तेज़: भूमध्यसागरीय समुद्री घास अपने प्रकाश संश्लेषक एंटीना का विस्तार करके और ऊर्जा को तेज़ी से फँसाकर समुद्र तल की मंद रोशनी में जीवित रहती है, एक ऐसी खोज जो भविष्य की फसलों को बेहतर बनाने में मदद कर सकती है

वैज्ञानिकों ने इस बात का पता लगा लिया है कि पोसिडोनिया ओसिएनिका कैसे समुद्र तल की मंद रोशनी के अनुकूल ढल गई।

भूमध्य सागर में, उन स्थानों पर समुद्री घास के विशाल पानी के नीचे घास के मैदान उगते हैं जहाँ सूरज की रोशनी कमजोर होती है। फिर भी ये पौधे कुशलतापूर्वक प्रकाश संश्लेषण करते हैं, ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं, कार्बन का भंडारण करते हैं और समुद्री जीवन का समर्थन करते हैं।एक नए अध्ययन से पता चला है कि कैसे इनमें से एक समुद्री घास ने पानी के नीचे उपलब्ध सीमित प्रकाश का अधिकतम लाभ उठाने के लिए अपनी प्रकाश संश्लेषक प्रक्रिया को बदल दिया है।नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित अध्ययन, पोसिडोनिया ओशिनिका पर केंद्रित है, जो केवल भूमध्य सागर में पाया जाने वाला समुद्री घास है। यह उथले तटीय पानी से लगभग 50 मीटर की गहराई तक बढ़ता है, जहां सूरज की रोशनी बहुत कमजोर होती है और लाल रोशनी लगभग गायब हो जाती है क्योंकि पानी इसे जल्दी से अवशोषित कर लेता है।समुद्री शैवाल के विपरीत, समुद्री घास फूल वाले पौधे हैं। उनके पूर्वज 70 से 100 मिलियन वर्ष पहले समुद्र में लौटने से पहले ज़मीन पर रहते थे।आज, पोसिडोनिया ओशनिका बड़े पानी के नीचे घास के मैदान बनाता है जो दुनिया के सबसे अधिक उत्पादक पारिस्थितिक तंत्रों में से एक है। ये घास के मैदान समुद्री प्रजातियों को आश्रय प्रदान करते हैं, समुद्री तल को स्थिर करते हैं और हजारों वर्षों तक बड़ी मात्रा में कार्बन को रोकते हैं, जिससे वे महत्वपूर्ण प्राकृतिक कार्बन सिंक बन जाते हैं।

प्रकाश संचयन प्रणाली

शोधकर्ताओं ने मापा कि समुद्री घास कितनी कुशलता से प्रकाश संश्लेषण करती है और इसकी तुलना दो भूमि पौधों, अरेबिडोप्सिस थालियाना और मक्का से की गई।पोसिडोनिया ओसिएनिका ने कम रोशनी में विशेष रूप से अच्छा प्रदर्शन किया। जबकि भूमि के पौधे केवल तेज रोशनी में ही प्रकाश संश्लेषण के चरम पर पहुँच गए, समुद्री घास ने इसे बहुत निचले स्तर पर पहुँचाया।पौधे की मुख्य प्रकाश संश्लेषक संरचनाओं में से एक के आसपास एक बड़ी प्रकाश-संचयन प्रणाली भी है – फोटोसिस्टम I. यह पौधों की कोशिकाओं के अंदर एक प्रोटीन है जो सूर्य के प्रकाश को पकड़ता है और इसे रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। पोसिडोनिया ओशनिका में, इस प्रणाली में अतिरिक्त प्रकाश संचयन प्रोटीन होते हैं।आम तौर पर, प्रकाश-संचयन प्रणाली को बड़ा बनाने से पौधे के अंदर ऊर्जा की गति धीमी हो सकती है। लेकिन ऐसा प्रतीत होता है कि समुद्री घास ने उस समस्या को असामान्य तरीके से हल कर दिया है।

