பாப் கெல்லி (எல்) மற்றும் ஜாக் வாங் ஆகியோர் NC மாநிலத்தின் நூற்றாண்டு வளாகத்தில் உள்ள பசுமை இல்லத்தில் பாப்லர் மரங்களைப் பார்க்கிறார்கள். கடன்: டீ ஷோர், NC மாநில பல்கலைக்கழகம்.
மரங்கள் பூமியின் நிலப்பரப்பில் வாழும் மிக அதிகமான இயற்கை வளமாகும், மேலும் வட கரோலினா மாநில பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியியலாளர்கள் பெட்ரோலியத்திலிருந்து தொழில்துறை இரசாயனங்களை உற்பத்தி செய்வதற்கு நிலையான, சுற்றுச்சூழலுக்கு தீங்கற்ற மாற்றாக அவற்றைப் பயன்படுத்துவதற்கான வழிகளைக் கண்டுபிடிப்பதில் முன்னேறி வருகின்றனர்.
லிக்னின், மரங்களை கடினமானதாகவும், சிதைவை எதிர்க்கக்கூடியதாகவும் மாற்றும் பாலிமர், சிக்கலாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. இப்போது அந்த NC மாநில ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு ஏன் என்று தெரியும். மரங்கள் மற்றும் பிற தாவரங்களை தொழில்துறை இரசாயனங்களாக மாற்ற நுண்ணுயிர் நொதித்தலைப் பயன்படுத்துவது எவ்வளவு கடினமானது அல்லது எளிதானது என்பதைத் தீர்மானிக்கும் லிக்னின்-அதன் மெத்தாக்ஸி உள்ளடக்கம்-குறிப்பிட்ட மூலக்கூறு பண்புகளை அவர்கள் அடையாளம் கண்டுள்ளனர்.
பெட்ரோலியத்திலிருந்து பெறப்பட்ட இரசாயனங்களுக்கு பொருளாதார ரீதியாகவும் சுற்றுச்சூழலுக்கும் நிலையான மாற்றாக மரங்களிலிருந்து தொழில்துறை இரசாயனங்கள் தயாரிப்பதற்கு இந்த கண்டுபிடிப்புகள் நம்மை ஒரு படி நெருக்கமாக வைத்திருக்கின்றன என்று பத்திரிகையின் கட்டுரையின் தொடர்புடைய ஆசிரியர் ராபர்ட் கெல்லி கூறினார். அறிவியல் முன்னேற்றங்கள் கண்டுபிடிப்பை விவரிக்கிறது.
யெல்லோஸ்டோன் தேசிய பூங்கா சூடான நீரூற்றுகள் போன்ற இடங்களில் செழித்து வளரும் சில தீவிர தெர்மோபிலிக் பாக்டீரியாக்கள் மரங்களில் உள்ள செல்லுலோஸை சிதைக்கக்கூடும் என்பதை கெல்லியின் குழு முன்பு நிரூபித்தது – ஆனால் “பெரிய அளவில் இல்லை” என்று அவர் கூறினார். “வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், தொழில்துறை இரசாயனங்கள் உற்பத்தி செய்வதற்கு பொருளாதார மற்றும் சுற்றுச்சூழல் உணர்வை ஏற்படுத்தும் அளவில் இல்லை.”
கெல்லி விளக்கியது போல், “விளையாட்டில் குறைந்த லிக்னின் இருப்பதை விட அதிகமாக உள்ளது.”
மரங்களுடனான உயர் லிக்னின் பிரச்சனையைச் சமாளிக்க, NC மாநிலத்தின் உயிரி தொழில்நுட்பத் திட்டத்தின் இயக்குநரும், வேதியியல் மற்றும் உயிர் மூலக்கூறு பொறியியல் துறையின் அல்கோ பேராசிரியருமான கெல்லி, வன உயிரித் தொழில்நுட்பத்தின் தலைவரான இணைப் பேராசிரியர் ஜாக் வாங்குடன் 10 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக பணியாற்றி வருகிறார். NC மாநில இயற்கை வள கல்லூரியில் நிகழ்ச்சி. வாங் NC தாவர அறிவியல் முன்முயற்சியின் ஆசிரிய உறுப்பினராகவும் உள்ளார்.
