लेख शोध विषय “उन्नत जैव सुधार प्रौद्योगिकी आरू सिंथेटिक कार्बनिक यौगिक (एसओसी) रीसाइक्लिंग प्रक्रिया” के हिस्सा छै । सभी 14 लेख देखें
कम आणविक भार वाला बहुचक्रीय सुगंधित हाइड्रोकार्बन (PAHs) जैना नेफ्थालीन आ प्रतिस्थापित नैफ्थालीन (मिथाइलनाफ्थालीन, नैफ्थोइक एसिड, 1-नफ्थाइल-एन-मिथाइलकार्बामेट, आदि) कें व्यापक रूप सं उपयोग विभिन्न उद्योगक मे कैल जायत छै आ जीवक कें लेल जीनोटोक्सिक, उत्परिवर्तन पैदा करय वाला आ/या कैंसर पैदा करय वाला छै. इ सिंथेटिक कार्बनिक यौगिक (एसओसी) या जेनोबायोटिक कें प्राथमिकता प्रदूषक मानल जायत छै आ वैश्विक पर्यावरण आ जनस्वास्थ्य कें लेल गंभीर खतरा पैदा करएयत छै. मानव गतिविधियक कें तीव्रता (जैना कोयला गैसीकरण, तेल शोधन, वाहन उत्सर्जन आ कृषि अनुप्रयोग) इ सर्वव्यापी आ लगातार यौगिक कें एकाग्रता, भाग्य आ परिवहन कें निर्धारित करयत छै. भौतिक आ रासायनिक उपचार/हटावय कें विधियक कें अलावा, जैव सुधार जैना हरित आ पर्यावरण कें अनुकूल प्रौद्योगिकी, जे पीओसी कें पूर्ण रूप सं अपघटित करय मे सक्षम सूक्ष्मजीवक कें उपयोग करय छै या ओकरा गैर-विषाक्त उप-उत्पाद मे बदलय मे सक्षम छै, एकटा सुरक्षित, लागत प्रभावी आ आशाजनक विकल्प कें रूप मे उभरल छै. मिट्टी कें सूक्ष्मजीवक मे प्रोटीओबैक्टीरिया (स्यूडोमोनास, स्यूडोमोनास, कोमामोनास, बर्कहोल्डेरिया, आ नियोस्फिंगोबैक्टीरियम), फर्मिक्यूट्स (बैसिलस आ पेनिबैसिलस), आ एक्टिनोबैक्टीरिया (रोडोकोकस आ आर्थ्रोबैक्टर) सं संबंधित विभिन्न जीवाणु प्रजातिक कें विभिन्न कार्बनिक यौगिक कें क्षय करय कें क्षमता कें प्रदर्शन करल गेल छै. चयापचय अध्ययन, जीनोमिक्स, आरू मेटाजीनोमिक विश्लेषण हमरा ई सरल जीवन रूपऽ म॑ मौजूद कैटाबोलिक जटिलता आरू विविधता क॑ समझै म॑ मदद करै छै, जेकरा कुशल जैव अपघटन लेली आरू लागू करलऽ जाब॑ सकै छै । पीएएच केरऽ दीर्घकालिक अस्तित्व के परिणामस्वरूप प्लाज्मिड, ट्रांसपोज़न, बैक्टीरियोफेज, जीनोमिक द्वीप, आरू एकीकृत संयुग्मित तत्व जैसनऽ आनुवंशिक तत्वऽ के उपयोग करी क॑ क्षैतिज जीन स्थानांतरण के माध्यम स॑ नवीन अपघटन फेनोटाइप के उदय होय गेलऽ छै । विशिष्ट आइसोलेट या मॉडल समुदायक (कंसोर्टियम) कें सिस्टम जीव विज्ञान आ आनुवंशिक इंजीनियरिंग समन्वयात्मक प्रभावक कें माध्यम सं इ पीएएच कें व्यापक, तेजी सं आ कुशल जैव सुधार कें सक्षम कयर सकय छै. एहि समीक्षा मे, हम विभिन्न चयापचय मार्ग आ विविधता, आनुवंशिक संरचना आ विविधता, आ नेफ्थालीन आ प्रतिस्थापित नेफ्थालीन-अपघटन बैक्टीरिया के कोशिकीय प्रतिक्रिया/अनुकूलन पर ध्यान केंद्रित करैत छी । अइ सं कुशल जैव सुधार कें लेल क्षेत्र अनुप्रयोग आ तनाव अनुकूलन कें लेल पारिस्थितिकी जानकारी उपलब्ध करायल जेतय.
उद्योगक (पेट्रोकेमिकल, कृषि, दवा, कपड़ा रंग, सौंदर्य प्रसाधन आदि) कें तेजी सं विकास वैश्विक आर्थिक समृद्धि आ जीवन स्तर मे सुधार मे योगदान देलक छै. ई घातीय विकास के परिणामस्वरूप बहुत संख्या म॑ सिंथेटिक कार्बनिक यौगिक (एसओसी) के उत्पादन होय ​​गेलऽ छै, जेकरऽ उपयोग विभिन्न उत्पाद के निर्माण म॑ करलऽ जाय छै । इ विदेशी यौगिक या एसओसी मे पॉलीसाइक्लिक एरोमेटिक हाइड्रोकार्बन (पीएएच), कीटनाशक, जड़ी-बूटी नाशक, प्लास्टिसाइजर, डाई, दवा, ऑर्गेनोफॉस्फेट, लौ निरोधक, वाष्पशील कार्बनिक विलायक आदि शामिल छै भौतिक रासायनिक गुण आरू सामुदायिक संरचना म॑ परिवर्तन के माध्यम स॑ विभिन्न जैवरूपऽ प॑ (पेट्री आरू अन्य, 2015; बर्नहार्ड आरू अन्य, 2017; सरकार आरू अन्य, 2020) । बहुत सं सुगंधित प्रदूषक कें बहुत सं अक्षुण्ण पारिस्थितिकी तंत्र/जैव विविधता हॉटस्पॉट (जैना कोरल रीफ, आर्कटिक/अंटार्कटिक बर्फ कें चादर, उच्च पहाड़ी झील, गहरे समुद्र कें तलछट आदि) पर मजबूत आ विनाशकारी प्रभाव पड़य छै (जोन्स 2010; बेयर एट अल. 2020; नॉर्डबोर्ग एट अल. 2020)। हाल के भूसूक्ष्मजीवविज्ञानी अध्ययनऽ स॑ पता चललै छै कि सिंथेटिक कार्बनिक पदार्थ (जैना सुगंधित प्रदूषक) आरू ओकरऽ व्युत्पन्न के कृत्रिम संरचना (निर्मित वातावरण) (जैना कि सांस्कृतिक धरोहर स्थल आरू ग्रेनाइट, पत्थर, लकड़ी आरू धातु स॑ बनलऽ स्मारक) के सतह प॑ जमा होय स॑ ओकरऽ अपघटन म॑ तेजी आबै छै (गैड २०१७; लियू एट अल. २०१८) । मानव गतिविधि वायु प्रदूषण आ जलवायु परिवर्तन कें माध्यम सं स्मारक आ भवनक कें जैविक क्षरण कें तेज आ खराब कयर सकय छै (लियू एट अल. 2020)। ई कार्बनिक दूषित पदार्थ वायुमंडल म॑ जलवाष्प के साथ प्रतिक्रिया करी क॑ संरचना प॑ बस जाय छै, जेकरा स॑ सामग्री के भौतिक आरू रासायनिक अपघटन होय ​​जाय छै । जैव अपघटन क॑ व्यापक रूप स॑ जीवित जीवऽ के कारण सामग्री केरऽ रूप आरू गुणऽ म॑ अवांछित परिवर्तन के रूप म॑ पहचानलऽ जाय छै जे ओकरऽ संरक्षण क॑ प्रभावित करै छै (पोचोन आरू जेटन, १९६७) । इ यौगिक कें आगू सूक्ष्मजीव क्रिया (चयापचय) संरचनात्मक अखंडता, संरक्षण प्रभावशीलता आ सांस्कृतिक मूल्य कें कम कयर सकय छै (गैड, 2017; लियू एट अल., 2018)। दोसरऽ तरफ, कुछ मामला म॑ ई संरचना के प्रति माइक्रोबियल अनुकूलन आरू प्रतिक्रिया फायदेमंद पाबै गेलऽ छै, कैन्हेंकि ई बायोफिल्म आरू अन्य सुरक्षात्मक पपड़ी बनाबै छै जे क्षय/अपघटन के दर क॑ कम करै छै (मार्टिनो, 2016) । अतः पत्थर, धातु आरू लकड़ी के स्मारकऽ लेली प्रभावी दीर्घकालिक टिकाऊ संरक्षण रणनीति के विकास लेली ई प्रक्रिया म॑ शामिल प्रमुख प्रक्रिया के गहन समझ के जरूरत छै । प्राकृतिक प्रक्रियाक (भूवैज्ञानिक प्रक्रिया, जंगल मे आग, ज्वालामुखी विस्फोट, पौधा आ जीवाणु प्रतिक्रिया) कें तुलना मे मानव गतिविधियक कें परिणामस्वरूप पारिस्थितिकी तंत्र मे बहुचक्रीय सुगंधित हाइड्रोकार्बन (पीएएच) आ अन्य जैविक कार्बन (ओसी) कें पैघ मात्रा मे रिलीज भ जायत छै. कृषि मे उपयोग कैल जाय वाला बहुत सं पीएएच (कीटनाशक आ कीटनाशक जेना डीडीटी, एट्राज़ीन, कार्बरिल, पेंटाकलोरोफिनोल, आदि), उद्योग (कच्चा तेल, तेल कीचड़/कचरा, पेट्रोलियम सं निकलल प्लास्टिक, पीसीबी, प्लास्टिसाइजर, डिटर्जेंट, कीटाणुनाशक, धूमनकारी, सुगंध आ संरक्षक), व्यक्तिगत देखभाल उत्पाद (सनस्क्रीन, कीटाणुनाशक, कीटनाशक आ बहुचक्रीय कस्तूरी) आ गोला-बारूद (विस्फोटक जैना 2,4,6-टीएनटी) संभावित जेनोबायोटिक छै जे ग्रहक कें स्वास्थ्य कें प्रभावित कयर सकय छै (स्रोगी, 2007; वामसी-कृष्ण आ फाले, 2008; पेट्री एट अल., 2015)। ई सूची क॑ विस्तारित करी क॑ पेट्रोलियम स॑ प्राप्त यौगिक (ईंधन तेल, चिकनाई, एस्फाल्टेन), उच्च आणविक भार वाला बायोप्लास्टिक, आरू आयनिक तरल पदार्थ (अमदे एट अल., 2015) शामिल करलऽ जाब॑ सकै छै । तालिका 1 मे विभिन्न सुगंधित प्रदूषक आ विभिन्न उद्योगक मे ओकर अनुप्रयोगक कें सूची देल गेल छै. हाल के वर्षो म॑ वाष्पशील कार्बनिक यौगिक के साथ-साथ कार्बन डाइऑक्साइड आरू अन्य ग्रीनहाउस गैसऽ के मानवजनित उत्सर्जन बढ़ना शुरू होय गेलऽ छै (द्वोराक आरू अन्य, 2017) । लेकिन मानवजनित प्रभाव प्राकृतिक प्रभाव स॑ काफी अधिक छै । एकरऽ अलावा, हमन॑ देखलऽ गेलऽ छै कि बहुत सारा