पृथ्वी को बचाने की नई खोज! ग्रीनहाउस गैसों को कम करने के लिए क्रांतिकारी प्रोटीन क्या है? ─ मिट्टी से शुरू होने वाली ग्रीनहाउस गैसों को कम करने की नई रणनीति

परिचय── "पूर्वधारणाओं" को बदलने वाला प्रोटीन मिला

21 अक्टूबर 2025 को Phys.org द्वारा रिपोर्ट की गई खबर ने ग्रीनहाउस गैस उपायों के नक्शे में एक नई भौगोलिक विशेषता जोड़ दी। टेनेसी विश्वविद्यालय नॉक्सविल के नेतृत्व में एक शोध दल ने N₂O (नाइट्रस ऑक्साइड) को जलवायु तटस्थ नाइट्रोजन (N₂) में बदलने वाले एक अज्ञात प्रोटीन परिवार की रिपोर्ट की। मौजूदा पाठ्यपुस्तकों में, N₂O रिडक्टेस (N₂OR, जीन नाम nosZ) को दो "वंशों (क्लेड)" में वर्गीकृत किया गया था। हालांकि, इस बार का प्रोटीन अनुक्रम स्तर पर दोनों से काफी अलग "तीसरे वंश" में है, और AI द्वारा संरचना की भविष्यवाणी और मास स्पेक्ट्रोमेट्री, कल्चर प्रयोगों के संयोजन से इसकी कार्यक्षमता की पुष्टि की गई है।phys.org

पृष्ठभूमि── N₂O क्यों जटिल है

N₂O की ग्रीनहाउस प्रभाव क्षमता CO₂ की तुलना में प्रति यूनिट मास के हिसाब से बहुत अधिक है, और यह समतापमंडलीय ओजोन को भी नष्ट करता है। सिंथेटिक नाइट्रोजन उर्वरकों के प्रसार के बाद से, कृषि भूमि की मिट्टी में छोड़ा गया नाइट्रोजन सूक्ष्मजीवों द्वारा परिवर्तित होता है, जिससे बड़ी मात्रा में N₂O उत्पन्न होता है। टेनेसी विश्वविद्यालय की व्याख्या "CO₂ के लगभग 300 गुना" के रूपक के माध्यम से इसकी जटिलता को स्पष्ट रूप से दर्शाती है। इसलिए, मिट्टी के "N₂O को समाप्त करने वाले" सूक्ष्मजीवों और एंजाइमों की समझ व्यावहारिक जलवायु उपायों से सीधे जुड़ी हुई है।cee.utk.edu

क्या नया है── L-N2OR / L-NosZ

शोध दल ने 2024 में दिखाया था कि अम्लीय मिट्टी में भी निरंतर N₂O कमी हो सकती है। इसके बाद के बड़े पैमाने पर मेटाजीनोम और मेटाप्रोटिओम विश्लेषण और नवीनतम संरचना भविष्यवाणी के माध्यम से, ज्ञात nosZ के साथ 40% से कम समानता दिखाने वाले, लेकिन त्रि-आयामी संरचना में प्रमुख मोटिफ साझा करने वाले और वास्तव में N₂O को N₂ में कमी करने वाले प्रोटीन समूह की पहचान की गई। इसे "L-N2OR (लैक्टोनेज-प्रकार N₂O रिडक्टेस)" के रूप में रिपोर्ट किया गया। वंशानुगत रूप से यह मौजूदा ढांचे के बाहर है और इसमें Nitrospinota जैसे कठिन-संवर्धन वर्गीकरण समूह शामिल हैं, जो व्यापक वंशों में वितरित हैं।Nature　PubMed

तीन मुख्य बिंदु हैं।

1. अनुक्रम अलग हैं, लेकिन संरचना और कार्य समान हैं── इसे अभिसरण विकास के एक उदाहरण के रूप में भी समझा जा सकता है।

