं, अर्थात् कैरोटीनॉयड और क्लोरोफिल। समुद्री हरे मैक्रोलेगा कोडियम नाजुक में, प्रमुख कैरोटीनॉयड्स को साइफ़ोनैक्सैन्थिन के साथ प्रतिस्थापित किया जाता है जबकि कुछ क्लोरोफिल ए अणुओं को क्लोरोफिल बी अणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। सिफोनेक्सैन्थिन और क्लोरोफिल बी क्रमशः हरे प्रकाश और नीले-हरे प्रकाश के बढ़ते अवशोषण में योगदान करने के लिए जाने जाते हैं, लेकिन तंत्र अभी तक पूरी तरह से समझा नहीं गया है।
इस अंतर का जवाब देते हुए, एसोसिएट प्रोफेसर के नेतृत्व में एक शोध दल रित्सुको फुजीसे कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण के लिए अनुसंधान केंद्र (रीकैप) पर ओसाका मेट्रोपॉलिटन यूनिवर्सिटीऔर स्नातक छात्र सोइचिरो सेकी, ओसाका सिटी यूनिवर्सिटी में ग्रेजुएट स्कूल ऑफ साइंस से, सी। नाजुक के प्रकाश संश्लेषक एंटीना से बंधे पिगमेंट की संरचनाओं और बाध्यकारी वातावरण की जांच के लिए क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया। परिणाम आणविक तंत्र की व्याख्या के लिए अनुमति देते हैं जिसके द्वारा नीली-हरी रोशनी – गहरे समुद्री जल में उपलब्ध एकमात्र प्रकाश – प्रकाश संश्लेषण के लिए कुशलतापूर्वक उपयोग किया जाता है। उनके निष्कर्ष 11 नवंबर, 2022 को बीबीए एडवांस में प्रकाशित हुए थे।
क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा उच्च-रिज़ॉल्यूशन विश्लेषण से पता चला है कि सी। नाजुक में साइफोनेक्सैन्थिन बहुत विकृत है और दो स्थानों पर आसपास के प्रोटीन के साथ हाइड्रोजन बांड बनाता है। इस संरचनात्मक विशेषता को सिफोनेक्सैंथिन की हरे रंग की रोशनी को अवशोषित करने की क्षमता में एक महत्वपूर्ण कारक माना जाता है। इसके अतिरिक्त, शोधकर्ताओं ने सफलतापूर्वक क्लोरोफिल ए और क्लोरोफिल बी के बीच अंतर का पता लगाया, और उन्होंने कई क्लोरोफिल अणु प्रतिस्थापन स्थलों को स्पष्ट किया। जब प्रतिस्थापन होता है, तो क्लोरोफिल बी समूहों का निकटवर्ती क्षेत्र व्यापक हो जाता है, जिससे नीले-हरे प्रकाश का बेहतर अवशोषण होता है। दूसरे शब्दों में, टीम अधिक कुशल प्रकाश संश्लेषण के तंत्र की बेहतर समझ में योगदान करते हुए वर्णक निर्देशांक पर जानकारी प्राप्त करने में सक्षम थी।
प्रोफेसर फ़ूजी ने समझाया, “मुझे लगता है कि वर्णक संरचना को बदलकर प्रकाश संश्लेषण का उपयोग बढ़ाना एक लागत प्रभावी रणनीति होगी।” “जीवों की इस तरह की जीवित रहने की रणनीतियों को सीखने से सूर्य के प्रकाश के बेहतर उपयोग और मनुष्यों के लिए नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का विकास होगा।”