एसओसी बहुत सारा पर्यावरणीय वातावरण म॑ बनलऽ रहै छै आरू बायोम प॑ प्रतिकूल प्रभाव वाला उभरतऽ प्रदूषक के रूप म॑ पहचानलऽ गेलऽ छै (चित्र १) । संयुक्त राज्य अमेरिका पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (USEPA) जैना पर्यावरण एजेंसीक कें साइटोटोक्सिक, जीनोटोक्सिक, म्यूटेजेनिक, आ कार्सिनोजेनिक गुणक कें कारण अइ मे सं बहुत सं प्रदूषक कें अपन प्राथमिकता सूची मे शामिल करल गेल छै. अइ कें लेल दूषित पारिस्थितिकी तंत्र सं अपशिष्ट उपचार/हटावय कें लेल सख्त निपटान नियम आ प्रभावी रणनीति कें आवश्यकता छै. विभिन्न भौतिक आ रासायनिक उपचार विधियक जेना पाइरोलिसिस, ऑक्सीडेटिव थर्मल ट्रीटमेंट, हवा वातन, लैंडफिलिंग, भस्मीकरण आदि अप्रभावी आ महग छै आ संक्षारक, विषाक्त आ उपचार मे कठिन उपोत्पाद पैदा करएयत छै. वैश्विक पर्यावरण जागरूकता बढ़ला के साथ, ई प्रदूषक आरू ओकरऽ व्युत्पन्न (जैना हैलोजनयुक्त, नाइट्रो, अल्काइल आरू/या मिथाइल) क॑ अपघटित करै म॑ सक्षम सूक्ष्मजीव बढ़तऽ ध्यान आकर्षित करी रहलऽ छै (फेनेल आरू अन्य, 2004; हरिताश आरू कौशिक, 2009; फाले आरू अन्य, 2020; सरकार आरू अन्य, 2020; श्वानेमैन एट अल।, 2020)। सुगंधित प्रदूषक कें हटावय कें लेल असगर या मिश्रित संस्कृतियक (कालोनी) मे इ देशी उम्मीदवार सूक्ष्मजीवक कें उपयोग सं पर्यावरण सुरक्षा, लागत, दक्षता, प्रभावशीलता, आ स्थायित्व कें मामला मे फायदा छै. शोधकर्ता प्रदूषक उपचार/हटाबै लेली एगो आशाजनक तकनीक के रूप म॑ विद्युत रासायनिक रेडॉक्स विधियऽ, यानी जैव विद्युत रासायनिक प्रणाली (बीईएस) के साथ सूक्ष्मजीव प्रक्रिया के एकीकरण के खोज भी करी रहलऽ छै (हुआंग एट अल., 2011) । बीईएस तकनीक न॑ अपनऽ उच्च दक्षता, कम लागत, पर्यावरण सुरक्षा, कमरा केरऽ तापमान संचालन, जैव संगत सामग्री, आरू मूल्यवान उप-उत्पाद (जैना, बिजली, ईंधन, आरू रसायन) क॑ बरामद करै के क्षमता के कारण बढ़त॑ ध्यान आकर्षित करलकै (पंत आरू अन्य, 2012; नजरी आरू अन्य, 2020) । उच्च-थ्रूपुट जीनोम अनुक्रमण आरू ओमिक्स उपकरण/विधि के आगमन स॑ विभिन्न डिग्रेडर सूक्ष्मजीवऽ के प्रतिक्रिया के आनुवंशिक नियमन, प्रोटीओमिक्स, आरू फ्लक्सोमिक्स के बारे म॑ बहुत नया जानकारी मिललऽ छै । सिस्टम जीव विज्ञान कें साथ इ उपकरणक कें संयोजन सं कुशल आ प्रभावी जैव अपघटन प्राप्त करय कें लेल सूक्ष्मजीवक (अर्थात, मेटाबोलिक डिजाइन) मे लक्ष्य कैटाबोलिक मार्गक कें चयन आ फाइन-ट्यूनिंग कें बारे मे हमर समझ मे आ बेसि वृद्धि भेल छै. उपयुक्त उम्मीदवार सूक्ष्मजीवक कें उपयोग करयत प्रभावी जैव सुधार रणनीतियक कें डिजाइन करय कें लेल, हमरा सूक्ष्मजीवक कें जैव रासायनिक क्षमता, चयापचय विविधता, आनुवंशिक संरचना, आ पारिस्थितिकी (ऑटोइकोलॉजी/सिनेकोलॉजी) कें समझय कें जरूरत छै.
चित्र 1. विभिन्न पर्यावरणीय वातावरण आ बायोटा कें प्रभावित करय वाला विभिन्न कारक कें माध्यम सं कम आणविक पीएएच कें स्रोत आ मार्ग. डैश रेखा पारिस्थितिकी तंत्र तत्वक कें बीच अंतःक्रियाक कें प्रतिनिधित्व करएयत छै.
अइ समीक्षा मे, हम चयापचय मार्ग आ विविधता, अपघटन मे शामिल एंजाइम, जीन संरचना/सामग्री आ विविधता, कोशिकीय प्रतिक्रिया आ जैव सुधार कें विभिन्न पहलुअक कें कवर करय वाला विभिन्न बैक्टीरियल आइसोलेट द्वारा सरल पीएएच जैना नेफ्थालीन आ प्रतिस्थापित नैफ्थालीन कें अपघटन कें आंकड़ा कें संक्षेप मे प्रस्तुत करय कें कोशिश करलक छै. जैव रासायनिक आ आणविक स्तर कें समझला सं ऐहन प्राथमिकता वाला प्रदूषक कें प्रभावी जैव सुधार कें लेल उपयुक्त मेजबान उपभेदक आ ओकर आगू कें आनुवंशिक इंजीनियरिंग कें पहचान करय मे मदद मिलतय. इ प्रभावी जैव सुधार कें लेल साइट-विशिष्ट बैक्टीरियल कंसोर्टियम कें स्थापना कें लेल रणनीति बनावा मे मदद करतय.
विषाक्त आरू खतरनाक सुगंधित यौगिक (हकल नियम 4n + 2π इलेक्ट्रॉन, n = 1, 2, 3, ... क॑ संतुष्ट करै वाला) केरऽ बड़ी संख्या म॑ मौजूदगी विभिन्न पर्यावरणीय माध्यम जैना कि हवा, मिट्टी, तलछट, आरू सतह आरू भूजल लेली गंभीर खतरा पैदा करै छै (पुग्लिसी एट अल., 2007) । ई यौगिकऽ म॑ एकल बेंजीन रिंग (मोनोसाइक्लिक) या कई बेंजीन रिंग (पॉलीसाइक्लिक) होय छै जे रेखीय, कोणीय या समूह रूप म॑ व्यवस्थित होय छै आरू उच्च नकारात्मक अनुनाद ऊर्जा आरू जड़ता (अक्रियता) के कारण वातावरण म॑ स्थिरता (स्थिरता/अस्थिरता) प्रदर्शित करै छै, जेकरऽ व्याख्या ओकरऽ जलभय आरू कम अवस्था स॑ करलऽ जाब॑ सकै छै । जब॑ सुगंधित अंगूठी क॑ आरू मिथाइल (-CH3), कार्बोक्जिल (-COOH), हाइड्रोक्सिल (-OH), या सल्फोनेट (-HSO3) समूहऽ स॑ बदललऽ जाय छै, त॑ ई अधिक स्थिर होय जाय छै, मैक्रोमोलेकुलस के प्रति मजबूत आत्मीयता होय छै आरू जैविक प्रणाली म॑ जैव संचयी होय जाय छै (Seo et al., 2009; Phale et al., 2020) । कुछ कम आणविक भार वाला बहुचक्रीय सुगन्धित हाइड्रोकार्बन (LMWAHs), जेना कि नेफ्थालीन आरू ओकरऽ व्युत्पन्न [मिथाइलनाफ्थालीन, नैफ्थोइक एसिड, नेफ्थालीनसल्फोनेट, आरू 1-नफ्थाइल एन-मिथाइलकार्बामेट (कार्बराइल)], क॑ अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी द्वारा प्राथमिकता वाला कार्बनिक प्रदूषक के सूची म॑ जीनोटोक्सिक, उत्परिवर्तन पैदा करय वाला, आ/अथवा कैंसर पैदा करय वाला (Cerniglia, 1984)। एनएम-पीएएच कें अइ वर्ग कें पर्यावरण मे रिलीज कें परिणामस्वरूप खाद्य श्रृंखला कें सब स्तर पर इ यौगिक कें जैव संचय भ सकय छै, जेकरा सं पारिस्थितिकी तंत्र कें स्वास्थ्य प्रभावित भ सकय छै (बिंकोवा एट अल., 2000; स्रोगी, 2007; क्विन एट अल., 2009)।
बायोटा कें लेल पीएएच कें स्रोत आ मार्ग मुख्य रूप सं प्रवासन आ विभिन्न पारिस्थितिकी तंत्र घटक जैना मिट्टी, भूजल, सतही जल, फसल आ वायुमंडल कें बीच अंतःक्रियाक कें माध्यम सं होयत छै (एरे आ एटकिन्सन, 2003)। चित्र 1 पारिस्थितिकी तंत्र मे विभिन्न कम आणविक भार वाला पीएएच कें अंतःक्रिया आ वितरण आ बायोटा/मानव संपर्क मे आवय कें ओकर मार्ग कें दर्शा रहल छै. वायु प्रदूषण कें परिणामस्वरूप आ वाहन उत्सर्जन, औद्योगिक निकास गैस (कोयला गैसीकरण, दहन आ कोक उत्पादन) आ ओकर जमाव कें प्रवासन (बहाव) कें माध्यम सं सतहक पर पीएएच जमा भ जायत छै. औद्योगिक गतिविधि जेना सिंथेटिक कपड़ा, रंग आ पेंट कें निर्माण; लकड़ीक संरक्षण; रबर प्रसंस्करण; सीमेंट निर्माण गतिविधि; कीटनाशक उत्पादन; आ कृषि अनुप्रयोग स्थलीय आ जलीय प्रणाली मे पीएएच कें प्रमुख स्रोत छै (बैमफोर्थ आ सिंगलटन, 2005; विक एट अल., 2011)। अध्ययनक सं पता चललै छै कि उपनगरीय आ शहरी क्षेत्रक, राजमार्गक कें पास, आ पैघ शहरक मे मिट्टी बिजली संयंत्रक, आवासीय ताप, हवा आ सड़क यातायात कें भार, आ निर्माण गतिविधियक सं उत्सर्जन कें कारण पॉलीसाइकिलिक सुगंधित हाइड्रोकार्बन (पीएएच) कें अधिक संवेदनशील छै (सुमन एट अल., 2016)। (2008) न॑ देखैलकै कि न्यू ऑरलियन्स, लुइसियाना, अमेरिका म॑ सड़कऽ के पास मिट्टी म॑ पीएएच 7189 μg/kg तलक छेलै, जबकि खुला जगह प॑ ई मात्र 2404 μg/kg छेलै । तहिना, अमेरिका केरऽ कई