With Oxygen Without Oxygen | இரட்டை சுவாசம் RSW1 புது பரிசோதனை

With Oxygen Without Oxygen | இரட்டை சுவாசம் RSW1 புது பரிசோதனை

With Oxygen Without Oxygen | ஆக்ஸிஜனும் உயிரின் இரு உலகங்களும்
(Oxygen and the Two Worlds of Life — Tamil Essay Translation)

நாம் ஆழ்ந்த மூச்சை எடுக்கும் ஒவ்வொரு தருணத்திலும், ஒரு அதிசயமான இயற்கை நிகழ்ச்சி நம்முள் நடைபெறுகிறது. அந்த ஒரு மூச்சில், தூய காற்று நுரையீரலுக்குள் நுழைந்து, அங்கிருந்து ஆக்ஸிஜன் நம்முடைய இரத்த ஓட்டத்தில் பரவுகிறது. இந்த ஆக்ஸிஜன், நம் உடலில் உள்ள ஒவ்வொரு செல்லிலும் வளர்சிதை மாற்ற செயல்களை தூண்டும் தீப்பொறியாகப் பணியாற்றுகிறது. இதனால், நாம் உணவில் இருந்து பெறும் ஆற்றல் ஆக்ஸிஜன் மூலம் செல்களுக்கு கிடைக்கிறது. இதுதான் ஏரோபிக் அல்லது ஆக்ஸிஜனுடன் வாழும் உயிரினங்களின் அடிப்படை செயல்முறை.

• ஆக்ஸிஜன் நமக்கு வாழ்க்கை தரும் முக்கிய மூலக்கூறு.
• நமது உடல் செல்கள், ஆக்ஸிஜனின் மூலம் உணவில் உள்ள மூலக்கூறுகளை உடைத்து ஆற்றலை உருவாக்குகின்றன.
• இந்த செயல்முறைதான் வளர்சிதை மாற்றத்தின் (metabolism) அடிப்படையாகும்.

ஆனால், பூமியில் உள்ள எல்லா உயிரினங்களும் இதே செயல்முறையை பின்பற்றுகிறதா? இல்லை. பல உயிரினங்கள், குறிப்பாக ஆழ்கடல் வெப்ப ஊற்றுகள் அல்லது ஆக்ஸிஜன் இல்லாத நிலத்தடிகள் போன்ற சூழல்களில் வாழும் ஒற்றை செல்களான உயிரினங்கள், ஆக்ஸிஜனை இன்றி வாழ்கின்றன. இவை ஆக்ஸிஜன் இல்லாமல், வேறு வேறு மூலக்கூறுகளைக் கொண்டு தங்களுக்குத் தேவையான ஆற்றலை உருவாக்குகின்றன.

• சில உயிரிகள் சல்பர், மாங்கனீசு போன்ற வேறு மூலக்கூறுகளை வளர்சிதை மாற்றத்திற்கு பயன்படுத்துகின்றன.
• இவை ஆக்ஸிஜனை எதிர்க்கின்றன அல்லது அதை நச்சாகக் கருதுகின்றன.
• ஆக்ஸிஜன் இவைகளின் நுண்ணிய செல்மிகரங்களை சேதப்படுத்தக்கூடிய ஒரு பாதிப்பான மூலக்கூறாகும்.

இதனால், பூமியின் உயிர்கள் இரண்டு பிரிவுகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன:

1. ஆக்ஸிஜன் சார்ந்த உலகம் — நாம், பறவைகள், விலங்குகள் போன்ற உயர் வளர்ச்சி பெற்ற உயிர்கள்.
2. ஆக்ஸிஜனில்லாத உலகம் — நுண்ணுயிரிகள், ஒற்றை செல்கள் போன்ற அடிப்படை வாழ்க்கை வடிவங்கள்.

இந்த இரண்டுக்கும் இடையே உள்ள வேறுபாடு என்பது வளங்கள் கிடைக்கும் சூழலைப்போலவே, ஒரு உயிர்வேதியியல் (biochemical) தேவை எனலாம். ஏற்கனவே உருவான சூழலை நுண்ணுயிர்கள் தத்தெடுத்து, வளர்ச்சிக்கு மற்ற மூலக்கூறுகளை உபயோகிப்பது மர்மமாகவும், அதிசயமாகவும் இருக்கிறது.