भूमि के पौधे मुख्य रूप से सूर्य से लाल और नीले प्रकाश को अवशोषित करते हैं और इसका उपयोग प्रकाश संश्लेषण के लिए करते हैं। हालाँकि, केवल कमजोर नीला-हरा प्रकाश ही समुद्र तल तक पहुँचता है। इसलिए, समुद्र में उगने वाले मैक्रोलेगा ने एक प्रोटीन विकसित किया है, एक तथाकथित प्रकाश संश्लेषक एंटीना, जो इस नीली-हरी रोशनी का कुशलता से उपयोग करता है। समुद्री मैक्रोलेगा का प्रकाश संश्लेषक एंटीना भूमि के पौधों के समान है, लेकिन इससे जुड़े पिगमेंट की संरचना में भिन्न है। स्थलीय पौधों में दो प्रकार के वर्णक होते हैं जो उनके प्रकाश संश्लेषक एंटीना से बंधे होते हैं, अर्थात् कैरोटीनॉयड और क्लोरोफिल। समुद्री हरे मैक्रोलेगा कोडियम नाजुक में, प्रमुख कैरोटीनॉयड्स को साइफ़ोनैक्सैन्थिन के साथ प्रतिस्थापित किया जाता है जबकि कुछ क्लोरोफिल ए अणुओं को क्लोरोफिल बी अणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। सिफोनेक्सैन्थिन और क्लोरोफिल बी क्रमशः हरे प्रकाश और नीले-हरे प्रकाश के बढ़ते अवशोषण में योगदान करने के लिए जाने जाते हैं, लेकिन तंत्र अभी तक पूरी तरह से समझा नहीं गया है।
इस अंतर का जवाब देते हुए, एसोसिएट प्रोफेसर के नेतृत्व में एक शोध दल रित्सुको फुजीसे कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण के लिए अनुसंधान केंद्र (रीकैप) पर ओसाका मेट्रोपॉलिटन यूनिवर्सिटीऔर स्नातक छात्र सोइचिरो सेकी, ओसाका सिटी यूनिवर्सिटी में ग्रेजुएट स्कूल ऑफ साइंस से, सी। नाजुक के प्रकाश संश्लेषक एंटीना से बंधे पिगमेंट की संरचनाओं और बाध्यकारी वातावरण की जांच के लिए क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया। परिणाम आणविक तंत्र की व्याख्या के लिए अनुमति देते हैं जिसके द्वारा नीली-हरी रोशनी – गहरे समुद्री जल में उपलब्ध एकमात्र प्रकाश – प्रकाश संश्लेषण के लिए कुशलतापूर्वक उपयोग किया जाता है। उनके निष्कर्ष 11 नवंबर, 2022 को बीबीए एडवांस में प्रकाशित हुए थे।
क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा उच्च-रिज़ॉल्यूशन विश्लेषण से पता चला है कि सी। नाजुक में साइफोनेक्सैन्थिन बहुत विकृत है और दो स्थानों पर आसपास के प्रोटीन के साथ हाइड्रोजन बांड बनाता है। इस संरचनात्मक विशेषता को सिफोनेक्सैंथिन की हरे रंग की रोशनी को अवशोषित करने की क्षमता में एक महत्वपूर्ण कारक माना जाता है। इसके अतिरिक्त, शोधकर्ताओं ने सफलतापूर्वक क्लोरोफिल ए और क्लोरोफिल बी के बीच अंतर का पता लगाया, और उन्होंने कई क्लोरोफिल अणु प्रतिस्थापन स्थलों को स्पष्ट किया। जब प्रतिस्थापन होता है, तो क्लोरोफिल बी समूहों का निकटवर्ती क्षेत्र व्यापक हो जाता है, जिससे नीले-हरे प्रकाश का बेहतर अवशोषण होता है। दूसरे शब्दों में, टीम अधिक कुशल प्रकाश संश्लेषण के तंत्र की बेहतर समझ में योगदान करते हुए वर्णक निर्देशांक पर जानकारी प्राप्त करने में सक्षम थी।
प्रोफेसर फ़ूजी ने समझाया, “मुझे लगता है कि वर्णक संरचना को बदलकर प्रकाश संश्लेषण का उपयोग बढ़ाना एक लागत प्रभावी रणनीति होगी।” “जीवों की इस तरह की जीवित रहने की रणनीतियों को सीखने से सूर्य के प्रकाश के बेहतर उपयोग और मनुष्यों के लिए नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का विकास होगा।”
