பாக்டீரியாக்கள் உருவாக்கும் மின்சாரப் புரட்சி

• செப்டம்பர் 4, 1882 அன்று மின்சார யுகம் பிறந்தது. ‘எடிஸன் இல்லுமினேட்டிங் கம்பெனி’ மன்ஹாட்டனில் இருந்த தனது மின் நிலையத்தை இயக்க ஆரம்பித்தது அன்றுதான். தாமிர மின் கம்பிகள் உயிர் பெற்று, அருகில் உள்ள சில டஜன் கட்டிடங்களுக்கு மின்சாரத்தை விநியோகிக்க ஆரம்பித்தன.
• ஆனால், இயற்கைதான் மின் தொகுப்பை, அதுவும் பூமிக்கு அடியில் அமைந்த மின் தொகுப்பை, முதன்முதலில் கண்டுபிடித்தது என்று தற்போது தெரியவந்திருக்கிறது. என்ன ஒன்று, அவையெல்லாம் நுண்ணுயிரிகளால் அமைக்கப்பட்டவை; அவற்றைக் கொண்டு அந்த மின் கிருமிகள் மின்சாரத்தைக் கடத்திக்கொண்டிருந்தன.

மின்சாரக் கோள்

• மின் திறன் கொண்ட பாக்டீரியாவைப் பற்றி சில தசாப்தங்களுக்கு முன்பு அறிவியல் உலகில் யாருக்குமே தெரியாது. ஆனால், தற்போது அறிவியலாளர்களுக்கு இதைப் பற்றிய ஒரு வெளிச்சம் கிடைத்துள்ளது. இயற்கையான இந்த மின்சாரத்தை உலகின் பெரும்பாலான பகுதிகளிலிருந்தும், கடலின் அடிப்பகுதியிலிருந்தும் கண்டுபிடித்துக்கொண்டிருக்கிறார்கள்.
• இந்த இயற்கை மின்சாரம் ஒட்டுமொத்த சூழல் அமைப்பையும் மாற்றியமைத்து, புவியின் வேதிச்செயல்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துவதிலும் செல்வாக்கு செலுத்தக்கூடும் என்று கருதப்படுகிறது. “உண்மையில் நம்முடைய புவி ஒரு மின்சாரக் கோள்” என்கிறார் நுண்ணுயிரியலாளர் ஜான் ஸ்டோல்ஸ்.
• 1980-களில் பொடொமாக் நதியிலிருந்து ஸ்டோல்ஸின் சகாவான டெரெக் லவ்லி ஒரு நுண்ணுயிரியைத் தேடியெடுத்தார். அதை எப்படிப் புரிந்துகொள்வது என்றே அவர்களுக்குத் தெரியவில்லை. அந்த ஆய்வில் லவ்லிக்கு ஸ்டோல்ஸ் உதவியாக இருந்தார். ஜியோபாக்டர் மெட்டல்லிரெட்யூசென்ஸ் என்ற பெயருடைய அந்த நுண்ணுயிரி விசித்திரமான வளர்சிதை மாற்றத்தைக் கொண்டிருந்தது.
• நம்மைப் போலவே, ஜியோபாக்டெரும் கரிமச் சேர்மங்களையே உட்கொள்கின்றன. நமது செல்கள் அந்தச் சேர்மங்களைச் சிதைத்து சக்தியைப் பெறுவதுபோல், அந்த நுண்ணுயிரிகள் உதிரி எதிர்மின்னணுக்களை அகற்றி ஆக்ஸிஜன் அணுக்களுக்கு அனுப்புகின்றன, இதனால் நீர் மூலக்கூறுகள் உருவாகின்றன. ஆக்ஸிஜன் கிடைக்காத நதியின் அடிப்பகுதியில் இருப்பதால் ஜியோபாக்டெர் ஆக்ஸிஜனைப் பயன்படுத்த முடியாது.
• அதற்குப் பதிலாக ஜியோபாக்டெர் தனது எதிர்மின்னணுக்களைத் துரு என்று அழைக்கப்படும் இரும்பு ஆக்ஸைடுக்கு அனுப்புகிறது என்று லவ்லியும் அவரது சகாக்களும் கண்டுபிடித்திருக்கிறார்கள். இந்தச் செயல்பாட்டால் துருவானது மற்றுமொரு இரும்புச் சேர்மமான மேக்னெடைட்டாக (magnetite) மாறுகிறது. இந்தக் கண்டுபிடிப்பு அறிவியலாளர்களைக் குழப்பத்தில் ஆழ்த்தியது.
• மனிதர்களாகிய நாம் நமது செல்களில் ஆக்ஸிஜனை எடுத்துக்கொள்வது அதைப் பயன்படுத்திக் கொள்வதற்காக ஆனால், ஜியோபாக்டெர் துருவை இறக்குமதி செய்துகொள்வதில்லை. ஆக, அந்த நுண்ணுயிரி ஏதோ ஒரு வகையில் தன் செல்லில் உள்ள எதிர்மின்னணுக்களை வெளியே அனுப்பி துருத் துகள்களில் ஒட்ட வைக்க வேண்டும். எப்படி?