• ஆக்ஸிஜன் நமக்கு உயிரின் அத்தியாவசிய மூலமாக இருக்கலாம்.
• ஆனால் அதே ஆக்ஸிஜன், மற்ற உயிரினங்களுக்கு உயிரைக் கொல்லக்கூடிய நச்சாக இருக்கிறது.
• இயற்கையின் இந்த இரட்டை முகம், உயிரின் தன்மையைப் பற்றி நாம் இன்னும் அதிகம் கற்றுக்கொள்ள வேண்டியதைக் காட்டுகிறது.

முடிவில், உயிரின் சிக்கலான இயந்திரத்தில் ஆக்ஸிஜன் ஒரு முக்கிய அங்கமாக இருக்கலாம், ஆனால் அது இல்லாமல் வாழும் உயிர்கள் உலகமே தனக்கென ஒரு பரந்த பரப்பில் பரவி உள்ளது. இதுதான் இயற்கையின் மிகப்பெரிய வியப்பாகும்.

With Oxygen Without Oxygen | ஆக்ஸிஜன் வாழ்க்கை தரும் நஞ்சு?

“ஆக்ஸிஜன்… நிச்சயமாக நாங்கள் அதை விரும்புகிறோம்,” என ஸ்வீடனில் உள்ள லண்ட் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பரிணாம உயிரியலாளர் கோர்ட்னி ஸ்டேர்ஸ் சொல்கிறார். ஆனால் இதன் தொடர்ச்சியாக அவர் கூறும் வார்த்தைகள் நம்மை ஆச்சரியத்தில் ஆழ்த்தும் வகையில் இருக்கின்றன. “ஆனால் இது உண்மையில் நம் கிரகத்தில் வாழும் பெரும்பாலான உயிர்களுக்கு – நமக்குக்கூட – மிகவும் தீங்கான மூலக்கூறு.” ஆம், ஆக்ஸிஜன் நமக்கு உயிர் அளிக்கும் சக்தியாக இருக்கலாம், ஆனால் அது ஒரே நேரத்தில் நம் உடலையும் தாக்கக்கூடிய ஆபத்தான திண்மமாகவும் இருக்கிறது. நம்மைச் சூழவுள்ள இந்த ஆக்ஸிஜனின் எதிர்மறையான விளைவுகளை சமாளிக்க நமது உடலமைப்பில் பல பாதுகாப்பு வழிமுறைகள் உள்ளன. ஆகையால், இன்றி வாழ முடியாதது போல தோன்றினாலும், அது வாழ்வை மிகவும் கடினமாக்கக் கூடியது என்பது உண்மை.

• ஆக்ஸிஜன் நாம் சுவாசிக்கும் காற்றில் ஒரு அத்தியாவசிய கூறு.
• ஆனால் அது ஒரு நச்சாக மாறக்கூடிய ஆபத்தும் கொண்டுள்ளது.
• நம் உடல் அதன் தீமையை எதிர்த்து போராடவேண்டும்.

பூமியின் வரலாற்றின் ஆரம்ப காலத்தை நோக்கி செல்வோம். பூமி தோன்றி பில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகள் கடந்துள்ள நிலையில், அதன் முதல் இரண்டு பில்லியன் ஆண்டுகளில், வாழ்க்கை முற்றிலும் வேறுபட்டதாக இருந்தது. அந்த நேரத்தில், காற்றிலும் கடலிலும் ஆக்ஸிஜன் என்பதே ஒரு அரிதான விஷயமாக இருந்தது. எனவே அந்த காலத்திய உயிரினங்கள் அனைத்தும் காற்றில்லாத சூழல்களிலும், ஆக்ஸிஜனைப் பயன்படுத்தாமலும் வாழ்ந்தன.

• ஆரம்ப கால உயிரினங்களுக்கு ஆக்ஸிஜன் தேவையில்லை.
• அவை காற்றில்லா சூழலில் வாழ்தல் இயல்பான ஒன்று.
• அந்த சூழல் தங்களுக்கேற்ற எளிதானது.

சுமார் 2.7 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, பெரிய மாற்றம் ஒன்று நிகழ்ந்தது. கடல்களில் சயனோபாக்டீரியா எனப்படும் ஒளிச்சேர்க்கைச் சைதன்யங்கள் பெருகத் தொடங்கின. இவை சூரிய ஒளியை உபயோகித்து சர்க்கரையையும் ஆக்ஸிஜனையும் உருவாக்கும் சக்தியை பெற்றிருந்தன. இது அப்போது புதிதாகவே தோன்றிய ஒரு செயல்முறை. இந்த சிறு உயிரினங்கள் மிக வேகமாகப் பெருகின. அவர்களது சுவாசம் – ஆக்ஸிஜன் – நூற்றுக்கணக்கான மில்லியன் ஆண்டுகளில் பூமியின் வளிமண்டலத்தையும் பெருங்கடல்களையும் நிரப்பியது.

