পুষ্টির ধরন অনুসারে, সমস্ত পরিচিত জীবকে দুটি বড় প্রকারে বিভক্ত করা হয়েছে: হেটেরো- এবং অটোট্রফস। পরেরটির একটি স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য হল কার্বন ডাই অক্সাইড এবং অন্যান্য অজৈব পদার্থ থেকে স্বাধীনভাবে নতুন উপাদান তৈরি করার ক্ষমতা।
শক্তির উত্সগুলি যেগুলি তাদের গুরুত্বপূর্ণ কার্যকলাপকে সমর্থন করে তাদের ফটোআফটোট্রফ (উৎসটি আলো) এবং কেমোঅটোট্রফ (উৎসটি খনিজ) এ বিভাজন নির্ধারণ করে। এবং কেমোঅথোর্থোফাইট দ্বারা অক্সিডাইজ করা সাবস্ট্রেটের নামের উপর নির্ভর করে, তারা হাইড্রোজেন এবং নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া, সেইসাথে সালফার এবং আয়রন ব্যাকটেরিয়ায় বিভক্ত।
এই নিবন্ধটি তাদের মধ্যে সবচেয়ে সাধারণ গ্রুপকে উত্সর্গ করা হবে - নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া।
আবিষ্কারের ইতিহাস
এমনকি 19 শতকের মাঝামাঝি সময়ে, জার্মান বিজ্ঞানীরা প্রমাণ করেছিলেন যে নাইট্রিফিকেশন প্রক্রিয়াটি জৈবিক। পরীক্ষামূলকভাবে, তারা দেখিয়েছিল যে যখন নর্দমা জলে ক্লোরোফর্ম যোগ করা হয়, তখন অ্যামোনিয়ার অক্সিডেশন বন্ধ হয়ে যায়। কিন্তু কেন এমন হয়, তা ব্যাখ্যা করতে তারা তা করে নাপারে।
এটি কয়েক বছর পরে রাশিয়ান বিজ্ঞানী ভিনোগ্রাদস্কি করেছিলেন। তিনি ব্যাকটেরিয়াগুলির দুটি গ্রুপ সনাক্ত করেছিলেন যেগুলি ধীরে ধীরে নাইট্রিফিকেশন প্রক্রিয়াতে অংশ নিয়েছিল। এইভাবে, একটি গ্রুপ নাইট্রাস অ্যাসিডে অ্যামোনিয়ামের অক্সিডেশন নিশ্চিত করেছিল এবং ব্যাকটেরিয়াগুলির দ্বিতীয় গ্রুপটি নাইট্রিক অ্যাসিডে রূপান্তরের জন্য দায়ী ছিল। এই প্রক্রিয়ার সাথে জড়িত সমস্ত নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া গ্রাম-নেগেটিভ।
অক্সিডেশন প্রক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য
অ্যামোনিয়াম অক্সিডেশনের মাধ্যমে নাইট্রাইট গঠনের প্রক্রিয়ার বেশ কয়েকটি পর্যায় রয়েছে, যার সময় এনএইচ গ্রুপের বিভিন্ন ডিগ্রী জারণ সহ নাইট্রোজেনযুক্ত যৌগ গঠিত হয়।
অ্যামোনিয়াম অক্সিডেশনের প্রথম পণ্য হল হাইড্রোক্সিলামাইন। সম্ভবত, এটি NH4 গ্রুপে আণবিক অক্সিজেনের অন্তর্ভুক্তির কারণে গঠিত হয়েছে, যদিও এই প্রক্রিয়াটি শেষ পর্যন্ত প্রমাণিত হয়নি এবং এটি বিতর্কিত রয়ে গেছে।