2. जीनोम संदर्भ पुस्तकालय अपडेट होगा── पहले से अनदेखे "समान लेकिन भिन्न" अनुक्रम अब N₂O कमी के उम्मीदवार के रूप में स्वचालित रूप से पहचाने जा सकेंगे।

3. नाइट्रोजन चक्र मॉडल का पुनः समायोजन आवश्यक है── "कहां और कितना N₂O समाप्त हो रहा है" का अनुमान बदल सकता है।phys.org

प्रयोग का सार── AI×मास स्पेक्ट्रोमेट्री×संवर्धन

प्रकाशन (Nature, 2025) ने संवर्धन प्रणाली में N₂O कमी दर की वृद्धि, N₂O की उपस्थिति में विशेष रूप से व्यक्त होने वाले प्रोटीन समूह, और रिबन आरेख स्तर पर NosZ के साथ संबंधित संरचनात्मक तत्वों को जोड़कर कार्यक्षमता को प्रमाणित किया। विशेष रूप से, N₂O की उपस्थिति में ही पता चलने वाले आस-पास के जीन समूह के प्रोटिओम व्यवहार ने इसे एक चयापचय मार्ग के रूप में समर्थन दिया।phys.org

"पूर्व के शोध की पुनर्व्याख्या" शुरू होती है

शोध दल के अनुसार, जब यह परिवार संदर्भ डेटाबेस में शामिल किया जाएगा, तो पहले से प्रकाशित डेटा के पुनः विश्लेषण में "अव्याख्यित N₂O कमी गतिविधि" को पीछे की ओर समझाया जा सकेगा। अम्लीय परिस्थितियों में भी वृद्धि के साथ N₂O को कम करने वाले सूक्ष्मजीव समुदाय की उपस्थिति को दर्शाने वाली 2024 की रिपोर्ट इसका एक प्रारंभिक संकेत थी।Nature

अनुप्रयोग संभावनाएं── फील्ड कार्यान्वयन के परिदृश्य

• मिट्टी सुधारक/बायोस्टिमुलेंट: L-N2OR वाले सूक्ष्मजीवों का चयन और अनुकूलन कर उन्हें मिट्टी में वापस लाना, उर्वरक छिड़काव के बाद के N₂O शिखर को दबाना।

• पशुधन/बायोगैस सुविधाओं में बायोफिल्टर: उच्च सांद्रता N₂O गैस प्रवाह के लिए अनुकूलित बायोरिएक्टर डिजाइन करना।

• निगरानी: L-N2OR जीन को बायोमार्कर के रूप में उपयोग कर, मिट्टी/जल निकायों की N₂O "सिंक क्षमता" का मापन।
  ये तुरंत उत्पाद विकास का अर्थ नहीं हैं, लेकिन ज्ञात NosZ वंश I और II के आधार पर डिज़ाइन की तुलना में खोज का दायरा निश्चित रूप से बढ़ेगा।PubMed

जोखिम और सीमाएं── "रामबाण" नहीं

• पारिस्थितिकी तंत्र में हस्तक्षेप: बाहरी प्रजातियों का परिचय प्रतिस्पर्धा/जीन क्षैतिज संचरण जैसे पारिस्थितिक जोखिम ला सकता है।

• पर्यावरण निर्भरता: pH, कार्बन स्रोत, ऑक्सीकरण-अपचयन स्थिति जैसे फील्ड स्थितियों में गतिविधि काफी बदल सकती है। अम्लीय मिट्टी में स्थायित्व का संकेत दिया गया है, लेकिन यह सार्वभौमिक नहीं है।

• मापन चुनौतियां: फ्लक्स मापन या समस्थानिक विधियों की स्थानिक पैमाने की निर्भरता के कारण, प्रभाव सत्यापन के लिए सांख्यिकीय शक्ति सुनिश्चित करना कठिन है।

• विनियमन: GMO/गैर-GMO के बावजूद, वास्तविक फील्ड परीक्षणों के लिए पर्यावरणीय सुरक्षा मूल्यांकन आवश्यक है।Nature