• சயனோபாக்டீரியா பூமிக்கு ஆக்ஸிஜனை வழங்கிய முதல் உயிரினங்கள்.
• இது “கிரேட் ஆக்சிஜனேற்ற நிகழ்வு” என அழைக்கப்படுகிறது.
• இந்த நிகழ்வு பூமியின் வாழ்க்கை வரலாற்றை மாற்றியது.

இந்தச் சிறப்பு நிகழ்வு, அழுத்தமான மாற்றங்களை ஏற்படுத்தியது. அது உயிரின் வளர்ச்சியிலும், வளிமண்டலத்தின் இயல்பிலும் ஒரு புதிய கட்டத்தை உருவாக்கியது. ஆக்ஸிஜன் புதிதாக உருவான சூழல், ஏரோபிக் சுவாசத்திற்கு வசதியாக இருந்தது. அதாவது, ஆக்ஸிஜனை சுவாசித்து உயரும் உயர் உயிரினங்களுக்கு ஏற்ற சூழல் உருவானது. இதனால், ஏரோப்கள் – நாம்போன்ற உயிர்கள் – பூமியில் ஆதிக்கம் செலுத்த ஆரம்பித்தன.

• ஆக்ஸிஜனின் வருகை புதிய வாழ்க்கை வடிவங்களை உருவாக்கியது.
• ஏரோபிக் உயிர்கள் நிலைத்து வளரத் தொடங்கின.
• இது உயிர் பரிணாமத்தில் ஒரு மிகப்பெரிய மாற்றமாக அமைந்தது.

முடிவில், ஆக்ஸிஜன் என்பது ஒரு இருபக்கத்துடன் கூடிய நாணயம் போன்றது. அது ஒருபுறம் வாழ்க்கைக்கு அடிப்படை அளிக்கிறது; மறுபுறம், அது உயிருக்கே ஆபத்தாக மாறக்கூடியது. அதன் வரலாற்று பாதை, பூமியில் உயிரின் வளர்ச்சிக்கான பெரும் மாறுதல்களை எடுத்துச்சென்றது என்பதில் மாற்றமே இல்லை.

With Oxygen Without Oxygen | ஒரு உயிரின் அதிசயப் பயணம்

பூமியின் ஆரம்பகால வாழ்க்கை மிக எளிமையானதும், ஆழமான இருளில் நடக்க வேண்டியதுமானதொரு வாழ்வின் ஆரம்பம். ஆனால் அந்த இருளான காலத்தில் இருந்து இன்று வரை, உயிரின் பரிணாமப் பயணம் என்னும் பெரும் புதிரை ஆராய்ச்சியாளர்கள் இன்னும் முற்றுப்புள்ளி வைக்க முடியாத நிலையில்தான் இருக்கின்றனர். காற்றில்லா, ஆக்ஸிஜன் இல்லாத சூழல்களில் வாழ்ந்த உயிர்கள், இன்று காற்றை நம்பி வாழும் உயர் உயிர்களாக எப்படி மாறின? இந்த மாற்றம் எப்படி நிகழ்ந்தது என்பது இன்னும் முழுமையாக புரியாத மர்மமாகவே இருக்கிறது.

• ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு இது தொடரும் புதிர்.
• காற்றில்லா உலகில் இருந்து காற்றுடன் வாழும் உலகிற்கு எப்படி மாற்றம் நிகழ்ந்தது?
• இது நுண்ணுயிர்களின் பரிணாம திறனின் உண்மையான சாட்சி.

சமீபத்தில், ஆயிரம் கோடியாண்டுகளாக நிகழ்ந்திருந்த பரிணாம மாற்றத்தின் ஒர் அடையாளம் போல, புதிய அறிவியல் தகவல் ஒன்று வெளிவந்துள்ளது. இன்று வாழும் ஒரு உயிரினத்தில், அந்த பரிணாம ஒட்டுமொத்தக் கதை ஒன்று பதியப்பட்டுள்ளது போல் தோன்றுகிறது. யெல்லோஸ்டோன் தேசிய பூங்காவின் வெப்ப நீரூற்றில் இருந்து, விஞ்ஞானிகள் சேகரித்த ஒரு தனித்துவமான பாக்டீரியா வகை, இயற்கையின் முந்தைய எல்லைகளை மீறி செயல்படுகிறது.