शहरऽ म॑ कोयला गैसीकरण स्थलऽ के पास के क्षेत्रऽ म॑ 300 μg/kg तलक के पीएएच केरऽ स्तर केरऽ रिपोर्ट करलऽ गेलऽ छै (कनली आरू हरयामा, 2000; बमफोर्थ आरू सिंगलटन, 2005) । भारतीय विभिन्न शहरक जेना दिल्ली (शर्मा आ अन्य, 2008), आगरा (दुबे आ अन्य, 2014), मुंबई (कुलकर्णी आ वेंकटरमन, 2000) आ विशाखापत्तनम (कुलकर्णी आ अन्य, 2014) कें मिट्टी मे पीएएच कें उच्च सांद्रता कें सूचना देल गेल छै. सुगन्धित यौगिक मिट्टी के कण, कार्बनिक पदार्थ आरू मिट्टी के खनिज प॑ अधिक आसानी स॑ सोखलऽ जाय छै, जेकरा स॑ पारिस्थितिकी तंत्र म॑ प्रमुख कार्बन सिंक बनी जाय छै (Srogi, 2007; Peng et al., 2008) । जलीय पारिस्थितिकी तंत्र मे पीएएच कें प्रमुख स्रोत वर्षा (गीला/शुष्क वर्षा आ जलवाष्प), शहरी अपवाह, अपशिष्ट जल कें निर्वहन, भूजल कें रिचार्ज आदि छै (स्रोगी, 2007)। अनुमान छै कि समुद्री पारिस्थितिकी तंत्र म॑ लगभग 80% पीएएच वर्षा, अवसादन, आरू अपशिष्ट निर्वहन स॑ प्राप्त होय छै (मोटेले-मैसेई आरू अन्य, 2006; स्रोगी, 2007) । सतही जल मे पीएएच कें अधिक सांद्रता या ठोस अपशिष्ट निपटान स्थल सं लीचैट अंततः भूजल मे लीक भ जायत छै, जे जनस्वास्थ्य कें लेल एकटा पैघ खतरा पैदा करयत छै, कियाकि दक्षिण आ दक्षिण पूर्व एशिया मे 70% सं बेसि आबादी भूजल पीयत छै (दत्तगुप्त एट अल., 2019)। दत्तागुप्त एट अल द्वारा एक ताजा अध्ययन। (2020) न॑ भारत केरऽ पश्चिम बंगाल स॑ नदी (32) आरू भूजल (235) के विश्लेषणऽ म॑ पालै छै कि अनुमानित 53% शहरी निवासी आरू 44% ग्रामीण निवासी (कुल 2 करोड़ निवासी) नैफ्थालीन (4.9–10.6 μg/L) आरू ओकरऽ व्युत्पन्न के संपर्क म॑ आबी सकै छै । विभेदक भूमि उपयोग पैटर्न आ बढ़ल भूजल निष्कर्षण कें उपपृष्ठ मे कम आणविक भार वाला पीएएच कें ऊर्ध्वाधर परिवहन (एडवेक्शन) कें नियंत्रित करय वाला मुख्य कारक मानल जायत छै. कृषि अपवाह, नगर निगम आ औद्योगिक अपशिष्ट जल कें निर्वहन, आ ठोस अपशिष्ट/कचरा कें निर्वहन नदी बेसिन आ सतह कें नीचे कें तलछट मे पीएएच सं प्रभावित पाएल गेल छै. वायुमंडलीय वर्षा पीएएच प्रदूषण कें आओर बढ़ाबैत छै. दुनिया भर मँ नदी/जल-विभाजन मँ पीएएच आरू ओकरऽ अल्काइल डेरिवेटिव (कुल 51) के उच्च सांद्रता के रिपोर्ट करलऽ गेलऽ छै, जेना कि फ्रेजर नदी, लौआन नदी, डेन्सो नदी, मिसौरी नदी, एनाकोस्टिया नदी, एब्रो नदी, आरू डेलावेयर नदी (युंकर आरू अन्य, 2002; मोटेले-मैसेई आरू अन्य, 2006; ली आरू अन्य, 2010; अमोआको एट अल., 2011; गंडक नदी बेसिन केरऽ तलछट म॑ नेफ्थालीन आरू फेनान्थ्रीन सबसें महत्वपूर्ण (70% नमूना म॑ पता चललै) पाबै गेलऽ छेलै (दत्तगुप्त आरू अन्य, 2019) । एतबे नै, अध्ययन स॑ पता चललै छै कि पीबै वाला पानी म॑ क्लोरीनीकरण स॑ अधिक जहरीला ऑक्सीजनयुक्त आरू क्लोरीनयुक्त पीएएच के निर्माण होय सकै छै (मनोली आरू समरा, १९९९) । दूषित मिट्टी, भूजल आ वर्षा सं पौधाक कें अवशोषण कें परिणामस्वरूप अनाज, फल आ सब्जी मे पीएएच जमा भ जायत छै (फिस्मेस एट अल., 2002)। बहुत सं जलीय जीव जेना मछली, सीप, सीपी आ झींगा दूषित भोजन आ समुद्री जल कें सेवन कें माध्यम सं, साथ ही ऊतक आ त्वचा कें माध्यम सं सेहो पीएएच सं दूषित भ जायत छै (मैके आ फ्रेजर, 2000)। खाना बनावा/प्रोसेसिंग कें तरीका जेना ग्रिल करनाय, भुननाय, धूम्रपान करनाय, तलानाय, सुखनाय, बेकिंग आ कोयला सं खाना बनानाय कें कारण सेहो भोजन मे काफी मात्रा मे पीएएच भ सकएय छै. इ काफी हद तइक धूम्रपान सामग्री कें चुनाव, फिनोलिक/सुगंधित हाइड्रोकार्बन सामग्री, खाना बनावा कें प्रक्रिया, हीटर कें प्रकार, नमी सामग्री, ऑक्सीजन आपूर्ति आ दहन तापमान पर निर्भर करय छै (Guillén et al., 2000; Gomes et al., 2013)। दूध मे पॉलीसाइक्लिक एरोमेटिक हाइड्रोकार्बन (पीएएच) कें सेहो अलग-अलग सांद्रता (0.75-2.1 मिलीग्राम/लीटर) मे पता चलल छै (गिरेली एट अल., 2014)। भोजन मे इ पीएएच कें संचय भोजन कें भौतिक रासायनिक गुणक पर सेहो निर्भर करय छै, जखन कि एकर विषाक्त प्रभाव शारीरिक कार्य, चयापचय गतिविधि, अवशोषण, वितरण आ शरीर कें वितरण सं संबंधित छै (मेचिनी एट अल., 2011)।
पॉलीसाइक्लिक एरोमेटिक हाइड्रोकार्बन (PAHs) केरऽ विषाक्तता आरू हानिकारक प्रभाव बहुत समय स॑ जानलऽ जाय रहलऽ छै (Cherniglia, 1984) । कम आणविक भार वाला बहुचक्रीय सुगंधित हाइड्रोकार्बन (LMW-PAHs) (दू सं तीन रिंग) सहसंयोजक रूप सं विभिन्न मैक्रोमोलेकुलस जेना डीएनए, आरएनए आ प्रोटीन सं जुड़ सकय छै आ कैंसर पैदा करय वाला छै (Santarelli et al., 2008) । अपनऽ जलभय प्रकृति के कारण ई लिपिड झिल्ली द्वारा अलग होय जाय छै । मनुष्य म॑ साइटोक्रोम पी४५० मोनोऑक्सीजनेज पीएएच क॑ ऑक्सीकरण करी क॑ एपोक्साइड म॑ बदली दै छै, जेकरा म॑ स॑ कुछ बहुत प्रतिक्रियाशील होय छै (जैना, बेडियोल इपोक्साइड) आरू सामान्य कोशिका क॑ घातक कोशिका म॑ बदलै के कारण बनी सकै छै (मार्स्टन एट अल., २००१) । एकरऽ अलावा पीएएच केरऽ परिवर्तन उत्पाद जेना कि क्विनोन, फिनोल, इपोक्साइड, डायोल आदि मूल यौगिकऽ के तुलना म॑ अधिक विषाक्त होय छै । किछु पीएएच आ ओकर चयापचय मध्यवर्ती चयापचय मे हार्मोन आ विभिन्न एंजाइम कें प्रभावित कयर सकय छै, जेकरा सं विकास, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र, प्रजनन आ प्रतिरक्षा प्रणाली कें प्रतिकूल रूप सं प्रभावित भ सकय छै (स्वेथा आ फाले, 2005; वामसी-कृष्ण आ अन्य, 2006; ऊस्टिंग आ अन्य, 2008)। कम आणविक भार वाला पीएएच कें अल्पकालिक संपर्क मे आवा सं दमा कें रोगी मे फेफड़ा कें कार्यक्षमता आ थ्रोम्बोसिस मे कमी आ त्वचा, फेफड़ा, मूत्राशय आ जठरांत्र संबंधी कैंसर कें खतरा बढ़एय कें रिपोर्ट कैल गेल छै (Olsson et al., 2010; Diggs et al., 2011)। पशुअक कें अध्ययन सं इहो पता चलल छै कि पीएएच कें संपर्क मे आवा सं प्रजनन कार्य आ विकास पर प्रतिकूल प्रभाव पड़य सकय छै आ मोतियाबिंद, गुर्दा आ यकृत कें नुकसान, आ पीलिया भ सकय छै. विभिन्न पीएएच जैव परिवर्तन उत्पाद जेना कि डायोल, इपोक्साइड, क्विनोन आरू फ्री रेडिकल्स (कैटशियम) डीएनए एड्यूक्ट बनाबै के काम करलऽ गेलऽ छै । स्थिर एड्यूक्ट डीएनए प्रतिकृति मशीनरी में बदलाव करय वाला देखल गेल अछि, जखन कि अस्थिर एड्यूक्ट डीएनए के डिप्यूरिनेट क सकैत अछि (मुख्य रूप सं एडेनिन आ कखनो काल गुआनिन में); दुनू त्रुटि उत्पन्न क सकैत अछि जे उत्परिवर्तन के कारण बनैत अछि (Schweigert et al. 2001) । एकरऽ अतिरिक्त, क्विनोन (बेन्जो-/पैन-) प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजाति (आरओएस) पैदा करी सकै छै, जेकरा स॑ डीएनए आरू अन्य मैक्रोमोलेकुलस क॑ घातक नुकसान पहुँचै छै, जेकरा स॑ ऊतकऽ के कार्य/जीवनक्षमता प्रभावित होय छै (ईवा आरू दनुता २०१७) । पाइरीन, बाइफेनिल आ नेफ्थालीन कें कम सांद्रता कें पुरानी संपर्क मे रहला सं प्रयोगात्मक जानवरक मे कैंसर पैदा होय कें रिपोर्ट कैल गेल छै (डिग्स एट अल. 2012)। एकर घातक विषाक्तता कें कारण प्रभावित/दूषित स्थानक सं इ पीएएच कें साफ करनाय/हटानाय प्राथमिकता छै.