SNS की प्रतिक्रिया── "उम्मीद" और "सावधानी" के बीच

यह लेख अगस्त के अंत में 'Nature' से प्रकाशित हुआ और इसके तुरंत बाद Nature के आधिकारिक X अकाउंट ने इसे प्रस्तुत किया। पोस्ट के प्रसार के साथ, जलवायु और कृषि समुदाय में "तीसरे N₂O रिडक्टेस एंजाइम" के प्रति रुचि तेजी से बढ़ी। Facebook पर Nature के आधिकारिक पेज और वैज्ञानिक मीडिया के Instagram पर भी इसे देखा गया, जिससे यह आम जनता तक पहुंच गया। प्रवृत्तियों का सारांश इस प्रकार है।

• स्वागत मूड: "CO₂ उपायों की तुलना में, N₂O के लिए बहुत कम समाधान थे। यह एक सफलता है।"

• कार्यान्वयन प्रश्न: "मिट्टी में इसे कब और कैसे डालें? क्या यह ऑक्सीजन के प्रति संवेदनशील नहीं है? क्या इसे मापा जा सकता है?"

• संशय और विवेकपूर्ण दृष्टिकोण: "लैब की गतिविधि का खेत में वही प्रभाव नहीं हो सकता। दीर्घकालिक डेटा की आवश्यकता है।"
  ये सोशल मीडिया पर वास्तविक पोस्टों (Nature के X/Facebook, वैज्ञानिक Instagram पोस्ट) के आधार पर संक्षेप हैं, जिसमें उत्साह और यथार्थवाद का संतुलन विशेष रूप से देखा गया।X (पूर्व में Twitter)　Facebook

क्यों "तीसरा वंश" महत्वपूर्ण है

2010 के दशक के बाद से, nosZ जीन को "विशिष्ट (क्लेड I)" और "अविशिष्ट (क्लेड II)" में विभाजित किया गया है, और बाद वाला समूह डिनाइट्रिफिकेशन नहीं करता लेकिन केवल N₂O को कम करता है, इसलिए इसे N₂O सिंक के रूप में ध्यान दिया गया है। इस बार का L-N2OR, इन परिभाषाओं से परे "संरचना में समान लेकिन अनुक्रम में दूर" समूह को दृश्यता प्रदान करता है। इससे पहले अनदेखे N₂O सिंक के भौगोलिक वितरण और योगदान दर को ऊपर की ओर संशोधित किया जा सकता है।ASM Journals

आगे के परीक्षण बिंदु

1. फील्ड में पुनरुत्पादन: वर्षा के बाद, उर्वरक के बाद के शिखर जैसे गतिशील परिस्थितियों में वास्तविक परीक्षण।

2. होस्ट रेंज और पारिस्थितिकी: कौन से वर्गीकरण समूह/पर्यावरण में यह सबसे सक्रिय है (उदाहरण: Nitrospinota)।

3. संश्लेषण जीवविज्ञान: सुरक्षित होस्ट में L-N2OR कार्यक्षमता को स्थानांतरित करना और इसे स्थिर रूप से व्यक्त और सक्रिय करना।

4. मॉडल एकीकरण: जलवायु और नाइट्रोजन चक्र मॉडल में नए परिवार को शामिल करना और क्षेत्रीय कमी की क्षमता को मापना।PubMed

सारांश── "दृश्यता" रणनीति को बदलती है

ग्लोबल वार्मिंग उपायों में, CO₂ के साथ-साथ N₂O की "दृश्यता" और "समाप्त करने की क्षमता" को मजबूत करना महत्वपूर्ण है। L-N2OR/L-NosZ की पहचान फील्ड में उपयोगी ठोस उपायों (संशोधन, बायोरिएक्टर, निगरानी) की डिज़ाइन को अपडेट करती है और साथ ही पिछले डेटा की पुनर्व्याख्या को प्रोत्साहित करती है। शोध दल की खोज विज्ञान के मूल और नीति कार्यान्वयन के बीच के ठीक चौराहे पर स्थित है। अगला कदम फील्ड में स्थ