পরবর্তী, হাইড্রোক্সিলামাইন নাইট্রাইটে রূপান্তরিত হয়। সম্ভবত, প্রক্রিয়াটি নাইট্রাস অক্সাইডের মুক্তির সাথে NOH (হাইপোনিট্রাইট) গঠনের মাধ্যমে সঞ্চালিত হয়। এই ক্ষেত্রে, বিজ্ঞানীরা নাইট্রাস অক্সাইডের উত্পাদনকে নাইট্রাইটের হ্রাসের কারণে সংশ্লেষণের একটি উপ-পণ্য বলে মনে করেন।
রাসায়নিক উপাদান উত্পাদন ছাড়াও, ডিনাইট্রিফিকেশনের সময় প্রচুর পরিমাণে শক্তি নির্গত হয়। হেটেরোট্রফিক বায়বীয় জীবের মতোই, এই ক্ষেত্রে এটিপি অণুর সংশ্লেষণ রেডক্স প্রক্রিয়ার সাথে যুক্ত, যার ফলস্বরূপ ইলেকট্রনগুলি অক্সিজেনে স্থানান্তরিত হয়।
যখন নাইট্রাইট অক্সিডাইজ করা হয়, তখন বিপরীত পরিবহন প্রক্রিয়া একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেইলেকট্রন শৃঙ্খলে এর ইলেক্ট্রন অন্তর্ভুক্তি সরাসরি সাইটোক্রোমে (সি-টাইপ এবং/অথবা এ-টাইপ) ঘটে এবং এর জন্য যথেষ্ট পরিমাণে শক্তির প্রয়োজন হয়। ফলস্বরূপ, কেমোঅটোট্রফিক নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়াগুলি প্রয়োজনীয় শক্তির রিজার্ভের সাথে সম্পূর্ণরূপে সরবরাহ করা হয়, যা কার্বন ডাই অক্সাইড তৈরি এবং একীকরণের প্রক্রিয়ার জন্য ব্যবহৃত হয়।
নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়ার প্রকার
নাইট্রোব্যাকটেরিয়ার চারটি প্রজন্ম নাইট্রিফিকেশনের প্রথম ধাপে অংশ নেয়:
- নাইট্রোসোমোনাস;
- নাইট্রোসিস্টিস;
- নাইট্রোসোলুবাস;
- নাইট্রোসোস্পিরা।
যাইহোক, আপনি প্রস্তাবিত ছবিতে নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া দেখতে পাচ্ছেন (একটি মাইক্রোস্কোপের নীচে ছবি)।
পরীক্ষামূলকভাবে, তাদের মধ্যে এটি বেশ কঠিন, এবং প্রায়শই একটি সংস্কৃতিকে আলাদা করা সম্পূর্ণরূপে অসম্ভব, তাই তাদের বিবেচনা প্রধানত জটিল। তালিকাভুক্ত সমস্ত অণুজীবের আকার 2-2.5 মাইক্রন পর্যন্ত এবং তারা প্রধানত ডিম্বাকৃতি বা গোলাকার আকৃতির হয় (নাইট্রোস্পিরা বাদে, যা একটি লাঠির আকার ধারণ করে)। তারা ফ্ল্যাজেলার কারণে বাইনারি ফিশন এবং নির্দেশিত আন্দোলনে সক্ষম।
নাইট্রিফিকেশনের দ্বিতীয় পর্যায়ে অংশ নেয়:
- জেনাস নাইট্রোব্যাক্টর;
- নাইট্রোস্পিন প্রকার;
- নাইট্রোকোকাস।
Nitrbacter গণের ব্যাকটেরিয়ার সবচেয়ে অধ্যয়ন করা স্ট্রেন, এর আবিষ্কারক ভিনোগ্রাডস্কির নামে নামকরণ করা হয়েছে। এই নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়াগুলির নাশপাতি আকৃতির কোষ রয়েছে, যা একটি মোবাইল (ফ্ল্যাজেলামের কারণে) কন্যা কোষের গঠনের সাথে অঙ্কুর দ্বারা গুণিত হয়৷