दूषित स्थल/वातावरण सं पीएएच कें हटावय कें लेल विभिन्न भौतिक आ रासायनिक विधियक कें उपयोग कैल गेल छै. भस्म करनाय, डिक्लोरीनेशन, यूवी ऑक्सीकरण, फिक्सेशन, आ विलायक निष्कर्षण जैना प्रक्रियाक कें बहुत नुकसान छै, जइ मे जहरीला उपोत्पादक कें निर्माण, प्रक्रिया जटिलता, सुरक्षा आ नियामक मुद्दा, कम दक्षता, आ उच्च लागत शामिल छै. लेकिन सूक्ष्मजीव जैव अपघटन (जकरा जैव सुधार कहल जाय छै) एकटा आशाजनक वैकल्पिक तरीका छै जेकरा मे शुद्ध संस्कृति या कॉलोनी कें रूप मे सूक्ष्मजीवक कें उपयोग शामिल छै. भौतिक आ रासायनिक विधियक कें तुलना मे इ प्रक्रिया पर्यावरण कें अनुकूल, गैर-आक्रामक, लागत प्रभावी आ टिकाऊ छै. जैव सुधार प्रभावित स्थल (स्थान पर) या विशेष रूप सं तैयार स्थल (स्थान पर) पर कैल जा सकय छै आ अइ कें लेल पारंपरिक भौतिक आ रासायनिक विधियक कें अपेक्षा एकटा बेसि टिकाऊ सुधार विधि मानल जायत छै (जुहाज आ नायडू, 2000; आंद्रेओनी आ जियानफ्रेडा, 2007; मेघराज एट अल., 2011; फाले एट अल., 2020; सरकार एट अल., 2020)।
सुगन्धित प्रदूषक कें अपघटन मे शामिल सूक्ष्मजीव चयापचय चरणक कें समझनाय पारिस्थितिकी आ पर्यावरणीय स्थायित्व कें लेल भारी वैज्ञानिक आ आर्थिक प्रभाव डालय छै. अनुमानित 2.1×1018 ग्राम कार्बन (C) दुनिया भर म॑ तलछट आरू कार्बनिक यौगिक (अर्थात, तेल, प्राकृतिक गैस, आरू कोयला, यानी जीवाश्म ईंधन) म॑ संग्रहित छै, जे वैश्विक कार्बन चक्र म॑ महत्वपूर्ण योगदान दै छै । लेकिन, तेजी स॑ औद्योगीकरण, जीवाश्म ईंधन निष्कर्षण, आरू मानव गतिविधि ई स्थलमंडलीय कार्बन जलाशयऽ क॑ खतम करी रहलऽ छै, जेकरा स॑ लगभग ५.५×१०१५ ग्राम कार्बनिक कार्बन (प्रदूषक के रूप म॑) सालाना वायुमंडल म॑ छोड़लऽ जाय रहलऽ छै (गोंजालेज-गया एट अल., २०१९) । ई जैविक कार्बन केरऽ अधिकांश भाग अवसादन, परिवहन आरू अपवाह के माध्यम स॑ स्थलीय आरू समुद्री पारिस्थितिकी तंत्र म॑ प्रवेश करै छै । एकर अलावा जीवाश्म ईंधन सं प्राप्त नव सिंथेटिक प्रदूषक, जेना प्लास्टिक, प्लास्टिसाइजर आ प्लास्टिक स्टेबलाइजर (फ्थालेट आ ओकर आइसोमर) समुद्री, मिट्टी आ जलीय पारिस्थितिकी तंत्र आ ओकर बायोटा कें गंभीर रूप सं प्रदूषित करएयत छै, जेकरा सं वैश्विक जलवायु जोखिम बढ़एयत छै. उत्तरी अमेरिका आरू दक्षिण पूर्व एशिया के बीच प्रशांत महासागर म॑ विभिन्न प्रकार के माइक्रोप्लास्टिक, नैनोप्लास्टिक, प्लास्टिक के टुकड़ा आरू ओकरऽ जहरीला मोनोमर उत्पाद जे पॉलीइथिलीन टेरेफ्थालेट (पीईटी) स॑ प्राप्त होय छै, जमा होय गेलऽ छै, जेकरा स॑ “ग्रेट प्रशांत कचरा पैच” बनलऽ छै, जेकरा स॑ समुद्री जीवन क॑ नुकसान पहुँचै छै (न्यूवेल एट अल., 2020) । वैज्ञानिक अध्ययन सं साबित भेल छै कि कोनों भौतिक या रासायनिक तरीका सं ऐहन प्रदूषक/कचरा कें हटानाय संभव नहि छै. अइ संदर्भ मे सब सं उपयोगी सूक्ष्मजीव ओ छै जे प्रदूषक कें ऑक्सीडेटिव रूप सं कार्बन डाइऑक्साइड, रासायनिक ऊर्जा आ अन्य गैर-विषाक्त उप-उत्पादक मे चयापचय करय मे सक्षम छै जे अंततः अन्य पोषक तत्व चक्र प्रक्रिया (एच, ओ, एन, एस, पी, एफई, आदि) मे प्रवेश करय छै. अइ प्रकार, सुगंधित प्रदूषक खनिजीकरण कें सूक्ष्मजीव पारिस्थितिकी शरीर विज्ञान आ ओकर पर्यावरण नियंत्रण कें समझना सूक्ष्मजीव कार्बन चक्र, शुद्ध कार्बन बजट आ भविष्य कें जलवायु जोखिम कें आकलन कें लेल महत्वपूर्ण छै. पर्यावरण स॑ ऐन्हऽ यौगिक क॑ हटाबै के तत्काल जरूरत क॑ देखत॑ हुअ॑ स्वच्छ तकनीक प॑ केंद्रित विभिन्न इको-उद्योग सामने ऐलऽ छै । वैकल्पिक रूप सं, पारिस्थितिकी तंत्र मे जमा औद्योगिक अपशिष्ट/अपशिष्ट रसायनक कें मूल्यांकन (अर्थात अपशिष्ट सं धन कें दृष्टिकोण) कें परिपत्र अर्थव्यवस्था आ सतत विकास लक्ष्य कें स्तंभक मे सं एक मानल जायत छै (क्लोज एट अल., 2012)। अतः ऐन्हऽ सुगंधित प्रदूषकऽ के प्रभावी ढंग स॑ हटाबै आरू जैव-उपचार लेली ई संभावित अपघटन उम्मीदवारऽ के चयापचय, एंजाइमी आरू आनुवंशिक पहलू क॑ समझना सबसें महत्वपूर्ण छै ।
अनेक सुगन्धित प्रदूषकऽ म॑ स॑ हम्मं॑ कम आणविक भार वाला पीएएच जेना कि नेफ्थालीन आरू प्रतिस्थापित नैफ्थालीन प॑ विशेष ध्यान दै छियै । इ यौगिक पेट्रोलियम सं प्राप्त ईंधन, कपड़ा रंग, उपभोक्ता उत्पाद, कीटनाशक (पतंगनाशक आ कीटनाशक), प्लास्टिसाइजर आ टैनिन कें प्रमुख घटक छै आ अइ कें लेल बहुत सं पारिस्थितिकी तंत्र मे व्यापक रूप सं फैलल छै (प्रियस एट अल., 2003)। हाल केरऽ रिपोर्ट जलभृत तलछट, भूजल आरू भू-पृष्ठीय मिट्टी, वाडोज क्षेत्र आरू नदी केरऽ तल म॑ नैफ्थालीन केरऽ सांद्रता के संचय प॑ प्रकाश डालै छै, जेकरा स॑ पर्यावरण म॑ एकरऽ जैव संचय के संकेत मिलै छै (दत्तगुप्त आरू अन्य, 2019, 2020) । तालिका 2 मे नेफ्थालीन आ ओकर व्युत्पन्नक कें भौतिक रासायनिक गुण, अनुप्रयोग आ स्वास्थ्य प्रभावक कें सारांश देल गेल छै. अन्य उच्च आणविक भार वाला पीएएच कें तुलना मे, नेफ्थालीन आ ओकर व्युत्पन्न कम जलभय, अधिक जल-घुलनशील आ पारिस्थितिकी तंत्र मे व्यापक रूप सं वितरित छै, अइ कें लेल एकर उपयोग अक्सर पीएएच कें चयापचय, आनुवंशिकी आ चयापचय विविधता कें अध्ययन कें लेल मॉडल सब्सट्रेट कें रूप मे कैल जायत छै. एकटा पैघ संख्या मे सूक्ष्मजीव नेफ्थालीन आ ओकर व्युत्पन्न कें चयापचय करय मे सक्षम छै, आ ओकर चयापचय मार्ग, एंजाइम आ नियामक विशेषताक कें बारे मे व्यापक जानकारी उपलब्ध छै (Mallick et al., 2011; Phale et al., 2019, 2020)। एकरऽ अलावा नेफ्थालीन आरू ओकरऽ व्युत्पन्न क॑ एकरऽ उच्च प्रचुरता आरू जैव उपलब्धता के कारण पर्यावरण प्रदूषण के आकलन लेली प्रोटोटाइप यौगिक के रूप म॑ नामित करलऽ गेलऽ छै । अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी केरऽ अनुमान छै कि सिगरेट केरऽ धुँआ स॑ नैफ्थालीन केरऽ औसत स्तर ५.१९ μg प्रति घन मीटर, मुख्य रूप स॑ अपूर्ण दहन स॑, आरू साइडस्ट्रीम केरऽ धुँआ स॑ ७.८ स॑ ४६ μg होय छै, जबकि क्रियोसोट आरू नेफ्थालीन केरऽ संपर्क म॑ आबै स॑ १०० स॑ १०,००० गुना अधिक होय छै (Preuss et al. 2003 मे भेल। विशेष रूप सं नेफ्थालीन मे प्रजाति-, क्षेत्र-, आ लिंग-विशिष्ट श्वसन विषाक्तता आ कैंसर पैदा करय वाला पाओल गेल छै. जानवरऽ के अध्ययन के आधार प॑ इंटरनेशनल एजेंसी फॉर रिसर्च ऑन कैंसर (IARC) न॑ नेफ्थालीन क॑ “संभावित मानव कैंसर पैदा करै वाला” (समूह 2B)1 के रूप म॑ वर्गीकृत करलकै । प्रतिस्थापित नेफ्थालीन कें संपर्क मे आवा सं, मुख्य रूप सं साँस लेनाय या पैरेन्टेरल (मौखिक) प्रशासन सं, फेफड़ाक कें ऊतकक कें चोट लगएयत छै आ चूहा आ चूहाक मे फेफड़ाक कें ट्यूमर कें घटना बढ़एयत छै (राष्ट्रीय विष विज्ञान कार्यक्रम 2) । तीव्र प्रभाव मे मतली, उल्टी, पेट दर्द, दस्त, माथ दर्द, भ्रम, भरपूर पसीना, बुखार, टैचीकार्डिया आदि शामिल अछि.दोसर दिस, व्यापक स्पेक्ट्रम वाला कार्बामेट कीटनाशक कार्बेरिल (1-नैफ्थाइल एन-मिथाइलकार्बामेट) जलीय अकशेरूकी जीव, उभयचर, मधुमक्खी आ मनुष्य आरू एसिटाइलकोलाइनएस्टरेज क॑ रोक॑ वाला देखलऽ गेलऽ छै जेकरा स॑ लकवा पैदा होय छै (Smulders et al., 2003; Bulen and Distel, 2011) । अतः दूषित वातावरण मे जैव सुधार रणनीति विकसित करय कें लेल सूक्ष्मजीवक कें अपघटन, आनुवंशिक नियमन, एंजाइमी आ कोशिकीय प्रतिक्रियाक कें तंत्र कें समझनाय बहुत महत्वपूर्ण छै.
तालिका 2. नेफ्थालीन आ ओकर व्युत्पन्न कें भौतिक रासायनिक गुण, उपयोग, पहचान विधियक आ संबद्ध बीमारियक कें विस्तृत जानकारी.
प्रदूषित आला म॑, हाइड्रोफोबिक आरू लिपोफिलिक सुगंधित प्रदूषक पर्यावरण माइक्रोबायोम (समुदाय) प॑ कई तरह के कोशिकीय प्रभाव पैदा करी सकै छै, जेना कि झिल्ली केरऽ तरलता, झिल्ली पारगम्यता, लिपिड द्विपरत सूजन, ऊर्जा हस्तांतरण म॑ बाधा (इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला/प्रोटॉन प्रेरक बल), आरू झिल्ली स॑ जुड़लऽ प्रोटीनऽ के गतिविधि (Sikkema et al.,) के गतिविधि (Sikkema et al., 1995)। एकरऽ अलावा, कुछ घुलनशील मध्यवर्ती जैना कि कैटेकोल आरू क्विनोन प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजाति (ROS) पैदा करै छै आरू डीएनए आरू प्रोटीन के साथ एड्यूक्ट बनाबै छै (Penning et al., 1999) । अइ प्रकार, पारिस्थितिकी तंत्र मे ऐहन यौगिक कें प्रचुरता सूक्ष्मजीव समुदायक पर चयनात्मक दबाव डालय छै ताकि ओ विभिन्न शारीरिक स्तरक पर कुशल अपघटनकारी बनय, जइ मे अवशोषण/परिवहन, अंतःकोशिकीय परिवर्तन, आत्मसात/उपयोग, आ डिब्बाबंदी शामिल छै.
