నాచులో నత్రజని ఫ్యాక్టరీ

ప్రకృతిలో బ్యాక్టీరియా, ప్రాణులు ఒకదాని మీద మరోటి ఆధారపడటం (సింబయోటిక్‌) మామూలే. కానీ ఆ బ్యాక్టీరియా ప్రాణిలో భాగంగా మారితే? శక్తినందించే వనరుగా పరిణమిస్తే? అలాంటి విషయాన్నే శాస్త్రవేత్తలు గుర్తించారు. ఇది నాచు (ఆల్గే) కణంలో భాగంగా (ఆర్గనెల్‌) మారటమే కాకుండా.. నత్రజనిని ఉపయోగపడే విధంగా మారుస్తున్నట్టూ తేలింది. ఒక జీవి కణభాగం ఇలాంటి పని చేస్తున్నట్టు బయటపడటం ఇదే తొలిసారి. వాతావరణంలోని నత్రజనిని గ్రహించి, దాన్ని తమకు తామే ఉపయోగపడేలా మార్చుకునే విధంగా మొక్కలను రూపొందించటానికిది తోడ్పడగలదని ఆశిస్తున్నారు. అంటే తక్కువ ఎరువుతోనే ఎక్కువ దిగుబడి అందించే పంటల సాగుకు దారితీయగలదన్నమాట.

వాతావరణంలో బోలెడంత నత్రజని ఉంటుంది. దీన్ని బ్యాక్టీరియా, ఆర్కాయియా వంటివి అమ్మోనియా, నైట్రేట్ల రూపాల్లోకి మారుస్తాయి. వీటిని మొక్కలు, సూక్ష్మక్రిములు వాడుకుంటాయి. అయితే ఆల్గేలోని ఒక కణభాగం కూడా ఇలాంటి పని చేస్తున్నట్టు బయటపడటం విశేషం. అందుకే దీన్ని నైట్రోప్లాస్ట్‌ అని పిలుచుకుంటున్నారు. సముద్రంలోని బ్రారుడోస్ఫేరియా బిగెలోవీ అనే ఆల్గే తన కణాల లోపల, మీద నివసించే యూసీన్‌-ఏ బ్యాక్టీరియాతో చర్య జరుపుతున్నట్టు యూనివర్సిటీ ఆఫ్‌ కాలిఫోర్నియాకు చెందిన జనాథన్‌ జెహ్ర్‌ గతంలోనే గుర్తించారు. యూసీన్‌-ఏ బ్యాక్టీరియానే నత్రజనిని అమ్మోనియా వంటి రసాయన మిశ్రమాలుగా మార్చి ఆల్గే ఎదగటానికి దోహదం చేస్తోందని ఆయన ఊహించారు. బ్యాక్టీరియా దీనికి బదులుగా ఆల్గే నుంచి కర్బన ఆధారిత శక్తిని పొందుతుండొచ్చని భావించారు. అయితే తాజా అధ్యయనంలో ఆసక్తికరమైన విషయం వెల్లడైంది. యూసీన్‌-ఏ అనేది ప్రత్యేక ప్రాణి కాదని, అది ఆల్గేలో అభిన్న అంశమని తేలింది. వీటి జన్యువులను విశ్లేషించగా.. ఆల్గే, బ్యాక్టీరియా రెండూ సుమారు 10కోట్ల సంవత్సరాల క్రితం పరస్పర సహకార బంధం ఏర్పరచుకున్నట్టు, ఇదే క్రమంగా నైట్రోప్లాస్ట్‌ ఏర్పడటానికి పురికొల్పినట్టు బయటపడింది.

రెండూ వేర్వేరని ఎలా గుర్తించారు?

ఒక బ్యాక్టీరియా తనకు ఆతిథ్యమిచ్చిన ప్రాణిలో కణభాగంగా మారటం విచిత్రమే. దీన్ని ఎలా నిర్ణయిస్తారన్నదీ ఆసక్తికరమైన విషయమే. ఇందుకు శాస్త్రవేత్తలు రెండు అంశాలను పరిగణనలోకి తీసుకుంటారు. ఒకటి- ఆ కణ నిర్మాణం తరతరాలుగా జీవికి సంక్రమిస్తూ రావటం. రెండు- జీవి అందించే ప్రొటీన్ల మీద ఆధారపడటం. అందుకే శాస్త్రవేత్తలు ఆల్గే కణ విభజనను వివిధ దశల్లో సునిశితంగా పరిశీలించారు. మొత్తం ఆల్గే కణం విభజన చెందుతున్నప్పుడు నైట్రోప్లాస్ట్‌ రెండుగా విడిపోతున్నట్టు గుర్తించారు. ఇలా ఇతర కణ నిర్మాణాల మాదిరిగానే ఒక్కో నైట్రోప్లాస్ట్‌ తల్లి కణం నుంచి పిల్ల కణానికి సంక్రమిస్తుందన్నమాట. అలాగే ఇవి ఎదగటానికి అవసరమైన ప్రొటీన్లను పెద్ద ఆల్గే కణం నుంచి పొందుతున్నట్టూ తేలింది. ఆల్గే కణంలో ఈ నైట్రోప్లాస్ట్‌ 8% ఆక్రమించినప్పటికీ కిరణజన్య సంయోగక్రియ, జన్యు పదార్థానికి అవసరమైన ప్రొటీన్లు ఇందులో లేనే లేవు. వీటిని నైట్రోప్లాస్ట్‌లు ఆల్గే పెద్ద కణం నుంచే పొందుతున్నాయి. వాటి జీవక్రియకు తోడ్పడుతున్నాయి.

ఏంటీ ప్రయోజనం?

ఆతిథ్య ప్రాణి కణంతో నైట్రోప్లాస్ట్‌ ఎలా చర్య జరుపుతోందనేది అర్థం చేసుకుంటే తమ నత్రజని అవసరాలను తామే తీర్చుకునేలా మొక్కలను రూపొందించొచ్చు. నత్రజని ఆధారిత ఎరువుల వాడకాన్ని తగ్గించొచ్చు. పర్యావరణానికి జరిగే హానిని కొంతవరకైనా నివారించొచ్చు. ఇదే శాస్త్రవేత్తలను బాగా ఆకట్టుకుంటోంది. పంటల దిగుబడి చాలావరకూ నత్రజని అందుబాటులో ఉండటం మీదే ఆధారపడి ఉంటుంది. మొక్కలు తమకు తామే వాతావరణంలోని నత్రజనిని సంగ్రహించి, దాన్ని తమకు అవసరమైన విధంగా మార్చుకోవటమనే ఊహే అద్భుతంగా ఉంటుంది. అది కార్యరూపం ధరిస్తే నిజంగా గొప్ప మార్పులే సంభవిస్తాయి. అయితే ఇదంత తేలికైన పనేమీ కాదనుకోండి. నైట్రోప్లాస్ట్‌కు అవసరమైన జన్యు సమాచారాన్ని వృక్ష కణాలు తరతరాలకూ స్థిరంగా సంక్రమించేలా మొక్కల జన్యువులను మార్పిడి చేయాల్సి ఉంటుంది. ఇది చాలా కష్టమైన పని. అలాగని అసాధ్యమేమీ కాకపోవచ్చు. ఏదేమైనా మొక్కలు తమ ఎదుగుదలకు తామే ఎరువులను సృష్టించుకోవటానికి తోడ్పడగల విధానాన్ని అర్థం చేసుకోవటంలో తాజా అధ్యయనంతో గొప్ప ముందడుగైతే పడింది.