ব্যাকটেরিয়ার গঠন
অধ্যয়ন করা নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়াগুলির অন্যান্য গ্রাম-নেতিবাচক অণুজীবের সাথে একই রকম সেলুলার গঠন রয়েছে৷ তাদের মধ্যে কিছু অভ্যন্তরীণ ঝিল্লির একটি মোটামুটি বিকশিত সিস্টেম রয়েছে যা কোষের কেন্দ্রে একটি স্ট্যাক তৈরি করে, অন্যদের মধ্যে তারা পরিধিতে বেশি অবস্থিত বা একটি কাপ আকারে একটি কাঠামো তৈরি করে, যার মধ্যে কয়েকটি পাতা রয়েছে। স্পষ্টতই, এই গঠনগুলির সাথে এনজাইমগুলি জড়িত যা নাইট্রিফায়ার দ্বারা নির্দিষ্ট স্তরগুলির জারণ প্রক্রিয়ার সাথে জড়িত৷
নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া খাদ্যের ধরন
নাইট্রোব্যাকটেরিয়া বাধ্যতামূলক অটোট্রফ, কারণ তারা বহিরাগত জৈব পদার্থ ব্যবহার করতে সক্ষম নয়। যাইহোক, কিছু জৈব যৌগ ব্যবহার করার জন্য নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়ার কিছু স্ট্রেইনের ক্ষমতা পরীক্ষামূলকভাবে দেখানো হয়েছে৷
এটি পাওয়া গেছে যে খামির অটোলাইসেট, সেরিন এবং গ্লুটামেট কম ঘনত্বে থাকা সাবস্ট্রেট নাইট্রোব্যাকটেরিয়ার বৃদ্ধিকে উদ্দীপিত করে। এটি নাইট্রাইটের উপস্থিতিতে এবং পুষ্টির মাধ্যমের অনুপস্থিতিতে উভয়ই ঘটে, যদিও প্রক্রিয়াটি অনেক ধীর। বিপরীতভাবে, নাইট্রাইটের উপস্থিতিতে, অ্যাসিটেটের অক্সিডেসন দমন করা হয়, তবে প্রোটিন, বিভিন্ন অ্যামিনো অ্যাসিড এবং অন্যান্য কোষীয় উপাদানগুলিতে এর কার্বনের অন্তর্ভুক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়।
একাধিক পরীক্ষা-নিরীক্ষার ফলস্বরূপ, তথ্য পাওয়া গেছে যে নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া এখনও হেটেরোট্রফিক পুষ্টিতে পরিবর্তন করতে পারে, কিন্তু এই ধরনের পরিস্থিতিতে তারা কতটা উৎপাদনশীল এবং কতক্ষণ থাকতে পারে তা দেখা বাকি। যতক্ষণ ডেটা যথেষ্টএই বিষয়ে চূড়ান্ত সিদ্ধান্তে আঁকতে বেমানান৷
আবাসস্থল এবং নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়ার গুরুত্ব
নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া হল কেমোঅটোট্রফ এবং প্রকৃতিতে ব্যাপকভাবে বিতরণ করা হয়। এগুলি সর্বত্র পাওয়া যায়: মাটি, বিভিন্ন স্তর, পাশাপাশি জলাশয়ে। তাদের অত্যাবশ্যক ক্রিয়াকলাপের প্রক্রিয়াটি প্রকৃতির সামগ্রিক নাইট্রোজেন চক্রে একটি দুর্দান্ত অবদান রাখে এবং প্রকৃতপক্ষে বিশাল অনুপাতে পৌঁছাতে পারে৷