राइबोसोमल डाटाबेस प्रोजेक्ट-II (आरडीपी-II) केरऽ खोज म॑ पता चललै कि नेफ्थालीन या ओकरऽ व्युत्पन्न स॑ दूषित मीडिया या संवर्धन संस्कृति स॑ कुल ९२६ बैक्टीरिया प्रजाति अलग करलऽ गेलऽ छै । प्रोटीओबैक्टीरिया समूह म॑ सबस॑ अधिक प्रतिनिधि (n = 755) छेलै, ओकरऽ बाद फर्मिक्यूट्स (52), बैक्टीरोइडेट्स (43), एक्टिनोबैक्टीरिया (39), टेनेरिक्यूट्स (10), आरू अवर्गीकृत बैक्टीरिया (8) (चित्र 2) छेलै । γ-प्रोटीओबैक्टीरिया (स्यूडोमोनाडेल्स आरू ज़ैन्थोमोनाडेल्स) के प्रतिनिधि उच्च जी+सी सामग्री (54%) वाला सब ग्राम-नकारात्मक समूहऽ प॑ हावी छेलै, जबकि क्लोस्ट्रिडियल्स आरू बेसिलेल्स (30%) कम जी+सी सामग्री वाला ग्राम-पॉजिटिव समूह छेलै । स्यूडोमोनास (सब सं बेसी संख्या, 338 प्रजाति) कें विभिन्न प्रदूषित पारिस्थितिकी तंत्र (कोयला टार, पेट्रोलियम, कच्चा तेल, कीचड़, तेल रिसाव, अपशिष्ट जल, जैविक अपशिष्ट आ लैंडफिल) कें साथ-साथ अक्षुण्ण पारिस्थितिकी तंत्र (मिट्टी, नदी, तलछट आ भूजल) मे नेफ्थालीन आ ओकर मिथाइल डेरिवेटिव कें अपघटन करय मे सक्षम होय कें सूचना देल गेल छै. (चित्र 2)। एतबे नै, ई क्षेत्रऽ म॑ स॑ कुछ के संवर्धन अध्ययन आरू मेटाजीनोमिक विश्लेषण स॑ पता चललै कि असंस्कृत लेजिओनेला आरू क्लोस्ट्रिडियम प्रजाति म॑ अपघटन क्षमता भी होय सकै छै, जे नया मार्ग आरू चयापचय विविधता के अध्ययन लेली ई बैक्टीरिया क॑ संवर्धित करै के जरूरत के संकेत दै छै ।
चित्र 2. नेफ्थालीन आ नेफ्थालीन व्युत्पन्न सं दूषित वातावरण मे जीवाणु प्रतिनिधियक कें वर्गीकरण विविधता आ पारिस्थितिक वितरण.
विभिन्न सुगन्धित हाइड्रोकार्बन-अपघटन करय वाला सूक्ष्मजीवऽ म॑ स॑ अधिकांश कार्बन आरू ऊर्जा के एकमात्र स्रोत के रूप म॑ नेफ्थालीन क॑ अपघटन करै म॑ सक्षम छै । नेफ्थालीन चयापचय म॑ शामिल घटना के क्रम के वर्णन स्यूडोमोनास एसपी के लेलऽ करलऽ गेलऽ छै । (उपभेद: एनसीआईबी 9816-4, जी 7, एके-5, पीएमडी-1 आरू सीएसवी86), स्यूडोमोनास स्टुट्जरी एएन10, स्यूडोमोनास फ्लोरोसेंस पीसी20 आरू अन्य उपभेद (एनडी6 आरू एएस1) (महाजन एट अल., 1994; रेसनिक एट अल., 1996; एनवेलर एट अल., 2000; बासु एट अल., 2003; नेफ्थालीन क॑ सिस-नैफ्थालीनडायोल (चित्र 3) म॑ बदली क॑ एक डिहाइड्रोजनेज द्वारा 1,2-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीन म॑ बदललऽ जाय छै 2-हाइड्रोक्सीक्रोमीन-2-कार्बोक्जिलिक एसिड एंजाइमी सिस-ट्रांस आइसोमराइजेशन स॑ ट्रांस-ओ-हाइड्रोक्सीबेन्जाइलीनपाइरुवेट पैदा होय छै, जे हाइड्रेटेज एल्डोलेज द्वारा विच्छेदित होय क॑ सैलिसिलिक एल्डीहाइड आरू पाइरुवेट होय जाय छै कार्बनिक एसिड पाइरुवेट नैफ्थालीन कार्बन कंकाल स॑ प्राप्त पहलऽ C3 यौगिक छेलै आरू एकरऽ अलावा केंद्रीय कार्बन मार्ग म॑ निर्देशित होय जाय छै । NAD+-निर्भर सैलिसिलल्डीहाइड डिहाइड्रोजनेज एहि चरण मे चयापचय कें नेफ्थालीन कें अपघटन कें “ऊपर कें मार्ग” कहल जायत छै नेफ्थालीन 2,3-डाइऑक्सीजनेज द्वारा 2,3-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीन बनाबै लेली शुरू करलऽ जाय छै (Annweiler et al., 2000) ।
चित्र 3. नेफ्थालीन, मिथाइलनाफ्थालीन, नैफ्थोइक एसिड, आ कार्बेरिल अपघटन के मार्ग | वृत्त संख्या नैफ्थालीन आरू ओकरऽ व्युत्पन्न केरऽ क्रमिक रूप स॑ बाद केरऽ उत्पाद म॑ बदलै लेली जिम्मेदार एंजाइमऽ के प्रतिनिधित्व करै छै । 1 — नेफ्थालीन डाइऑक्सीजनेज (एनडीओ); 2, सिस-डाइहाइड्रोडायल डिहाइड्रोजनेज; 3, 1,2-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीन डाइऑक्सीजनेज; 4, 2-हाइड्रोक्सीक्रोमीन-2-कार्बोक्जिलिक एसिड आइसोमेरेज़; 5, ट्रांस-ओ-हाइड्रोक्सीबेन्जाइलडेनपाइरुवेट हाइड्रेटेज एल्डोलेज; 6, सैलिसिलएलडीहाइड डिहाइड्रोजनेज; 7, सैलिसिलेट 1-हाइड्रोक्सिलेज; 8, कैटेकोल 2,3-डाइऑक्सीजनेज (C23DO); 9, 2-हाइड्रोक्सीम्यूकोनेट सेमीएल्डीहाइड डिहाइड्रोजनेज; 10, 2-ऑक्सोपेंट-4-एनोएट हाइड्रेटेज; 11, 4-हाइड्रोक्सी-2-ऑक्सोपेन्टानोएट एल्डोलेज; 12, एसीटाल्डीहाइड डिहाइड्रोजनेज; 13, कैटेकोल-1,2-डाइऑक्सीजनेज (C12DO); 14, म्यूकोनेट साइक्लोआइसोमेरेज; 15, म्यूकोनोलैक्टोन डेल्टा-आइसोमेरेज; 16, β-कीटोएडिपेटनोलैक्टोन हाइड्रोलेज; 17, β-कीटोएडिपेट सुक्सिनिल-कोए ट्रांसफरेज़; 18, β-कीटोएडिपेट-कोए थायोलेज; 19, succinyl-CoA: एसिटाइल-CoA succinyltransferase; 20, सैलिसिलेट 5-हाइड्रोक्सिलेज; 21 – जेनटिसेट 1,2-डाइऑक्सीजनेज (जीडीओ); 22, maleylpyruvate आइसोमेरेज़; 23, फ्यूमारिलपाइरुवेट हाइड्रोलेज; 24, मिथाइलनाफ्थालीन हाइड्रोक्सिलेज (एनडीओ); 25, हाइड्रोक्सीमिथाइलनाफ्थालीन डिहाइड्रोजनेज; 26, नेफ्थाल्डीहाइड डिहाइड्रोजनेज; 27, 3-फॉर्माइलसैलिसिलिक एसिड ऑक्सीडेज; 28, हाइड्रोक्सीसोफ्थालेट डिकार्बोक्जिलेज; 29, कार्बेरिल हाइड्रोलेज (सीएच); 30, 1-नफ्थोल-2-हाइड्रोक्सिलेज।
जीव आरू ओकरऽ आनुवंशिक बनावट के आधार प॑, परिणामस्वरूप सैलिसिलिक एसिड क॑ आरू चयापचय या त॑ सैलिसिलेट 1-हाइड्रोक्सिलेज (S1H) के उपयोग करी क॑ कैटेकोल मार्ग के माध्यम स॑ या सैलिसिलेट 5-हाइड्रोक्सिलेज (S5H) के उपयोग करी क॑ जेंटाइजेट मार्ग के माध्यम स॑ होय छै (चित्र 3) । चूँकि सैलिसिलिक एसिड नैफ्थालीन चयापचय (ऊपरीय मार्ग) म॑ प्रमुख मध्यवर्ती छै, सैलिसिलिक एसिड स॑ ल॑ क॑ टीसीए मध्यवर्ती तक के चरण क॑ अक्सर निचला मार्ग कहलऽ जाय छै, आरू जीन क॑ एकल ओपेरन म॑ संगठित करलऽ जाय छै । ई देखना आम बात छै कि ऊपरी मार्ग ओपेरन (nah) आरू निचला मार्ग ओपेरन (sal) में जीन सामान्य नियामक कारक द्वारा नियंत्रित होय छै ; उदाहरण के लेल, NahR आरू सैलिसिलिक एसिड प्रेरक के रूप म॑ काम करै छै, जेकरा स॑ दूनू ओपेरन क॑ नैफ्थालीन क॑ पूरा तरह स॑ चयापचय करै के अनुमति मिलै छै (Phale et al., 2019, 2020) ।
एकरऽ अलावा, कैटेकोल क॑ चक्रीय रूप स॑ कैटेकोल 2,3-डाइऑक्सीजनेज (C23DO) (Yen et al., 1988) द्वारा मेटा मार्ग के माध्यम स॑ 2-हाइड्रोक्सीम्यूकोनेट सेमीएलडीहाइड म॑ विच्छेदित करी क॑ 2-हाइड्रोक्सीम्यूकोनेट सेमीएलडीहाइड हाइड्रोलेज द्वारा आरू हाइड्रोलाइज करी क॑ 2-हाइड्रोक्सीपेंट-2,4-डाइनोइक एसिड बनैलऽ जाय छै । तखन 2-हाइड्रोक्सीपेंट-2,4-डाइनोएट क॑ एक हाइड्रेटेज (2-ऑक्सोपेंट-4-एनोएट हाइड्रेटेज) आरू एक एल्डोलेज (4-हाइड्रोक्सी-2-ऑक्सोपेन्टानोएट एल्डोलेज) द्वारा पाइरुवेट आरू एसीटाल्डीहाइड म॑ बदललऽ जाय छै आरू ओकरा बाद केंद्रीय कार्बन मार्ग म॑ प्रवेश करलऽ जाय छै (चित्र 3) । वैकल्पिक रूप स॑, कैटेकोल क॑ कैटेकोल १,२-ऑक्सीजनेज (C12DO) द्वारा ऑर्थो मार्ग के माध्यम स॑ चक्रीय रूप स॑ सिस,सिस-म्यूकोनेट म॑ विच्छेदित करलऽ जाय छै । म्यूकोनेट साइक्लोआइसोमेरेज, म्यूकोनोलैक्टोन आइसोमेरेज़, आरू β-कीटोएडिपेट-नोलैक्टोन हाइड्रोलेज सिस,सिस-म्यूकोनेट क॑ 3-ऑक्सोएडिपेट म॑ बदलै छै, जे सुक्सिनिल-कोए आरू एसिटाइल-कोए (नोजाकी एट अल., 1968) के माध्यम स॑ केंद्रीय कार्बन मार्ग म॑ प्रवेश करै छै (चित्र 3) ।