• இந்த பாக்டீரியா ஏரோபிக் (ஆக்ஸிஜன்) வளர்சிதை மாற்றத்தையும்
• அனேரோபிக் (காற்றில்லா) வளர்சிதை மாற்றத்தையும்
• ஒரே நேரத்தில் இயக்குகிறது – இது ஒரு அபூர்வ அதிசயம்!

இந்த பாக்டீரியா ஒரே நேரத்தில் ஆக்ஸிஜனையும் கந்தகத்தையும் சுவாசிக்கிறது. இது வாழ்க்கையின் சாத்தியங்கள் குறித்த நம் புரிதலை சவாலுக்கு உட்படுத்தும் வகையில் உள்ளது. ஏனெனில், இதுவரை விஞ்ஞானிகள் பெரும்பாலும் ஒரு உயிரினம் இரண்டில் ஒன்றை மட்டும் தேர்வு செய்வதாக நம்பியிருந்தனர் – ஆக்ஸிஜன் அல்லது வேறு ஒரு மூலக்கூறு. ஆனால் இந்த பாக்டீரியா இரண்டையும் ஒரே நேரத்தில் பயன்படுத்துவது, பரிணாம நிகழ்வுகள் எவ்வளவு சிக்கலானவை என்பதை உணர்த்துகிறது.

• இயற்கையின் விதிகளை மீறிய செயல் இது.
• வளர்சிதை மாற்றத்தின் இரு முகங்களையும் ஒரே நேரத்தில் செயல்படுத்துகிறது.
• இது நமக்குள் மறைந்துள்ள வாழ்க்கை வடிவங்களை மீண்டும் பார்வையிட தூண்டுகிறது.

“இந்தக் கண்டுபிடிப்பு நமக்கு இன்னும் நுண்ணுயிர்களின் பரிணாமப் பன்முகத்தன்மையைப் பற்றித் தெரிந்து கொள்ள எவ்வளவு உள்ளது என்பதைக் கையாளும் வகையில் உள்ளது,” என்று ஜெர்மனியில் உள்ள ஹென்ரிச் ஹெய்ன் பல்கலைக்கழக டூசெல்டார்ஃப்-இல் பரிணாம நுண்ணுயிரியலில் பட்டதாரி மாணவியாக உள்ள நடாலியா மிர்ன்ஜாவாக் கூறுகிறார். குறிப்பாக, இந்த ஆராய்ச்சியில் அவர் நேரடியாக ஈடுபட்டவரல்ல என்றாலும், இது அவரது அறிவியல் ஆர்வத்திற்கு ஊக்கமாக இருந்தது.

• நுண்ணுயிர்கள் குறித்து நம்மிடம் இன்னும் அதிகம் கற்க வேண்டியுள்ளது.
• இந்த நுண்ணுயிர்கள் பன்முக திறனுடையவை.
• இவை வாழ்க்கையின் எல்லைகளைக் கடந்து விடக்கூடியவை.

முடிவாக, இந்த புதையலாய் கிடைத்த பாக்டீரியாவின் செயல், நம் உலகத்தின் பரிணாமக் கதை இன்னும் முழுமையாக எழுதப்படவில்லை என்பதையும், நமக்கு இன்னும் பல உயிரின் மறைவான தன்மைகள் அறியாமல் உள்ளன என்பதையும் நமக்குத் திரும்பத் தெரிவிக்கிறது. நுண்ணுயிர்களின் பன்முகத்தன்மை, வாழ்க்கையின் கனிவும் சிக்கலும் நிரூபிக்கும் முக்கியமான ஆதாரமாக இது அமைகிறது.

With Oxygen Without Oxygen | சுவாசத்தின் இரு முகங்கள்

இந்த ஆண்டின் தொடக்கத்தில் நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸ் இதழில் வெளியான ஒரு முக்கியமான ஆய்வுக் கட்டுரை, உயிரின் அடிப்படை செயல்பாடுகளில் ஒன்றான செல்லுலார் சுவாசத்தின் வரம்புகளைப் பற்றி நாம் இதுவரை வைத்திருந்த எண்ணங்களை நேரடியாக சவாலுக்கு உட்படுத்தியது. இந்த கண்டுபிடிப்பு, வாழ்க்கை எவ்வாறு சொர்க்கம் (ஆக்ஸிஜன்) மற்றும் விஷம் (பிற மூலக்கூறுகள்) ஆகிய இரண்டும் நிறைந்த சூழலில் தொடர்ந்து இயங்குகிறது என்பதைப் புரிந்து கொள்ள, ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு ஒரு புதிய மாதிரியை வழங்குகிறது.