উদাহরণস্বরূপ, আটলান্টিক মহাসাগর থেকে বিচ্ছিন্ন নাইট্রোসিস্টিস ওসানাসের মতো একটি অণুজীব বাধ্য হ্যালোফাইলের অন্তর্গত। এটি কেবল সমুদ্রের জলে বা এটি ধারণকারী স্তরগুলিতে থাকতে পারে। এই ধরনের অণুজীবের জন্য, শুধুমাত্র আবাসস্থলই গুরুত্বপূর্ণ নয়, পিএইচ এবং তাপমাত্রার মতো ধ্রুবকও গুরুত্বপূর্ণ।
সমস্ত পরিচিত নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া বাধ্যতামূলক অ্যারোব হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ। অ্যামোনিয়াম থেকে নাইট্রাস অ্যাসিড এবং নাইট্রাস অ্যাসিড থেকে নাইট্রিক অ্যাসিডকে অক্সিজেন করার জন্য তাদের অক্সিজেনের প্রয়োজন।
আবাসের শর্ত
আর একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় যা বিজ্ঞানীরা চিহ্নিত করেছেন তা হল যে স্থানে নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া বাস করে সেখানে জৈব পদার্থ থাকা উচিত নয়। তত্ত্বটি সামনে রাখা হয়েছিল যে এই অণুজীবগুলি, নীতিগতভাবে, বাইরে থেকে জৈব যৌগ ব্যবহার করতে পারে না। এমনকি তাদের বাধ্যতামূলক অটোট্রফ বলা হয়।
পরবর্তীকালে, নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়াগুলিতে গ্লুকোজ, ইউরিয়া, পেপটোন, গ্লিসারিন এবং অন্যান্য জৈব পদার্থের ক্ষতিকারক প্রভাব বারবার প্রমাণিত হয়েছিল, কিন্তু পরীক্ষাগুলি বন্ধ হয়নি।
নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া জন্য গুরুত্বমাটি
সম্প্রতি পর্যন্ত, এটা বিশ্বাস করা হয়েছিল যে নাইট্রিফায়ারগুলি মাটিতে উপকারী প্রভাব ফেলে, অ্যামোনিয়ামকে নাইট্রেটে ভেঙে এর উর্বরতা বাড়ায়। পরেরটি শুধুমাত্র গাছপালা দ্বারা শোষিত হয় না, তবে নিজে থেকেই নির্দিষ্ট খনিজগুলির দ্রবণীয়তা বাড়ায়।
যদিও, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, বৈজ্ঞানিক দৃষ্টিভঙ্গি পরিবর্তিত হচ্ছে। মাটির উর্বরতার উপর বর্ণিত অণুজীবের নেতিবাচক প্রভাব প্রকাশিত হয়েছিল। নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া, নাইট্রেট তৈরি করে, পরিবেশকে অম্লীয় করে তোলে, যা সর্বদা একটি ইতিবাচক জিনিস নয়, এবং নাইট্রেটের চেয়ে বেশি পরিমাণে অ্যামোনিয়াম আয়ন সহ মাটির স্যাচুরেশনকে উস্কে দেয়। অধিকন্তু, নাইট্রেটের N2 (ডিনাইট্রিফিকেশনের সময়) হ্রাস করার ক্ষমতা রয়েছে, যার ফলে মাটিতে নাইট্রোজেন হ্রাস পায়।
নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়ার বিপদ কি?