और तेज ऊर्जा की गति

क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और अल्ट्राफास्ट स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने पौधे की प्रकाश संश्लेषक संरचनाओं की बहुत विस्तार से जांच की।उन्होंने पाया कि समुद्री घास ने कुछ विशेष क्लोरोफिल अणुओं को खो दिया है जिन्हें कम ऊर्जा वाले क्लोरोफिल रूपों के रूप में जाना जाता है। भूमि के पौधों में, ये अणु दूर-लाल प्रकाश को अवशोषित करने में मदद करते हैं, जो जंगलों में उपयोगी होता है जहां पत्तियां सूरज की रोशनी को फ़िल्टर करती हैं। हालाँकि, पानी के भीतर अवशोषित करने के लिए दूर-दूर तक कोई लाल रोशनी नहीं है।

छवियां दिखाती हैं कि गहराई के साथ प्रकाश कम होने पर पोसिडोनिया ओशनिका अपनी पत्ती की कोशिकाओं को कैसे नया आकार देती है।

इन क्लोरोफिल रूपों के बिना, ऊर्जा प्रकाश संश्लेषक प्रणाली के माध्यम से अधिक तेज़ी से आगे बढ़ती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह पौधे के बड़े प्रकाश-संचयन एंटीना की भरपाई करता है, जिससे यह समग्र प्रक्रिया को धीमा किए बिना अधिक प्रकाश एकत्र करता है।

छोटे आनुवंशिक परिवर्तन

वैज्ञानिकों ने क्लोरोफिल अणुओं के आसपास प्रोटीन में कई छोटे बदलावों की भी पहचान की। परिवर्तनों ने क्लोरोफिल की स्थिति को थोड़ा बदल दिया जिससे भूमि पौधों में पाए जाने वाले कम ऊर्जा वाले रूप समाप्त हो गए।निष्कर्षों की पुष्टि करने के लिए, वैज्ञानिकों ने प्रयोगशाला में विकसित प्रोटीन में इन आनुवंशिक परिवर्तनों को उलट दिया। जब उन्होंने भूमि संयंत्र संस्करण को बहाल किया, तो गायब कम ऊर्जा वाले क्लोरोफिल फॉर्म वापस आ गए, जिससे पता चला कि पहचाने गए आनुवंशिक परिवर्तन पानी के नीचे अनुकूलन के लिए सीधे तौर पर जिम्मेदार थे।

मंद प्रकाश के लिए निर्मित

शोधकर्ताओं का कहना है कि ऐसा प्रतीत होता है कि पौधे की प्रकाश संश्लेषक प्रणाली को विशेष रूप से पानी के नीचे की स्थितियों के लिए फिर से डिजाइन किया गया है।इसका प्रकाश-संचयन एंटीना बड़ा है, जो इसे अधिक फोटॉन कैप्चर करने की अनुमति देता है। साथ ही, कम ऊर्जा वाले क्लोरोफिल रूपों की अनुपस्थिति ऊर्जा हस्तांतरण को गति देती है, देरी को रोकती है जो दक्षता को कम कर सकती है।टीम ने यह भी पाया कि समुद्री घास स्थायी रूप से फोटोसिस्टम I से जुड़े कुछ प्रकाश-संचयन प्रोटीन को बनाए रखती है। भूमि पौधों में, ये प्रोटीन आमतौर पर बदलती प्रकाश स्थितियों के आधार पर दो फोटो सिस्टमों के बीच चलते हैं।हालाँकि, भूमध्यसागरीय समुद्री घास में, वे जुड़े रहते हैं, जो दीर्घकालिक अनुकूलन का सुझाव देता है न कि अस्थायी प्रतिक्रिया का।यह समझना कि कैसे समुद्री घास तेजी से ऊर्जा हस्तांतरण को बनाए रखते हुए प्रकाश ग्रहण में सुधार करती है, छायादार परिस्थितियों में बेहतर प्रदर्शन करने वाली फसलों को विकसित करने के लिए नए विचार प्रदान कर सकती है।