जेनटिसेट (2,5-डाइहाइड्रोक्सीबेन्जोएट) मार्ग म॑ सुगंधित अंगूठी क॑ जेनटिसेट १,२-डाइऑक्सीजनेज (GDO) द्वारा विच्छेदित करी क॑ मलेयलपाइरुवेट बनैलऽ जाय छै । ई उत्पाद क॑ सीधे हाइड्रोलाइज करी क॑ पाइरुवेट आरू मैलेट बनैलऽ जाब॑ सकै छै, या एकरा आइसोमराइज करी क॑ फ्यूमारिलपाइरुवेट बनैलऽ जाब॑ सकै छै, जेकरा बाद म॑ हाइड्रोलाइज करी क॑ पाइरुवेट आरू फ्यूमरेट बनी सकै छै (लार्किन आरू डे, १९८६) । वैकल्पिक मार्ग कें चुनाव जैव रासायनिक आ आनुवंशिक स्तर पर ग्राम-नकारात्मक आ ग्राम-पॉजिटिव दूनू बैक्टीरिया मे देखल गेल छै (मोरावस्की एट अल., 1997; व्हाइट एट अल., 1997)। ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया (स्यूडोमोनास) सैलिसिलिक एसिड के प्रयोग करना पसंद करै छै, जे नेफ्थालीन चयापचय के प्रेरक छै, जेकरा सैलिसिलेट 1-हाइड्रोक्सिलेज के उपयोग करी क॑ कैटेकोल म॑ डिकार्बोक्जिलेट करी दै छै (गिब्सन आरू सुब्रमण्यम, 1984) । दोसरऽ तरफ, ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया (रोडोकोकस) म॑ सैलिसिलेट ५-हाइड्रोक्सिलेज सैलिसिलिक एसिड क॑ जेन्टिसिक एसिड म॑ बदली दै छै, जबकि सैलिसिलिक एसिड केरऽ नेफ्थालीन जीन केरऽ प्रतिलेखन प॑ कोनो आगमनात्मक प्रभाव नै पड़ै छै (ग्रंड एट अल., १९९२) (चित्र ३) ।
रिपोर्ट करलऽ गेलऽ छै कि स्यूडोमोनास सीएसवी८६, ओशनबैक्टीरियम एनसीई३१२, मैरिन्होमोनास नैफ्थोट्रोफिकस, स्फिंगोमोनास पौसिमोबिलिस २३२२, विब्रिओ साइक्लोट्रोफस, स्यूडोमोनास फ्लोरोसेंस एलपी६ए, स्यूडोमोनास आरू माइकोबैक्टीरियम प्रजाति जैसनऽ प्रजाति मोनोमिथाइलनाफ्थालीन या डाइमिथाइलनाफ्थालीन (डीन-रेमंड आरू बार्था, 1975; केन आरू विलियम्स, 1982; महाजन आरू अन्य, 1994; दत्ता आरू अन्य, 1998; हेडलुंड आरू अन्य, 1999)। इनमें से स्यूडोमोनास एसपी के 1-मिथाइलनाफ्थालीन एवं 2-मिथाइलनाफ्थालीन अपघटन मार्ग | CSV86 केरऽ जैव रासायनिक आरू एंजाइमी स्तर प॑ स्पष्ट रूप स॑ अध्ययन करलऽ गेलऽ छै (महाजन एट अल., 1994) । 1-मिथाइलनाफ्थालीन दू मार्ग के माध्यम स चयापचय होइत अछि | सबसें पहलऽ सुगन्धित अंगूठी क॑ हाइड्रोक्सिलेशन (मिथाइलनाफ्थालीन केरऽ अप्रतिस्थापित अंगूठी) करी क॑ सिस-१,२-डाइहाइड्रोक्सी-१,२-डाइहाइड्रो-८-मिथाइलनाफ्थालीन बनैलऽ जाय छै, जेकरा आरू ऑक्सीकरण करी क॑ मिथाइल सैलिसिलेट आरू मिथाइलकैटेकोल बनी जाय छै, आरू ओकरा बाद रिंग विच्छेदन के बाद केंद्रीय कार्बन मार्ग म॑ प्रवेश करी जाय छै (चित्र ३) । एहि मार्ग केँ “कार्बन स्रोत मार्ग” कहल जाइत छैक | दोसरऽ “विषहरण मार्ग” म॑ मिथाइल समूह क॑ एनडीओ द्वारा हाइड्रोक्सिलेशन करी क॑ १-हाइड्रोक्सीमिथाइलनाफ्थालीन बनैलऽ जाब॑ सकै छै, जेकरा आरू ऑक्सीकरण करी क॑ १-नैफ्थोइक एसिड बनी जाय छै आरू मृत अंत उत्पाद के रूप म॑ कल्चर मीडियम म॑ उत्सर्जित करलऽ जाय छै । अध्ययनऽ स॑ पता चललै छै कि तनाव CSV86 एकमात्र कार्बन आरू ऊर्जा स्रोत के रूप म॑ 1- आरू 2-नफ्थोइक एसिड प॑ बढ़ै म॑ असमर्थ छै, जेकरा स॑ एकरऽ विषहरण मार्ग के पुष्टि होय छै (महाजन आरू अन्य, 1994; बासु आरू अन्य, 2003) । 2-मिथाइलनाफ्थालीन म॑ मिथाइल समूह हाइड्रोक्सिलेज द्वारा हाइड्रोक्सिलेशन स॑ गुजरी क॑ 2-हाइड्रोक्सीमिथाइलनाफ्थालीन बनाबै छै । एकरऽ अलावा, नेफ्थालीन रिंग केरऽ अप्रतिस्थापित रिंग रिंग हाइड्रोक्सिलेशन स॑ गुजरी क॑ डाइहाइड्रोडायॉल बनै छै, जे एंजाइम-उत्प्रेरक प्रतिक्रिया केरऽ एक श्रृंखला म॑ ऑक्सीकरण होय क॑ 4-हाइड्रोक्सीमिथाइलकैटेकोल म॑ बदली जाय छै आरू मेटा-रिंग क्लीवेज मार्ग के माध्यम स॑ केंद्रीय कार्बन मार्ग म॑ प्रवेश करै छै । इसी तरह, एस.
नैफ्थोइक एसिड (प्रतिस्थापित/अप्रतिस्थापित) मिथाइलनाफ्थालीन, फेनान्थ्रीन आ एंथ्रेसीन कें अपघटन कें दौरान बनल विषहरण/जैव परिवर्तन उप-उत्पाद छै आ खर्च कैल गेल संवर्धन माध्यम मे छोड़ल जायत छै. रिपोर्ट करलऽ गेलऽ छै कि मिट्टी केरऽ अलग करलऽ गेलऽ स्टेनोट्रोफोमोनास माल्टोफिलिया सीएसवी८९ कार्बन स्रोत के रूप म॑ १-नैफ्थोइक एसिड क॑ चयापचय करै म॑ सक्षम छै (फेले एट अल., १९९५) । चयापचय सुगन्धित अंगूठी के डाइहाइड्रोक्सिलेशन स॑ शुरू होय क॑ १,२-डाइहाइड्रोक्सी-८-कार्बोक्जिनाफ्थालीन बनाबै छै । परिणामस्वरूप डायोल क॑ 2-हाइड्रोक्सी-3-कार्बोक्जिबेंजाइलिडेनपाइरुवेट, 3-फॉर्माइलसैलिसिलिक एसिड, 2-हाइड्रोक्सीआइसोफ्थालिक एसिड आरू सैलिसिलिक एसिड के माध्यम स॑ कैटेकोल म॑ ऑक्सीकरण होय जाय छै आरू मेटा-रिंग क्लीवेज मार्ग के माध्यम स॑ केंद्रीय कार्बन मार्ग म॑ प्रवेश होय जाय छै (चित्र 3) ।
कार्बेरिल एकटा नेफ्थाइल कार्बामेट कीटनाशक अछि । 1970 कें दशक मे भारत मे हरित क्रांति कें बाद सं रासायनिक खाद आ कीटनाशक कें उपयोग कें कारण कृषि गैर-बिंदु स्रोत सं बहुचक्रीय सुगंधित हाइड्रोकार्बन (पीएएच) उत्सर्जन मे वृद्धि भेल छै (पिंगली, 2012; दत्तगुप्त आ अन्य, 2020)। भारत मे कुल फसल भूमि कें अनुमानित 55% (85,722,000 हेक्टेयर) रासायनिक कीटनाशक सं उपचारित छै. पिछला पांच साल (2015–2020) मे भारतीय कृषि क्षेत्र मे औसतन 55,000 सं 60,000 टन कीटनाशक कें उपयोग सालाना कैल गेल छै (सहकारी आ किसान कल्याण विभाग, कृषि मंत्रालय, भारत सरकार, अगस्त 2020)। उत्तरी आ मध्य गंगेटिक मैदान (सबसँ बेसी जनसंख्या आ जनसंख्या घनत्व वाला राज्य) में फसल पर कीटनाशक के प्रयोग व्यापक अछि, कीटनाशक के प्रधानता अछि । कार्बेरिल (1-नैफ्थाइल-एन-मिथाइलकार्बामेट) एकटा व्यापक स्पेक्ट्रम, मध्यम सं बेसि विषाक्त कार्बामेट कीटनाशक छै जे भारतीय कृषि मे औसतन 100-110 टन कें दर सं प्रयोग कैल जायत छै. एकरा आमतौर पर सेविन व्यापारिक नाम सं बेचल जायत छै आ एकर उपयोग कीड़ा-मकोड़ा (एफिड्स, फायर चींटी, पिस्सू, घुन, मकड़ी आ बहुत सं अन्य बाहरी कीट) कें नियंत्रित करय कें लेल कैल जायत छै जे विभिन्न प्रकार कें फसलक (मक्का, सोयाबीन, कपास, फल आ सब्जी) कें प्रभावित करय छै. कुछ सूक्ष्मजीव जैना कि स्यूडोमोनास (एनसीआईबी 12042, 12043, सी4, सी5, सी6, सी7, स्यूडोमोनास पुटिडा एक्सडब्ल्यूवाई-1), रोडोकोकस (एनसीआईबी 12038), स्फिंगोबैक्टीरियम एसपीपी. (CF06), बर्कहोल्डेरिया (C3), माइक्रोकोकस आ आर्थ्रोबैक्टर कें उपयोग अन्य कीट कें नियंत्रित करय कें लेल सेहो कैल जा सकय छै. रिपोर्ट करलऽ गेलऽ छै कि आरसी१०० कार्बरिल क॑ अपघटित करी सकै छै (लार्किन आरू डे, १९८६; चपलामादुगु आरू चौधरी, १९९१; हयात्सु आरू अन्य, १९९९; स्वेथा आरू फाले, २००५; त्रिवेदी आरू अन्य, २०१७) । स्यूडोमोनास एसपी केरऽ मिट्टी केरऽ आइसोलेट म॑ जैव रासायनिक, एंजाइमी आरू आनुवंशिक स्तर प॑ कार्बेरिल केरऽ अपघटन मार्ग केरऽ व्यापक अध्ययन करलऽ गेलऽ छै । उपभेद सी 4, सी 5 आरू सी 6 (स्वेता आरू फाले, 2005; त्रिवेदी एट अल., 2016) (चित्र 3) । चयापचय मार्ग कार्बेरिल हाइड्रोलेज (CH) द्वारा एस्टर बंधन के जलविघटन स॑ शुरू होय क॑ १-नैफ्थोल, मिथाइलमाइन आरू कार्बन डाइऑक्साइड बनाबै छै । तखन 1-नैफ्थोल क॑ 1-नैफ्थोल हाइड्रोक्सिलेज (1-NH) द्वारा 1,2-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीन म॑ बदललऽ जाय छै, जे सैलिसिलेट आरू जेंटिसेट के माध्यम स॑ केंद्रीय कार्बन मार्ग के माध्यम स॑ आरू चयापचय होय जाय छै । कुछ कार्बेरिल-अपघटन करय वाला बैक्टीरिया कैटेकोल ऑर्थो रिंग केरऽ विच्छेदन के माध्यम स॑ एकरा सैलिसिलिक एसिड म॑ चयापचय करै के सूचना मिललऽ छै (लार्किन आरू डे, 1986; चपलामाडुगु आरू चौधरी, 1991) । उल्लेखनीय छै कि नेफ्थालीन-अपघटन करय वाला बैक्टीरिया मुख्य रूप सं कैटेकोल के माध्यम सं सैलिसिलिक एसिड के चयापचय करै छै, जबकि कार्बेरिल-अपघटन करय वाला बैक्टीरिया जेंटाइजेट मार्ग के माध्यम सं सैलिसिलिक एसिड के चयापचय करना पसंद करै छै.