একটি জৈব স্তরের উপস্থিতিতে নাইট্রোব্যাকটেরিয়ার কিছু স্ট্রেন অ্যামোনিয়ামকে অক্সিডাইজ করতে পারে, হাইড্রোক্সিলামাইন গঠন করে এবং পরবর্তীকালে নাইট্রাইট এবং নাইট্রেট তৈরি করতে পারে। এছাড়াও, এই ধরনের প্রতিক্রিয়ার ফলে, হাইড্রোক্সামিক অ্যাসিড ঘটতে পারে। অধিকন্তু, অনেকগুলি ব্যাকটেরিয়া নাইট্রোজেন (অক্সিম, অ্যামাইনস, অ্যামাইডস, হাইড্রোক্সামেটস এবং অন্যান্য নাইট্রো যৌগ) ধারণ করে এমন বিভিন্ন যৌগের নাইট্রিফিকেশন প্রক্রিয়া চালায়।
নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে হেটারোট্রফিক নাইট্রিফিকেশনের স্কেল শুধুমাত্র বিশাল নয়, খুব ক্ষতিকারকও হতে পারে। বিপদটি এই সত্যের মধ্যে রয়েছে যে এই জাতীয় রূপান্তরের সময়, বিষাক্ত পদার্থ, মিউটাজেন এবং কার্সিনোজেনগুলির গঠন ঘটে। অতএব, বিজ্ঞানীরা ঘনিষ্ঠএই বিষয়ে অধ্যয়নরত কাজ করছেন৷
জৈবিক ফিল্টার যা সবসময় হাতে থাকে
নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া একটি বিমূর্ত ধারণা নয়, কিন্তু জীবনের একটি খুব সাধারণ রূপ। তাছাড়া, এগুলি প্রায়শই মানুষ ব্যবহার করে৷
উদাহরণস্বরূপ, এই ব্যাকটেরিয়া অ্যাকোয়ারিয়ামের জৈবিক ফিল্টারের অংশ। এই ধরনের পরিষ্কার করা কম ব্যয়বহুল এবং যান্ত্রিক পরিষ্কারের মতো শ্রমসাধ্য নয়, কিন্তু একই সময়ে নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়ার বৃদ্ধি এবং গুরুত্বপূর্ণ কার্যকলাপ নিশ্চিত করার জন্য কিছু শর্ত মেনে চলার প্রয়োজন হয়।
তাদের জন্য সবচেয়ে অনুকূল মাইক্রোক্লাইমেট হল পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা (এই ক্ষেত্রে জল) 25-26 ডিগ্রি সেলসিয়াস, অবিরাম অক্সিজেন সরবরাহ এবং জলজ উদ্ভিদের উপস্থিতি।
কৃষিতে নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া
ফলন বাড়ানোর জন্য, কৃষকরা নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়াযুক্ত বিভিন্ন সার ব্যবহার করে।
এই ক্ষেত্রে মাটির পুষ্টি নাইট্রোব্যাকটেরিয়া এবং অ্যাজোটোব্যাকটেরিয়া দ্বারা সরবরাহ করা হয়। এই ব্যাকটেরিয়া মাটি এবং জল থেকে প্রয়োজনীয় পদার্থ আহরণ করে, যা অক্সিডেশন প্রক্রিয়ার সময় যথেষ্ট পরিমাণে শক্তি তৈরি করে। এটি তথাকথিত কেমোসিন্থেসিস প্রক্রিয়া, যখন প্রাপ্ত শক্তি কার্বন ডাই অক্সাইড এবং জল থেকে জৈব উত্সের জটিল অণু তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়৷
এই অণুজীবগুলির তাদের পরিবেশ থেকে পুষ্টির প্রয়োজন হয় না - তারা নিজেরাই এগুলি তৈরি করতে পারে। সুতরাং, যদি সবুজ গাছপালা, যা অটোট্রফ, প্রয়োজনসূর্যালোক, তাহলে ব্যাকটেরিয়া নাইট্রিফাই করার জন্য এটি প্রয়োজনীয় নয়।
স্ব-পরিষ্কার মাটি
মাটি শুধুমাত্র গাছপালা নয়, অনেক জীবন্ত প্রাণীর বৃদ্ধি ও প্রজননের জন্য একটি আদর্শ স্তর। অতএব, এর স্বাভাবিক অবস্থা এবং ভারসাম্যপূর্ণ রচনা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ৷