• செல்லுலார் சுவாசம் என்பது உயிரினங்கள் ஆற்றலை உருவாக்கும் அடிப்படை செயல்பாடுகளில் ஒன்று.
• இது சாதாரணமாக ஆக்ஸிஜனைப் பயன்படுத்துவதோ அல்லது கந்தகம், நைட்ரேட் போன்ற மாற்று மூலக்கூறுகளைச் சுவாசிப்பதோ ஆகும்.
• ஆனால், சமீபத்திய கண்டுபிடிப்பு, இந்த இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் நடைபெறலாம் எனக் காட்டுகிறது.

இந்தப் புதிய ஆய்வு, வாழ்க்கை என்பது முழுமையாக ஒன்றையோ, மறைந்துள்ள இன்னொன்றையோ தேர்ந்தெடுக்க வேண்டிய நிலை அல்ல என்பதைத் தெளிவாகக் கூறுகிறது. அதற்கு பதிலாக, வாழ்க்கை என்பது இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் இணைந்து இயங்கும் நுட்பமான சமநிலையைக் கொண்டது என்பதை உணர்த்துகிறது.

• இதனால், நம்முடைய “நல்ல” ஆக்ஸிஜன் மற்றும் “தீய” நச்சு மூலக்கூறுகள் என்ற பார்வை, அறிவியல் ரீதியாக சிக்கலான ஒன்றாக மாறுகிறது.
• உயிரினங்கள் ஒரு பக்கத்தில் ஆக்ஸிஜனை உபயோகித்தாலும், மற்றொரு புறம் ஆபத்தான மூலக்கூறுகளுடன் வாழ்தற்கும் ஏற்றுக்கொள்கின்றன.

முடிவில், இந்த ஆய்வு காட்டுவது – வாழ்க்கை என்பது வெறும் நன்மை, தீமைகள் என இரண்டாகப் பிரிக்க முடியாத ஒன்று என்பதை. அது நடுக்கழியில் நடக்கும் ஓர் நுண்ணிய நடனம். இந்த சிக்கலான, ஆனால் அதிசயமான இயற்கைச் சூழலுக்கு உயிர்கள் எவ்வாறு ஏற்கின்றன என்பது பற்றி நாம் இன்னும் கற்றுக்கொள்ள வேண்டியது நிறைய உள்ளது.

With Oxygen Without Oxygen | வளர்சிதை மாற்ற தந்திரங்கள்

உயிரினங்கள், தங்களுடைய வளர்சிதை மாற்றம் அல்லது ஆற்றலை உருவாக்கும் நடைமுறைகள் குறித்து பல்லாயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக நுணுக்கமான முறைகளை உருவாக்கி வருகின்றன. அவற்றுள் ஒன்றாக, ஏரோபிக் (ஆக்ஸிஜன் அடிப்படையிலான) மற்றும் அனேரோபிக் (காற்றில்லாத) சுவாச முறைகளுக்கிடையிலான மாறிப்பயணிக்கும் திறனைக் குறிப்பிடலாம். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு உயிரினம் ஆக்ஸிஜன் பற்றாக்குறையாகும் போது கடைசி முயற்சியாக காற்றில்லா சுவாசத்துக்கு மாறக்கூடியது என்பது பழைய அறிவியல் உண்மை.

ஆனால் இந்த இரு முறைகளும் ஒரே நேரத்தில் இயங்க முடியாது என்றும், அது உயிரணுக்களுக்கு வளர்ச்சியை தடுக்கும் என்றும் பல உயிரியல் விஞ்ஞானிகள் கருதிவந்தனர். இதன் காரணம், ஆக்ஸிஜன் என்பது அனேரோபிக் சுவாச செயல்முறையை சீர்குலைக்கும் தன்மையுடையது என்பதால்தான்.

இதை எதிர்த்து, மொன்டானா மாநிலம், போஸ்மேனில் உள்ள மொன்டானா மாநில பல்கலைக்கழகத்தின் நுண்ணுயிரியலாளர் எரிக் பாய்ட் மற்றும் அவரது குழுவினர், 1990களின் முடிவிலும் 2000களின் துவக்கத்திலும், சில பாக்டீரியாக்கள் இரண்டையும் ஒரே நேரத்தில் மேற்கொள்ளக்கூடும் எனக் கூறும் சில முன்னோடியான ஆய்வுகளை கண்டனர்.