नेफ्थालीनसल्फोनिक एसिड/डाइसल्फोनिक एसिड आ नेफ्थाइलमिनसल्फोनिक एसिड डेरिवेटिव कें उपयोग एजो डाई, गीला करय वाला एजेंट, डिस्पर्सेंट आदि कें उत्पादन मे मध्यवर्ती कें रूप मे कैल जा सकय छै.हालांकि इ यौगिक कें मनुष्यक कें लेल कम विषाक्तता छै, लेकिन साइटोटोक्सिसिटी आकलन सं पता चलल छै कि इ मछली, डाफ्निया आ शैवाल कें लेल घातक छै (ग्रेम एट अल., 1994)। स्यूडोमोनास जीनस (उपभेद A3, C22) के प्रतिनिधि सब सल्फोनिक एसिड समूह वाला सुगंधित अंगूठी के डबल हाइड्रोक्सिलेशन द्वारा चयापचय शुरू करै के सूचना मिललऽ छै आरू एक डाइहाइड्रोडायॉल के निर्माण करै छै, जेकरा सल्फाइट समूह के स्वतःस्फूर्त विच्छेदन स॑ आरू 1,2-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीन म॑ बदली जाय छै (Brilon et al., 1981) । परिणामस्वरूप 1,2-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीन क॑ शास्त्रीय नेफ्थालीन मार्ग यानी कैटेकोल या जेंटिसेट मार्ग के माध्यम स॑ कैटाबोलाइज करलऽ जाय छै (चित्र 4) । ई देखलऽ गेलऽ छै कि एमिनोनाफ्थालीनसल्फोनिक एसिड आरू हाइड्रोक्सीनाफ्थालीनसल्फोनिक एसिड क॑ पूरक कैटाबोलिक मार्ग वाला मिश्रित बैक्टीरिया कंसोर्टियम द्वारा पूरा तरह स॑ अपघटित करलऽ जाब॑ सकै छै (Nortemann et al., 1986) । ई देखलऽ गेलऽ छै कि कंसोर्टियम केरऽ एगो सदस्य १,२-डाइऑक्सीजनेशन द्वारा एमिनोनाफ्थालीनसल्फोनिक एसिड या हाइड्रोक्सीनाफ्थालीनसल्फोनिक एसिड क॑ डिसल्फराइज करी दै छै, जबकि एमिनोसैलिसिलेट या हाइड्रोक्सीसैलिसिलेट क॑ मृत अंत मेटाबोलाइट के रूप म॑ कल्चर मीडियम म॑ छोड़लऽ जाय छै आरू बाद म॑ कंसोर्टियम केरऽ अन्य सदस्यऽ द्वारा ओकरा लेलऽ जाय छै । नेफ्थालीनडाइसल्फोनिक एसिड अपेक्षाकृत ध्रुवीय छै लेकिन खराब जैव अपघटनीय छै आरू अतः अलग-अलग मार्गऽ के माध्यम स॑ चयापचय करलऽ जाब॑ सकै छै । पहिल डिसल्फरीकरण सुगन्धित अंगूठी आ सल्फोनिक एसिड समूह के रेजिओसेलेक्टिव डाइहाइड्रोक्सिलेशन के दौरान होइत अछि ; दोसरऽ डिसल्फरीकरण सैलिसिलिक एसिड 5-हाइड्रोक्सिलेज द्वारा 5-सल्फोसैलिसिलिक एसिड केरऽ हाइड्रोक्सिलीकरण के दौरान होय ​​छै आरू जेन्टिसिक एसिड बनाबै छै, जे केंद्रीय कार्बन मार्ग म॑ प्रवेश करै छै (ब्रिलोन एट अल., 1981) (चित्र 4) । नेफ्थालीन केरऽ अपघटन लेली जिम्मेदार एंजाइम नैफ्थालीन सल्फोनेट चयापचय लेली भी जिम्मेदार छै (ब्रिलोन आरू अन्य, 1981; केक आरू अन्य, 2006) ।
चित्र 4. नेफ्थालीन सल्फोनेट अपघटन के लिये चयापचय मार्ग | वृत्तक कें अंदर कें संख्या नैफ्थाइल सल्फोनेट चयापचय कें लेल जिम्मेदार एंजाइम कें प्रतिनिधित्व करय छै, जे चित्र 1 मे वर्णित एंजाइम कें समान/समान छै. 3.।
कम आणविक भार वाला पीएएच (LMW-PAHs) रिड्यूसिबल, हाइड्रोफोबिक आ खराब घुलनशील छै, आ अइ कारण सं प्राकृतिक टूटनाय/अपघटन कें शिकार नहि होयत छै. लेकिन एरोबिक सूक्ष्मजीव आणविक ऑक्सीजन (O2) क॑ अवशोषित करी क॑ एकरा ऑक्सीकरण करै म॑ सक्षम होय छै । ई एंजाइम मुख्य रूप स॑ ऑक्सीडोरेडक्टेज के वर्ग स॑ संबंधित छै आरू विभिन्न प्रतिक्रिया जेना कि सुगंधित रिंग हाइड्रोक्सिलेशन (मोनो- या डाइहाइड्रोक्सिलेशन), डिहाइड्रोजनेशन आरू सुगंधित रिंग क्लीवेज करी सकै छै । ई प्रतिक्रिया सब स॑ प्राप्त उत्पाद उच्च ऑक्सीकरण अवस्था म॑ होय छै आरू केंद्रीय कार्बन मार्ग के माध्यम स॑ अधिक आसानी स॑ चयापचय होय जाय छै (फेले एट अल., 2020) । अपघटन मार्ग में एंजाइम के प्रेरक होय के सूचना मिललऽ छै । ई एंजाइमऽ के सक्रियता बहुत कम या नगण्य होय छै जब॑ कोशिका क॑ साधारण कार्बन स्रोत जैना कि ग्लूकोज या कार्बनिक एसिड प॑ बढ़ैलऽ जाय छै । तालिका 3 मे नेफ्थालीन आ ओकर व्युत्पन्नक कें चयापचय मे शामिल विभिन्न एंजाइम (ऑक्सीजनेज, हाइड्रोलेज, डिहाइड्रोजनेज, ऑक्सीडेज आदि) कें संक्षेप मे वर्णन कैल गेल छै.
तालिका 3. नेफ्थालीन आ ओकर व्युत्पन्नक कें अपघटन कें लेल जिम्मेदार एंजाइम कें जैव रासायनिक विशेषताक.