என பத்திரிக்கையில் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது அறிவியல் 2023 இல், வாங் மற்றும் அவரது சகாக்கள் CRISPR மரபணு எடிட்டிங் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி பாப்லர் மரங்களை மாற்றியமைக்கப்பட்ட லிக்னின் உள்ளடக்கம் மற்றும் கலவையுடன் உருவாக்கினர். அவர்கள் பாப்லர் மரங்களில் கவனம் செலுத்துகிறார்கள், ஏனெனில் அவை வேகமாக வளரும், பூச்சிக்கொல்லிகளின் குறைந்தபட்ச பயன்பாடு மற்றும் உணவுப் பயிர்களை வளர்க்க கடினமாக இருக்கும் குறு நிலங்களில் வளர்கின்றன.
இந்த CRISPR-திருத்தப்பட்ட மரங்களில் சில, ஆனால் அனைத்தும் அல்ல, நுண்ணுயிர் சிதைவு மற்றும் நொதித்தல் ஆகியவற்றிற்கு நன்றாக வேலை செய்வதை கெல்லியின் குழு கண்டறிந்தது. அவரது முன்னாள் Ph.D. மாணவர் ரியான் பிங் விளக்கினார், இந்த பாக்டீரியாக்கள் வெவ்வேறு வகையான தாவரங்களுக்கு வெவ்வேறு பசியைக் கொண்டுள்ளன.
“யெல்லோஸ்டோன் நேஷனல் பார்க் போன்ற இடங்களில் உள்ள வெந்நீர் ஊற்றுகளில் இருந்து சில தெர்மோபிலிக் பாக்டீரியாக்களின் திறனைப் பயன்படுத்தி, தாவரப் பொருட்களை உண்ணவும், அதை ஆர்வமுள்ள பொருட்களாக மாற்றவும் முடியும். இருப்பினும், இந்த பாக்டீரியாக்கள் பல்வேறு வகையான தாவரங்களுக்கு மாறுபட்ட பசியைக் கொண்டுள்ளன” என்று பிங் கூறினார். இப்போது வர்ஜீனியாவின் ஸ்டெர்லிங்கில் உள்ள காப்ரா பயோசயின்சஸில் மூத்த வளர்சிதை மாற்ற பொறியாளராக பணிபுரிகிறார்.
“ஏன் கேள்வி? ஒரு செடியை அடுத்ததை விட சிறந்தது எது?” அவர் விளக்கினார். “இந்த பாக்டீரியாக்கள் பல்வேறு கலவைகளின் தாவரப் பொருட்களை எவ்வாறு சாப்பிடுகின்றன என்பதைப் பார்ப்பதன் மூலம் இதற்கான பதிலைக் கண்டறிந்தோம்.”
ஒரு பின்தொடர்தல் ஆய்வில், கெல்லி மற்றும் பிங், ரஷ்யாவின் கம்சுட்கா, அனரோசெல்லம் பெஸ்கி ஆகிய இடங்களில் உள்ள வெப்ப நீரூற்றுகளில் இருந்து மரபணு ரீதியாக வடிவமைக்கப்பட்ட பாக்டீரியம் எவ்வளவு நன்றாகப் பிரித்தெடுக்கப்பட்டது என்பதைச் சோதித்தனர்.
மரத்தின் லிக்னின் மெத்தாக்ஸி உள்ளடக்கம் குறைவாக இருந்தால், அது மிகவும் சிதைந்துவிடும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர்.
“இது ஏன் லோயர் லிக்னின் மட்டும் முக்கியமல்ல என்ற மர்மத்தை தெளிவுபடுத்தியது – பிசாசு விவரங்களில் இருந்தது,” கெல்லி கூறினார். “குறைந்த மெத்தாக்ஸி உள்ளடக்கம் செல்லுலோஸை பாக்டீரியாவுக்குக் கிடைக்கச் செய்யும்.”