அவர்கள் கவனித்தது, சுற்றுச்சூழலில் ஆக்ஸிஜன் இருந்த போதிலும், அந்த நுண்ணுயிரிகள் அனேரோபிக் சுவாசத்தின் ஒரு முக்கிய பக்கவிளைவான “சல்பைடு” என்ற பொருளை உருவாக்கின என்பதே. இது இயற்கையிலேயே புதுமையான கண்டுபிடிப்பாகும்.

“அப்படி ஒன்றைப் படிக்கிறதா என்றால், அது வியப்பூட்டும் விஷயமாகும். ஏனென்றால் அது உங்கள் பாடப்புத்தக அறிவுக்கு நேரடி சவால்,” என்று அவர் கூறினார். “நம்மால் நுண்ணுயிர் வளர்சிதை மாற்றம் பற்றி நிச்சயமாகச் சொல்கின்ற அனைத்தும் மறுசுட்டலுக்குள்ளாகின்றன.”

இந்த புதிய பார்வை, நமக்கு இன்னும் வளர்சிதை மாற்றம் என்பது ஒரு நெகிழ்வான, சிக்கலான, மற்றும் அற்புதமான அமைப்பு என்பதை உணர்த்துகிறது – இயற்கையின் ஆழத்தில் பல விடையங்கள் இன்னும் மறைந்திருக்கின்றன.

With Oxygen Without Oxygen | கடின சூழலிலும் கடைபிடிக்கும் நுண்ணுயிர்களின் அதிசய வாழ்க்கை

பூமியின் மிகுந்த வெப்பம் மற்றும் வேதியியல் கடுமைகளுக்குள்ளாக இருக்கும் இடங்களிலும் உயிர்கள் எவ்வாறு பரிணமித்து வாழ்கின்றன என்பது விஞ்ஞானிகளுக்கு பெரும் ஆச்சரியமாகவே உள்ளது. இந்த பரிசோதனைகளில் மிகுந்த ஆர்வம் கொண்டவர், மொன்டானா மாநில பல்கலைக்கழகத்தில் பணியாற்றும் நுண்ணுயிரியலாளர் எரிக் பாய்ட் ஆவார். அவரும், அவருடைய குழுவும், யெல்லோஸ்டோன் தேசிய பூங்காவில் உள்ள எரிமலை வாயுக்கள், வெப்ப குளங்கள், மற்றும் மேற்பரப்பு மற்றும் நிலத்தடியை இணைக்கும் நுண்ணுயிர் வாழ்விடம் போன்ற இடங்களை ஆய்வு செய்து வருகின்றனர்.

இந்த சூழலில் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட ஒரு விசித்திரமான நுண்ணுயிரி, பாய்டின் ஆர்வத்தை மிக அதிகமாக தூண்டியது. காரணம், அது ஆக்ஸிஜன் இருக்கும்போதும் கூட, காற்றில்லா சுவாச முறையை (அனேரோபிக்) பயன்படுத்திக் கொண்டிருந்தது. இது பாய்டின் முன் தெரிந்த அறிமுகங்களுக்கெல்லாம் வேறுபட்டது.

இந்த புதுமையை மேலும் விளக்கவும் புரிந்துகொள்வதற்கும், பாய்டு குழுவினருடன் சேர்ந்து, “நுண்ணுயிரிகள் விரும்பும்” சிறப்பு சூழல்களான கொந்தளிக்கும் வெப்ப நீரூற்றுகளை ஆய்வு செய்யத் தொடங்கினார். அங்கு எரிமலைக் குமிழ்கள் (volcanic bubbles) ஆனவை, ஆக்ஸிஜன் நிறைந்த வளிமண்டலத்தையும், ஆக்ஸிஜன் இல்லாத நிலத்தடி நீரையும் ஒன்றாக கலக்கின்றன.

இதன் ஒரு சிறந்த உதாரணமாக, யெல்லோஸ்டோன் பூங்காவின் வடமேற்கு பகுதியில், நிம்ஃப் ஏரி அருகிலுள்ள ஒரு சாலையோர வெப்ப நீரூற்றிலிருந்து, அவர்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட நுண்ணுயிரை சேகரித்தனர். அது தான் Hydrogenobacter RSW1 என்று அழைக்கப்படும் விகாரம்.

இந்த நுண்ணுயிர் ஏன் முக்கியமானது?