এটা মনে রাখা উচিত যে নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া মাটির জৈবিক পরিস্কারও প্রদান করে। তারা, মাটি, জলাধার বা হিউমাসে থাকা, অ্যামোনিয়াকে রূপান্তরিত করে, যা অন্যান্য অণুজীব এবং বর্জ্য জৈব পদার্থ দ্বারা নিঃসৃত হয়, নাইট্রেটে (আরো সুনির্দিষ্টভাবে বলতে গেলে, নাইট্রিক অ্যাসিডের লবণে)। পুরো প্রক্রিয়াটি দুটি ধাপ নিয়ে গঠিত:
- নাইট্রাইট থেকে অ্যামোনিয়ার অক্সিডেশন।
- নাইট্রাইট থেকে নাইট্রেটের অক্সিডেশন।
একই সময়ে, প্রতিটি পর্যায় পৃথক ধরণের অণুজীব দ্বারা সরবরাহ করা হয়।
তথাকথিত দুষ্ট চক্র
পৃথিবীতে শক্তির সঞ্চালন এবং প্রাণের রক্ষণাবেক্ষণ সম্ভব হয় সমস্ত জীবের অস্তিত্বের কিছু নিয়ম মেনে চলার কারণে। প্রথম নজরে, কী ঝুঁকির মধ্যে রয়েছে তা বোঝা কঠিন, তবে আসলে সবকিছুই বেশ সহজ৷
আসুন একটি স্কুলের পাঠ্যবই থেকে নিচের ছবিটা কল্পনা করি:
- অজৈব পদার্থগুলি অণুজীব দ্বারা প্রক্রিয়াজাত করা হয় এবং এইভাবে উদ্ভিদের বৃদ্ধি ও পুষ্টির জন্য মাটিতে অনুকূল পরিস্থিতি তৈরি করে।
- এরা, পরিবর্তে, বেশিরভাগ তৃণভোজীদের জন্য শক্তির একটি অপরিহার্য উৎস।
- এই জীবন সংযোগের পরবর্তী শৃঙ্খল হল শিকারী, যার জন্য শক্তি হল,যথাক্রমে, তাদের তৃণভোজী প্রতিরূপ।
- লোকেরা শীর্ষ শিকারী হিসাবে পরিচিত, যার অর্থ আমরা উদ্ভিদ জগত এবং প্রাণীজগত উভয় থেকেই শক্তি পেতে পারি।
- এবং ইতিমধ্যে আমাদের নিজের জীবন, সেইসাথে সেই গাছপালা এবং প্রাণীগুলিও অণুজীবের জন্য একটি পুষ্টি উপাদান হিসাবে কাজ করে৷
এইভাবে, একটি দুষ্ট বৃত্ত পাওয়া যায়, ক্রমাগত কাজ করে এবং পৃথিবীর সমস্ত প্রাণের জন্য জীবন প্রদান করে। এই নীতিগুলি জানার পরে, প্রকৃতি এবং সমস্ত জীবের শক্তি কতটা বহুমুখী এবং প্রকৃতপক্ষে সীমাহীন তা কল্পনা করা কঠিন নয়৷
উপসংহার
এই নিবন্ধে, আমরা জীববিজ্ঞানে নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া কী সেই প্রশ্নের উত্তর দেওয়ার চেষ্টা করেছি। আপনি দেখতে পাচ্ছেন, এই অণুজীবের অত্যাবশ্যক কার্যকলাপ, কার্যকারিতা এবং প্রভাবের অকাট্য প্রমাণ থাকা সত্ত্বেও, এখনও অনেক বিতর্কিত বিষয় রয়েছে যার জন্য আরও পরীক্ষামূলক গবেষণা প্রয়োজন৷
নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া কেমোট্রফ হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। বিভিন্ন খনিজ তাদের জন্য শক্তির উৎস হিসেবে কাজ করে। তাদের আণুবীক্ষণিক আকার সত্ত্বেও, এই জীবন্ত প্রাণীগুলি তাদের চারপাশের বিশ্বে বিশাল প্রভাব ফেলে৷
আপনি জানেন, কেমোট্রফগুলি সাবস্ট্রেটে থাকা জৈব যৌগগুলিকে (মাটি বা জল) শোষণ করতে পারে না। বিপরীতে, তারা একটি জীবন্ত এবং কার্যকরী কোষ তৈরির জন্য বিল্ডিং উপাদান তৈরি করে৷