குறைந்த லிக்னின் பாப்லர்களை பேப்பர் தயாரித்தல் மற்றும் பிற ஃபைபர் தயாரிப்புகளுக்கு சிறந்ததாக வாங் உருவாக்கினார், ஆனால் சமீபத்திய ஆராய்ச்சியின் படி, குறைந்த லிக்னின் மட்டுமல்ல, குறைந்த மெத்தாக்ஸி உள்ளடக்கமும் கொண்ட பொறிக்கப்பட்ட பாப்லர்கள் நுண்ணுயிர் நொதித்தல் மூலம் இரசாயனங்களை உருவாக்க சிறந்தவை.
வாங்கின் பொறிக்கப்பட்ட பாப்லர்கள் கிரீன்ஹவுஸில் நன்றாக வளர்கின்றன, ஆனால் கள சோதனையின் முடிவுகள் இன்னும் கிடைக்கவில்லை. கெல்லியின் குழு முன்பு குறைந்த லிக்னின் பாப்லர் மரங்களை தொழில்துறை இரசாயனங்களான அசிட்டோன் மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவாக மாற்றலாம், சாதகமான பொருளாதார விளைவுகள் மற்றும் குறைந்த சுற்றுச்சூழல் தாக்கத்துடன்.
இந்த மரங்கள் வயலில் நிலைத்து நின்று, “நாம் தொடர்ந்து உழைத்தால், பாப்லர் மரங்களிலிருந்து அதிக அளவு ரசாயனங்களை உருவாக்கும் நுண்ணுயிரிகள் நம்மிடம் இருக்கும், இப்போது நாம் தேட வேண்டிய குறிப்பான் – மெத்தாக்ஸி உள்ளடக்கம்” என்று கெல்லி கூறினார். .”
இது வாங் போன்ற ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு இரசாயன உற்பத்திக்கு மிகவும் பொருத்தமான பாப்லர் கோடுகளை உற்பத்தி செய்வதற்கான ஒரு குறிப்பிட்ட இலக்கை வழங்குகிறது. வாங் மற்றும் சகாக்கள் சமீபத்தில் இந்த கேள்விக்கு தீர்வு காண மேம்பட்ட லிக்னின் மாற்றியமைக்கப்பட்ட பாப்லர் மரங்களின் கள சோதனைகளைத் தொடங்கியுள்ளனர்.
இப்போது மரங்களிலிருந்து இரசாயனங்கள் தயாரிப்பது பாரம்பரிய வழிமுறைகளால் செய்யக்கூடியது – மரத்தை சிறிய துண்டுகளாக நறுக்கி, பின்னர் ரசாயனங்கள் மற்றும் என்சைம்களைப் பயன்படுத்தி அதை மேலும் செயலாக்கத்திற்கு முன்கூட்டியே சிகிச்சையளிக்கவும்.
லிக்னினை உடைக்க பொறிக்கப்பட்ட நுண்ணுயிரிகளைப் பயன்படுத்துவது குறைந்த ஆற்றல் தேவைகள் மற்றும் குறைந்த சுற்றுச்சூழல் தாக்கம் உள்ளிட்ட நன்மைகளை வழங்குகிறது, கெல்லி கூறினார்.
செல்லுலோஸை எளிய சர்க்கரைகளாக உடைக்க என்சைம்கள் பயன்படுத்தப்படலாம், ஆனால் அவை தொடர்ந்து செயல்பாட்டில் சேர்க்கப்பட வேண்டும். சில நுண்ணுயிரிகள், மறுபுறம், நுண்ணுயிர் செயல்முறையை மிகவும் சிக்கனமானதாக மாற்றும் முக்கிய நொதிகளை தொடர்ந்து உருவாக்குகின்றன, என்றார்.