• இது, அசாதாரண சுவாசத்திற்கான ஒரு இயற்கையான வேட்பாளர்.
• இது உலகம் முழுவதும் (ஐஸ்லாந்து முதல் நியூசிலாந்து வரை) உள்ள வெப்ப நீரூற்றுகளில் காணப்படும் பொதுவான வகை.
• இது அதிக ஆக்ஸிஜன் இல்லாத சூழலிலும் வளரும் தன்மை கொண்டது.
• மேலும், இது Aqificales என்ற வரிசையைச் சேர்ந்தது – இது ஏற்கனவே வளர்சிதை மாற்றம் குறித்து முன்பிருந்த ஆராய்ச்சிகளில் சுட்டிக்காட்டப்பட்ட நுண்ணுயிர்களுடன் ஒத்ததாகும்.

இந்த காரணங்களுக்காக, பாய்ட் மற்றும் அவரது குழு, இந்த RSW1 பாக்டீரியாவை ஆய்வகத்திற்கு கொண்டு வந்து, அதனை வளர்த்து அதன் வளர்சிதை மாற்ற செயல்முறைகளை விரிவாக ஆய்வு செய்யத் தொடங்கினர்.

இந்த முயற்சி, பூமியின் அதீத சூழ்நிலைகளில் உயிரின் சக்தி மற்றும் நுட்பத்தன்மை பற்றி ஆழமான புரிதலை அளிக்கிறது. அதேசமயம், அறிவியல் உலகத்திற்கு புதிய வாசல்களைத் திறக்கும் முயற்சி என்றும் சொல்லலாம்.

With Oxygen Without Oxygen | பாக்டீரியாவின் இரட்டை சுவாசத் திறன்

பாக்டீரியா வளரக்கூடிய தனிமங்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளைத் தெளிவுபடுத்த, ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு கட்டம் கடந்து மற்றொன்றாக சோதனைகளை மேற்கொண்டனர். RSW1 எனும் பாக்டீரியா ஆக்ஸிஜனை (ஆம்லஜனத்தை) உபயோகிக்கக்கூடியது என்பது முன்பே தெரிந்திருந்ததால், புதிய சூழ்நிலைகளில் அது எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை அறியவே, பிற வேதியியல் சேர்க்கைகளும் ஆய்வகத்தில் சோதிக்கப்பட்டன.

ஆக்ஸிஜன் இல்லாத சூழ்நிலையில், RSW1 பாக்டீரியா ஹைட்ரஜன் வாயு மற்றும் தனிம கந்தகத்தை பயன்படுத்திக் கொண்டு ஹைட்ரஜன் சல்பைடு எனும் இரசாயனத்தை உருவாக்கியது. இவை எரிமலை வாயுக்கள் வழியாக வெளியேறும் இயற்கை வேதிகள் போன்றவை. இந்த நிலையில் அந்த உயிரணுக்கள் உயிருடன் இருந்தாலும், அவை வளரவோ, பெருகவோ இல்லை. அவை சிறிதளவு சக்தியை மட்டுமே உருவாக்கின, அதுவும் வெறும் உயிர் நிலையை வைத்திருக்க போதுமானதாக.

“செல் ஒரு இடத்தில் சக்கரங்களை சுழற்றிக் கொண்டிருந்தது — ஆனால் எந்தவிதமான வளர்ச்சி அல்லது உயிர்சிதை மாற்றத்துக்கான லாபமும் இல்லாமல்,” என்று பாய்ட் கூறினார்.

இந்தத் தருணத்திற்கு பிறகு, ஆராய்ச்சி குழு ஆக்ஸிஜனை மீண்டும் சேர்த்தது. எதிர்பார்த்ததுபோல, RSW1 வேகமாக வளர ஆரம்பித்தது. ஆனால் அதைவிட ஆச்சரியமான விஷயம் என்னவென்றால், பாக்டீரியா இன்னும் ஹைட்ரஜன் சல்பைடே உருவாக்கிக் கொண்டே இருந்தது. இது காற்றில்லா சுவாச முறையையும் தொடர்ந்துதான் பயன்படுத்துவதை காட்டுகிறது.

இது ஒரு மாபெரும் விஞ்ஞான அதிசயமாக இருந்தது. ஏனெனில் RSW1 ஒரே நேரத்தில் ஆக்ஸிஜனுடன் கூடிய சுவாசத்தையும் (aerobic respiration), ஆக்ஸிஜன் இல்லாத சுவாசத்தையும் (anaerobic respiration) மேற்கொண்டு, இரண்டும் தரும் சக்தியிலிருந்தும் இரட்டிப் பயன் பெற்றுக்கொண்டது. இது முந்தைய அறிவியல் அறிக்கைகளை விட மேலும் தொலைவுக்குச் சென்றது – அதாவது பாக்டீரியா ஆக்ஸிஜன் இருப்பினும் கந்தகத்தை நச்சுப்பொருளாக வெளியிட்டு, முற்றிலும் முரண்பட்ட இரண்டு சுவாச முறைகளையும் ஒரே நேரத்தில் இயங்கச் செய்தது.