உயிருள்ள மின் கம்பி

• ஜியோபாக்டெர் தனது சுற்றுப்புறத்தில் துரு எங்கு இருந்தாலும் கண்டுபிடித்துவிடும் என்பதை 2000-களின் தொடக்கப் பகுதியில் லவ்லி குழுவினர் கண்டறிந்தனர். துரு இருந்தால் நுண்ணிய முடி போன்ற இழைகளைத் தன்னில் துளிர்க்கச் செய்து அந்த நுண்ணுயிரி எதிர்வினையாற்றும்.
• இந்த இழைகள் ஒவ்வொன்றும் உயிருள்ள மின் கம்பிகள் என்று லவ்லிக்குத் தோன்றியது. பாக்டீரியாவிலிருந்து எதிர்மின்னணுவானது மின் கம்பி வழியாகப் பாய்ந்து துருவைச் சென்றடையக்கூடும் என்று கருதினார் லவ்லி.
• மற்ற பாக்டீரியாக்களும் இது போன்று மின்சாரத்தோடு விளையாட சாத்தியம் இருக்கிறது என்பது இத்தகைய கண்டுபிடிப்புகளால் தெரியவருகிறது.
• நுண்ணுயிரிகளால் கட்டப்படும் முற்றிலும் மாறுபட்ட வேறொரு மின் கம்பி அமைப்பை 2000-களின் தொடக்கப் பகுதியில் டென்மார்க் நுண்ணுயிரியலாளர் பீட்டர் நீல்சன் கண்டறிந்தார். ஆர்ஹஸ் விரிகுடாவிலிருந்து சேற்று மண்ணைத் தோண்டியெடுத்து வந்து தனது ஆய்வகத்தில் வைத்து ஆய்வுசெய்தார். அந்தச் சேற்றின் அடிப்பகுதியில் துர்நாற்றம் வீசும் ஹைட்ரஜன் சல்ஃபைடு என்ற வாயு இருப்பதைக் கண்டார்.
• “சேற்றுக்கு அடியில் உள்ள பாக்டீரியாக்கள் ஆக்ஸிஜனின் உதவியின்றி ஹைட்ரஜன் சல்ஃபைடைச் சிதைக்கின்றன என்றால், அவை உபரி எதிர்மின்னணுக்களை உருவாக்கவும் வாய்ப்பிருக்கிறது.
• தங்கள் எதிர்மின்னணுக்களை அந்த பாக்டீரியாக்கள் கழித்துக்கட்டினால் மட்டுமே இப்படிப்பட்ட வினை நடக்க வாய்ப்பிருக்கிறது. ஒருவேளை, அந்த எதிர்மின்னணுக்களையெல்லாம் மேற்பரப்பில் உள்ள பாக்டீரியாக்களுக்கு அவை விநியோகிக்கக்கூடும். மின் கம்பிகள் வழியே இது நடைபெறலாம் என்று கற்பனை செய்து பார்த்தேன்” என்றார் நீல்ஸன்.
• நீல்ஸனும் அவருடைய சகாக்களும் மின் கம்பிகளைத் தேடினார்கள். அவர்களுக்குக் கிடைத்தும் விட்டது. ஒவ்வொரு கம்பியும் செங்குத்தாக சேற்றில் செல்பவை, இரண்டு அங்குல நீளம் கொண்டவை. ஒவ்வொன்றும் நாணயங்களை அடுக்கிவைத்தாற்போல் பல்லாயிரக்கணக்கான செல்களால் அடுக்கப்பட்டு உருவாக்கப்பட்டவை. மின்சாரத்தைக் கடத்தக்கூடிய புரத உறையை அந்த செல்கள் தங்களைச் சுற்றி உருவாக்கிக்கொள்கின்றன.

