Fuel Production : मिथेनवर जगणारे जिवाणू इंधन निर्मितीत महत्त्वाचे

Agriculture Technology : आपल्याला सामान्यतः ऑक्सिजनवर जगणारी जीवसृष्टीविषयीत अधिक माहिती असते. मात्र मिथेनवर जगणारे जिवाणू (मिथेनोट्रॉफिक बॅक्टेरिया) दरवर्षी ३० दशलक्ष मेट्रिक टन मिथेन हा पर्यावरणाला हानिकारक वायू वापरतात. त्याचे रूपांतर इंधनामध्ये करण्याची त्यांच्या या नैसर्गिक क्षमतेनेच जगभरच्या संशोधकांना आकर्षित केले आहे. कारण या प्रक्रियेतून जागतिक तापमान वाढीसाठी कारणीभूत असलेल्या मिथेनचे प्रमाण एका बाजूला कमी होणार असून, इंधनाची (मिथेनॉल) निर्मिती होणार आहे.

मात्र या जिवाणूंच्या कार्यपद्धतीविषयी फारच कमी माहिती उपलब्ध आहे. अमेरिकेतील इल्लिनॉजइ राज्यामधील नॉर्थवेस्टर्न युनिव्हर्सिटी या खासगी संशोधन विद्यापीठातील जैवशास्त्राच्या प्रोफेसर एमी रोसेन्झवेग आणि त्यांचे पीएच. डीचे विद्यार्थी ख्रिस्तोफर कू यांनी मिथेनपासून मिथेनॉल निर्मितीच्या प्रक्रियेमध्ये जिवाणू वापरत असलेल्या विकरावर (एन्झाइम्स) अभ्यास केला आहे. या प्रक्रियेला चालना देणारी मुख्य संरचना शोधण्यात त्यांना यश आले आहे.

आपल्या संशोधनाविषयी माहिती देताना एमी रोसेन्झवेग म्हणाल्या, की मिथेनमध्ये कार्बन आणि हायड्रोजनचे बंध हे अत्यंत मजबूत असतात. ते तोडण्याचे काम हे जिवाणू ज्या विकराच्या साह्याने करतात. त्याची ओळख पटली आहे. आता हे विकर अत्यंत कठीण काम नेमके कसे करते याबाबतचे रसायनशास्त्र समजल्यानंतर मिथेनपासून मिथेनॉलच्या निर्मितीला वेग येईल.

पारंपरिक अभ्यास पद्धत

पार्टिक्युलेट मिथेन मोनोऑक्सीजेनेस (पीएमएमओ) नावाचे एन्झाइम जिवाणूंच्या पेशीच्या प्रतलामध्ये अंतर्भूत आहे. हे प्रथिन अत्यंत गुंतागुंतीचे असल्याने अभ्यास कठीण प्रोटीन आहे. त्यातच सामान्यतः मिथेनोट्रॉफिक जीवाणूंचा अभ्यास करताना डिटर्जंट द्रावण वापरून प्रथिने पेशीमधून बाहेर काढली जातात.

ही प्रक्रिया प्रभावीपणे विकरे वेगळी करत असली तरी विकरांच्या सर्व क्रिया बंद होतात. त्यामुळे अभ्यासातून मिळणाऱ्या माहितीवर अनेक मर्यादा येतात. उदा. हृदयाचे ठोके सुरू नसलेल्या हृदयाचे निरीक्षण करताना येतात तितक्या मर्यादा येतात. या अभ्यासात येणाऱ्या मर्यादावर मात करण्यासाठी संशोधकांच्या गटाने नवीन तंत्र वापरले.

...अशी आहे नवीन अभ्यास पद्धत

रोसेन्झवेग यांच्या प्रयोगशाळेत पीएच. डी. करत असलेले ख्रिस्तोफर कू यांनी हेच विकर त्याच्या मूळ वातावरणाशी मिळत्याजुळत्या पेशी प्रतलामध्ये पुन्हा परत टाकून त्याची कार्यपद्धती तपासली. हे पेशी प्रतल तयार करण्यासाठी त्यांनी जिवाणूंच्या लिपिड्सचा वापर केला. त्याद्वारे प्रतलामध्ये कार्यरत नॅनोडिस्क या नावाने ओळखल्या जाणाऱ्या संरक्षक कणाला विकर जोडण्यात आले. त्यामुळे विकर कार्यरत असतानाही त्याचा अगदी अणू पातळीवरील संरचनात्मक अभ्यास करणे शक्य झाले.

या अभ्यासासाठी क्रायो इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (cryo-EM) या इमेजिंग तंत्रज्ञानाचा वापर केला असून, त्याद्वारे मिथेनमधील ऑक्सिडेशन प्रक्रिया होत असलेली ताम्रयुक्त संरचना ओळखण्यात यश आले. क्रायो इएम तंत्रज्ञानामुळे प्रथमच विकरातील अणूंची तपशीलवार रचना पाहणे शक्य झाले. त्यामुळे विकराच्या कार्यरत संरचनेविषयी आजवर असलेल्या विचारांचा मार्गच बदलून गेल्याचे रोसेन्झवेग यांनी सांगितले.

...असे होतील फायदे

या संपूर्ण प्रक्रियेबाबत अधिक अभ्यास केला जात असून, जिवाणूंच्या पेशीभित्तिकेमध्ये विकर नेमके कसे कार्य करते हे कळणार आहे. त्याच वेळी विकराच्या भोवतीची अन्य प्रथिने त्यांच्याशी कशा प्रकारे क्रिया आणि प्रतिक्रिया करतात, हे समजेल. सर्व दुवे जोडल्यानंतर या विकरांची जैवतंत्रज्ञानाद्वारे किंवा अभियांत्रिकीद्वारे निर्मिती करण्याचा मार्ग खुला होईल.

त्यामुळे केवळ मिथेनच नव्हे तर अन्य प्रदूषक घटकांचे अतूट वाटणारे बंध तोडणे शक्य होणार आहे. विशेषतः वेगवेगळ्या तेलगळती, वायू गळती होणाऱ्या ठिकाणांची स्वच्छता करणे शक्य होईल. उदा. समुद्रामधील तेलगळती. आजवर तापमानवाढीसाठी कारणीभूत मानल्या जाणाऱ्या मिथेन वायूपासून इंधनाच्या निर्मितीचा वेगही वाढवणे शक्य होईल.