“அவை என்சைம்கள் மற்றும் இரசாயனங்களை விட மிகச் சிறந்த வேலையைச் செய்ய முடியும்” என்று கெல்லி மேலும் கூறினார். “அவை செல்லுலோஸை உடைப்பது மட்டுமல்லாமல், எத்தனால் போன்ற பொருட்களுக்கு புளிக்கவைக்கும் – அனைத்தும் ஒரே கட்டத்தில்.
“இந்த பாக்டீரியாக்கள் வளரும் அதிக வெப்பநிலை, மலட்டு நிலைமைகளின் கீழ் வேலை செய்ய வேண்டிய அவசியத்தைத் தவிர்க்கிறது, ஏனெனில் நீங்கள் மாசுபடுவதைத் தவிர்க்க குறைந்த தெர்மோபிலிக் நுண்ணுயிரிகளுடன் செய்ய வேண்டும்,” என்று அவர் மேலும் கூறினார். “இதன் பொருள் என்னவென்றால், மரங்களை ரசாயனங்களாக மாற்றுவதற்கான செயல்முறை ஒரு வழக்கமான தொழில்துறை செயல்முறையைப் போலவே செயல்படும், இது ஏற்றுக்கொள்ளப்படுவதற்கான வாய்ப்புகள் அதிகம்.”
டேனியல் சுலிஸ், ஆய்வறிக்கையின் மற்றொரு ஆசிரியரும் வாங் ஆய்வகத்தின் முதுகலை ஆராய்ச்சியாளரும், காலநிலை மாற்றத்தால் தூண்டப்படும் சுற்றுச்சூழல் பேரழிவுகள், புதைபடிவ எரிபொருட்களைச் சார்ந்திருப்பதைக் குறைப்பதற்கான வழிகளைக் கண்டறியும் ஆராய்ச்சியை அவசரமாக நடத்த வேண்டியதன் அவசியத்தை எடுத்துக்காட்டுகின்றன.
“ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தீர்வு, ரசாயனங்கள், எரிபொருள்கள் மற்றும் பிற உயிர் சார்ந்த தயாரிப்புகளுக்கான சமூகத்தின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய மரங்களைப் பயன்படுத்துவதில் உள்ளது, அதே நேரத்தில் கிரகம் மற்றும் மனித நல்வாழ்வைப் பாதுகாக்கிறது” என்று சுலிஸ் மேலும் கூறினார்.
“இந்த கண்டுபிடிப்புகள் களத்தை முன்னோக்கி நகர்த்துவது மட்டுமல்லாமல், நிலையான உயிர் அடிப்படையிலான பயன்பாடுகளுக்கு மரங்களைப் பயன்படுத்துவதில் மேலும் புதுமைகளுக்கான அடித்தளத்தையும் அமைக்கிறது.”
மேலும் தகவல்:
ரியான் பிங் மற்றும் பலர், லோ லிக்னினுக்கு அப்பால்: நொதித்தல் பாக்டீரியாவால் தாவர உயிரியலை மாற்றுவதற்கான முதன்மைத் தடையை அடையாளம் காணுதல், அறிவியல் முன்னேற்றங்கள் (2024) DOI: 10.1126/sciadv.adq4941. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq4941
வட கரோலினா மாநில பல்கலைக்கழகம் வழங்கியது
மேற்கோள்: லிக்னின் மூலக்கூறு சொத்து கண்டுபிடிப்பு மரங்களை மலிவு விலையில், பசுமையான தொழில்துறை இரசாயனங்களாக மாற்ற உதவும் (2024, அக்டோபர் 18) PuC இலிருந்து அக்டோபர் 18, 2024 இல் பெறப்பட்டது. html
இந்த ஆவணம் பதிப்புரிமைக்கு உட்பட்டது. தனிப்பட்ட ஆய்வு அல்லது ஆராய்ச்சி நோக்கத்திற்காக எந்தவொரு நியாயமான டீலிங் தவிர, எழுத்துப்பூர்வ அனுமதியின்றி எந்தப் பகுதியையும் மீண்டும் உருவாக்க முடியாது. உள்ளடக்கம் தகவல் நோக்கங்களுக்காக மட்டுமே வழங்கப்படுகிறது.