பொதுவாக, உயிரணுக்கள் இவ்வாறு இரட்டை முறையில் ஒரே நேரத்தில் செயல்பட முடியாது என்பது தான் விஞ்ஞானத்தில் நிலவிய நம்பிக்கை. ஆனால் இந்த பாக்டீரியா அந்த நம்பிக்கையை முற்றிலும் சவால் செய்தது.

“அந்த தருணம் நம்மை, ‘இங்கே உண்மையில் என்ன நடக்கிறது?’ என்று ஆழமாக சிந்திக்க வைத்தது,” என்று பாய்ட் சுவையாகக் கூறினார்.

இந்த கண்டுபிடிப்பு, நுண்ணுயிர்களின் வளர்ச்சி, சக்தி உற்பத்தி மற்றும் உயிரியல் விதிகள் பற்றிய நம் புரிதலை மாற்றி அமைக்கும் வகையில் உள்ளது. இது எதிர்காலத்தில் புதிய உயிரியல் மற்றும் மருத்துவ கண்டுபிடிப்புகளுக்கான கதவுகளைத் திறக்கக்கூடும்.

With Oxygen Without Oxygen | இரட்டை சுவாசத்தின் அதிசயம்

RSW1 எனும் பாக்டீரியாவின் செயல்பாடு, விஞ்ஞானிகளிடையே பெரும் ஆச்சர்யத்தை ஏற்படுத்தியுள்ளது. இந்த நுண்ணுயிரி, ஒரே நேரத்தில் இரு முறைகளில் சுவாசிக்கக்கூடியது என்பது தெளிவாகியுள்ளது. இது காற்றில்லா சூழ்நிலைகளில் கந்தகத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு வளர்ச்சிச் செயல்களைச் செய்வதோடு, அதே நேரத்தில் ஆக்ஸிஜனை பயன்படுத்தி ஏரோபிக் சுவாசத்தையும் மேற்கொள்கிறது.

இவ்வகையான இரட்டை வளர்சிதை மாற்ற திறன் மிகவும் அபூர்வமானது என்பதை லாஸ் வேகாஸின் நெவாடா பல்கலைக்கழக சுற்றுச்சூழல் நுண்ணுயிரியலாளர் ரஞ்சனி முரளி வலியுறுத்துகிறார். இவர் இந்த ஆராய்ச்சியில் நேரடியாக ஈடுபட்டவரல்ல.

“ஒரே உயிரினம் இந்த இரு வேறுபட்ட வளர்சிதை மாற்ற முறைகளையும் இணைத்துப் பயன்படுத்துவது மிகச் சிறப்பான ஒன்று,” என அவர் கூறினார்.

பொதுவாக, காற்றில்லா சூழ்நிலைகளில் வாழும் உயிரினங்கள், ஆக்ஸிஜன் தாக்கத்தில் வந்தவுடனே மிகவும் அழுகிய எதிர்வினைகளுக்குள் வீழ்கின்றன. இவை Reactive Oxygen Species (ROS) எனப்படும் ஆபத்தான ஆக்ஸிஜன் கலவைகளை உருவாக்கி, உயிரணுவை அழிக்கும்.

அதனால், காற்றில்லா நுண்ணுயிர்கள் ஆக்ஸிஜனை தவிர்ப்பது வழக்கம். ஆனால், RSW1 அந்தத் தீவிரமான பாதிப்புகளை சந்திக்காமல் இரு சூழ்நிலைகளையும் சமநிலையாகக் கையாளுகிறது என்பது உண்மையாகவே வியப்பூட்டுவதாகும்.

“அந்த சேதம் நடக்காமல் இருப்பது மிகவும் சுவாரஸ்யமான ஒன்று,” என்று முரளி மேலும் கூறுகிறார்.

இந்த வகையான இரட்டை சுவாசத்திறன், புவியின் வலுவான சூழ்நிலைகளில் உயிர் எவ்வாறு மேவியிருக்கிறது என்பதற்கான புரிதலை மேம்படுத்துகிறது. மேலும் இது, மனிதனுக்குப் பயனுள்ளதாக இருக்கும் புதிய உயிரியல் தொழில்நுட்பங்களுக்கான வாய்ப்புகளையும் உருவாக்கக்கூடியது.