கேபிள் பாக்டீரியா

• சேற்றுக்கு அடியில் உள்ள பாக்டீரியாக்கள் ஹைட்ரஜன் சல்ஃபைடைச் சிதைக்கும்போது எதிர்மின்னணுக்களை வெளியிடுகின்றன.அந்த மின்னணுக்கள், உயிரி மின் கம்பிகள் வழியாக மேற்பரப்புக்குச் செல்கின்றன. அங்கே காத்திருக்கும் அதே மாதிரியான பாக்டீரியா, ஆனால் வேறுவிதமான வளர்சிதை மாற்றத்தைப் பயன்படுத்தி, அந்த எதிர்மின்னணுக்களைப் பயன்படுத்தி ஆக்ஸிஜனையும் ஹைட்ரஜனையும் இணைத்து நீரை உருவாக்குகின்றன.
• ‘கேபிள் பாக்டீரியா’ என்று அழைக்கப்படும் அது உலகெங்கும் காணப்படுகிறது. ஒரு அங்குலச் சேற்று மண்ணானது எட்டு மைல் நீளமுள்ள கம்பிகளை உள்ளடக்கக்கூடியது. மின் திறன் கொண்ட பாக்டீரியாக்கள் பல்கிப்பெருகிக் காணப்படுகின்றன. புவியின் மீது அவை பெரும் தாக்கம் செலுத்தக்கூடும் என்று இப்போது ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருதத் தொடங்கியுள்ளனர். கடல், வளிமண்டலம் ஆகியவற்றின் வேதிச்செயல்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கு மின் திறன் கொண்ட நுண்ணுயிரிகள் உதவிபுரியலாம் என்று சில ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருதுகிறார்கள்.
• மனிதர்கள் உருவாக்கும் மின் கம்பிகளைவிட பாக்டீரியாக்கள் உருவாக்கும் மின் கம்பிகளால் ஏற்படும் நன்மைகள் பல உண்டு. சுற்றுச்சூழலுக்கு அவை உகந்தவை என்பது அதில் ஒன்று. “ஏராளமான சக்தியைச் செலவிட்டு மோசமான வேதிப்பொருட்களைக் கொண்டுதான் மின்னணுச் சாதனங்களை உருவாக்குகிறோம். ஆனால், வீணானதும் அவையெல்லாம் மக்குவதேயில்லை” என்கிறார் லவ்லி.
• பாக்டீரியாவோ வெறும் சர்க்கரையிலிருந்துகூட மின் கம்பிகளை உருவாக்கி விடும். அந்த மின் கம்பிகளைத் தூக்கி எறிந்தால்கூட அவை மற்ற நுண்ணுயிரிகளுக்கு உணவாகும். “இந்த நுண்ணுயிரிகளைப் பற்றி அறிந்துகொள்ள வேண்டியது இன்னும் ஏராளம் இருக்கிறது. கண்டறியப்பட்டால் தொழில்நுட்பச் சாத்தியங்கள் பல நம் கண் முன்னால் விரியும்” என்கிறார் நீல்ஸன்.

நன்றி: இந்து தமிழ் திசை (16-07-2019)