रेडियोआइसोटोप अध्ययन (18O2) स॑ पता चललै छै कि ऑक्सीजनेज द्वारा सुगन्धित अंगूठी म॑ आणविक O2 केरऽ समावेश कोनों यौगिक केरऽ आगू के जैव अपघटन क॑ सक्रिय करै म॑ सबसें महत्वपूर्ण कदम छै (Hyaishi et al., 1955; Mason et al., 1955) । आणविक ऑक्सीजन (O2) स॑ एक ऑक्सीजन परमाणु (O) केरऽ सब्सट्रेट म॑ शामिल होना या त॑ अंतर्जात या बहिर्जात मोनोऑक्सीजनेज (जेकरा हाइड्रोक्सिलेज भी कहलऽ जाय छै) द्वारा शुरू करलऽ जाय छै । एकटा आओर ऑक्सीजन परमाणु पानि मे बदलि जाइत अछि । बहिर्जात मोनोऑक्सीजनेज NADH या NADPH के साथ फ्लेविन क॑ कम करी दै छै, जबकि एंडोमोनोऑक्सीजनेज म॑ फ्लेविन सब्सट्रेट द्वारा कम होय जाय छै । हाइड्रोक्सिलेशन केरऽ स्थिति के परिणामस्वरूप उत्पाद निर्माण म॑ विविधता पैदा होय छै । उदाहरण के लेल, सैलिसिलेट 1-हाइड्रोक्सिलेज C1 स्थिति पर सैलिसिलिक एसिड के हाइड्रोक्सिलेट क कैटेकोल बनबैत अछि । दोसरऽ तरफ, बहुघटक सैलिसिलेट 5-हाइड्रोक्सिलेज (रिडक्टेज, फेरेडोक्सिन, आरू ऑक्सीजनेज सबयूनिट युक्त) सैलिसिलिक एसिड क॑ C5 स्थिति प॑ हाइड्रोक्सिलेट करी क॑ जेन्टिसिक एसिड बनाबै छै (यामामोटो एट अल., 1965) ।
डाइऑक्सीजनेज सब्सट्रेट म॑ दू O2 परमाणु क॑ शामिल करै छै । बनलऽ उत्पादऽ के आधार प॑ एकरा रिंग हाइड्रोक्सिलेटिंग डाइऑक्सीजनेज आरू रिंग क्लीविंग डाइऑक्सीजनेज म॑ विभाजित करलऽ जाय छै । रिंग हाइड्रोक्सिलेटिंग डाइऑक्सीजनेज सुगंधित सब्सट्रेट क॑ सिस-डाइहाइड्रोडायॉल (जैना, नेफ्थालीन) म॑ बदलै छै आरू बैक्टीरिया के बीच व्यापक रूप स॑ फैललऽ छै । आज तलक ई देखलऽ गेलऽ छै कि रिंग हाइड्रोक्सिलेटिंग डाइऑक्सीजनेज वाला जीव विभिन्न सुगंधित कार्बन स्रोतऽ प॑ बढ़ै म॑ सक्षम छै, आरू ई एंजाइमऽ क॑ एनडीओ (नैफ्थालीन), टोल्यूनि डाइऑक्सीजनेज (टीडीओ, टोल्यूइन), आरू बाइफेनिल डाइऑक्सीजनेज (बीपीडीओ, बाइफेनिल) के रूप म॑ वर्गीकृत करलऽ गेलऽ छै । एनडीओ आरू बीपीडीओ दूनू विभिन्न पॉलीसाइक्लिक सुगंधित हाइड्रोकार्बन (टोल्यूनि, नाइट्रोटोल्यूनिन, ज़ाइलीन, एथिलबेंजीन, नेफ्थालीन, बाइफेनिल, फ्लोरीन, इंडोल, मिथाइलनाफ्थालीन, नेफ्थालीनसल्फोनेट, फेनान्थ्रीन, एंथ्रासीन, एसीटोफीनॉन, आदि) के डबल ऑक्सीकरण आरू साइड चेन हाइड्रोक्सिलेशन क॑ उत्प्रेरक बनी सकै छै । (बॉयड आ शेल्ड्रेक, 1998; फाले एट अल., 2020)। एनडीओ एक बहुघटक प्रणाली छै जेकरा म॑ एक ऑक्सीडोरेडक्टेज, एक फेरेडोक्सिन, आरू एक सक्रिय साइट-युक्त ऑक्सीजनेज घटक (गिब्सन आरू सुब्रमण्यम, 1984; रेसनिक एट अल., 1996) शामिल छै । एनडीओ केरऽ उत्प्रेरक इकाई म॑ एगो बड़ऽ α सबयूनिट आरू एगो छोटऽ β सबयूनिट होय छै जे α3β3 विन्यास म॑ व्यवस्थित होय छै । एनडीओ ऑक्सीजनेज केरऽ एगो बड़ऽ परिवार स॑ संबंधित छै आरू एकरऽ α-सबयूनिट म॑ एक रिस्के साइट [2Fe-2S] आरू एक मोनोन्यूक्लियर गैर-हीम आयरन होय ​​छै, जे एनडीओ केरऽ सब्सट्रेट विशिष्टता क॑ निर्धारित करै छै (Parales et al., 1998) । आम तौर पर, एक उत्प्रेरक चक्र म॑ पाइरिडीन न्यूक्लियोटाइड केरऽ रिडक्शन स॑ दू इलेक्ट्रॉन क॑ एक रिडक्टेज, एक फेरेडोक्सिन आरू एक रिस्के साइट के माध्यम स॑ सक्रिय साइट म॑ Fe(II) आयन म॑ स्थानांतरित करलऽ जाय छै । रिड्यूसिंग समकक्ष आणविक ऑक्सीजन क॑ सक्रिय करै छै, जे सब्सट्रेट डाइहाइड्रोक्सिलेशन लेली एगो पूर्व शर्त छै (फेरारो एट अल., 2005) । आज तलक केवल कुछ एनडीओ क॑ अलग-अलग उपभेदऽ स॑ शुद्ध आरू विस्तार स॑ विशेषता देलऽ गेलऽ छै आरू नैफ्थालीन केरऽ अपघटन म॑ शामिल मार्गऽ के आनुवंशिक नियंत्रण के विस्तार स॑ अध्ययन करलऽ गेलऽ छै (रेसनिक आरू अन्य, 1996; पैरालेस आरू अन्य, 1998; कार्लसन आरू अन्य, 2003) । रिंग-क्लिविंग डाइऑक्सीजनेज (एन्डो- या ऑर्थो-रिंग-क्लीविंग एंजाइम आरू एक्सोडियोल- या मेटा-रिंग-क्लीविंग एंजाइम) हाइड्रोक्सिलेटेड सुगंधित यौगिकऽ प॑ कार्य करै छै । उदाहरण के लेलऽ, ऑर्थो-रिंग-क्लीविंग डायऑक्सीजनेज कैटेकोल-1,2-डाइऑक्सीजनेज छै, जबकि मेटा-रिंग-क्लीविंग डायऑक्सीजनेज कैटेकोल-2,3-डाइऑक्सीजनेज छै (कोजिमा आरू अन्य, 1961; नोजाकी आरू अन्य, 1968) । विभिन्न ऑक्सीजनेज के अलावा, सुगंधित डाइहाइड्रोडायॉल, अल्कोहल आरू एल्डीहाइड के डिहाइड्रोजनीकरण आरू इलेक्ट्रॉन स्वीकारक के रूप म॑ NAD+/NADP+ के उपयोग करै लेली जिम्मेदार विभिन्न डिहाइड्रोजनेज भी छै, जे चयापचय म॑ शामिल कुछ महत्वपूर्ण एंजाइम छै (गिब्सन आरू सुब्रमण्यम, 1984; शॉ आरू हरयामा, 1990; फहले आरू अन्य, 2020) ।
हाइड्रोलेज (एस्टेरेज, एमिडेज) जैसनऽ एंजाइम एंजाइम केरऽ दोसरऽ महत्वपूर्ण वर्ग छै जे सहसंयोजक बंधन क॑ विच्छेदन करै लेली पानी के उपयोग करै छै आरू व्यापक सब्सट्रेट विशिष्टता प्रदर्शित करै छै । कार्बेरिल हाइड्रोलेज आरू अन्य हाइड्रोलेज क॑ ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया के सदस्यऽ म॑ पेरिप्लाज्म (ट्रांसमेम्ब्रेन) के घटक मानलऽ जाय छै (कामिनी एट अल., 2018) । कार्बेरिल में एमाइड आ एस्टर दुनू लिंकेज होइत छैक; अतः एकरा एस्टेरेज या एमिडेज या त हाइड्रोलाइज क 1-नैफ्थोल बनाओल जा सकैत अछि । राइजोबियम राइजोबियम तनाव एसी१००२३ आरू आर्थ्रोबैक्टर तनाव आरसी१०० म॑ कार्बेरिल क॑ क्रमशः एस्टेरेज आरू एमिडेज के रूप म॑ काम करै के सूचना मिललऽ छै । आर्थ्रोबैक्टर तनाव आरसी१०० म॑ कार्बैरिल भी एमिडेज के रूप म॑ काम करै छै । आरसी100 कें चारि एन-मिथाइलकार्बामेट वर्ग कें कीटनाशक जेना कार्बेरिल, मेथोमाइल, मेफेनामिक एसिड आ एक्सएमसी कें हाइड्रोलाइज करनाय देखल गेल छै (हयात्सु एट अल., 2001)। सूचना भेटल जे स्यूडोमोनास एसपी मे सीएच. C5pp कार्बेरिल (100% गतिविधि) आरू 1-नैफ्थाइल एसीटेट (36% गतिविधि) प॑ काम करी सकै छै, लेकिन 1-नैफ्थाइलएसिटामाइड प॑ नै, जे ई दर्शाबै छै कि ई एगो एस्टेरेज छै (Trivedi et al., 2016) ।
जैव रासायनिक अध्ययन, एंजाइम नियमन पैटर्न, आरू आनुवंशिक विश्लेषण स॑ पता चललै छै कि नेफ्थालीन अपघटन जीन म॑ दू प्रेरक नियामक इकाई या “ओपेरोन” होय छै: नाह (“अपस्ट्रीम मार्ग”, नैफ्थालीन क॑ सैलिसिलिक एसिड म॑ बदलै वाला) आरू साल (“डाउनस्ट्रीम मार्ग”, कैटेकोल के माध्यम स॑ सैलिसिलिक एसिड क॑ केंद्रीय कार्बन मार्ग म॑ बदलै वाला) । सैलिसिलिक एसिड आरू ओकरऽ एनालॉग प्रेरक के रूप म॑ काम करी सकै छै (Shamsuzzaman and Barnsley, 1974) । ग्लूकोज या कार्बनिक अम्ल केरऽ उपस्थिति म॑ ओपेरन क॑ दबा देलऽ जाय छै । चित्र 5 म॑ नेफ्थालीन केरऽ अपघटन केरऽ पूरा आनुवंशिक संगठन (ओपेरन रूप म॑) दिखालऽ गेलऽ छै । नाह जीन (ndo/pah/dox) केरऽ कई नामित रूपऽ/रूपऽ के वर्णन करलऽ गेलऽ छै आरू सब स्यूडोमोनास प्रजाति के बीच उच्च अनुक्रम समरूपता (90%) पाबै गेलऽ छै (अब्बासियन एट अल., 2016) । नेफ्थालीन अपस्ट्रीम मार्ग के जीन सामान्यतः एक सहमति क्रम में व्यवस्थित करलऽ गेलऽ छेलै जैसनऽ कि चित्र 5A म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । एकटा आरू जीन, nahQ, क॑ भी नेफ्थालीन चयापचय म॑ शामिल होय के खबर देलऽ गेलऽ छेलै आरू ई आमतौर प॑ nahC आरू nahE के बीच स्थित छेलै, लेकिन एकरऽ वास्तविक कार्य क॑ स्पष्ट करना बाकी छै । तहिना, नेफ्थालीन-संवेदनशील कीमोटैक्सिस के लेल जिम्मेदार nahY जीन किछु सदस्य में nah ओपेरन के डिस्टल छोर पर भेटल छल । रालस्टोनिया एसपी., म॑ ग्लूटाथियोन एस-ट्रांसफरेज़ (gsh) क॑ एन्कोडिंग करै वाला U2 जीन nahAa आरू nahAb के बीच स्थित पाबै गेलऽ छेलै लेकिन नैफ्थालीन उपयोग विशेषता क॑ प्रभावित नै करलकै (Zylstra et al., 1997) ।
चित्र 5. जीवाणु प्रजातियक कें बीच नेफ्थालीन कें अपघटन कें दौरान देखल गेल आनुवंशिक संगठन आ विविधता; (A) ऊपरी नेफ्थालीन मार्ग, नेफ्थालीन के सैलिसिलिक एसिड में चयापचय; (B) निचला नेफ्थालीन मार्ग, सैलिसिलिक एसिड कैटेकोल के माध्यम स केंद्रीय कार्बन मार्ग तक; (C) जेंटिसेट के माध्यम स केंद्रीय कार्बन मार्ग तक सैलिसिलिक एसिड |
“निचला मार्ग” (साल ओपेरन) आम तौर पर nahGTHINLMOKJ स॑ बनलऽ होय छै आरू कैटेकोल मेटारिंग क्लीवेज मार्ग के माध्यम स॑ सैलिसिलेट क॑ पाइरुवेट आरू एसीटाल्डीहाइड म॑ बदलै छै । nahG जीन (सैलिसिलेट हाइड्रोक्सिलेज क॑ एन्कोडिंग करै वाला) ओपेरन केरऽ समीपस्थ छोर प॑ संरक्षित पाबै गेलऽ छेलै (चित्र 5B) । अन्य नेफ्थालीन-अपघटनकारी उपभेदऽ के तुलना म॑ पी. पुटिडा सीएसवी८६ म॑ नाह आरू साल ओपेरन एक साथ आरू बहुत निकट संबंधित (लगभग ७.५ केबी) छै । किछु ग्राम-नकारात्मक जीवाणु मे, जेना रालस्टोनिया एसपी. U2, Polaromonas naphthalenivorans CJ2, आरू P. putida AK5, नेफ्थालीन क॑ जेंटिसेट मार्ग (sgp/nag ओपेरन के रूप म॑) के माध्यम स॑ एक केंद्रीय कार्बन मेटाबोलाइट के रूप म॑ चयापचय करलऽ जाय छै । जीन कैसेट क॑ आम तौर प॑ nagAaGHAbAcAdBFCQEDJI के रूप म॑ दर्शायलऽ जाय छै, जहाँ nagR (एक LysR-प्रकार के नियामक क॑ एन्कोडिंग करै वाला) ऊपरी छोर प॑ स्थित होय छै (चित्र 5C) ।
कार्बेरिल 1-नैफ्थोल, 1,2-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीन, सैलिसिलिक एसिड, आरू जेंटिसिक एसिड के चयापचय के माध्यम स॑ केंद्रीय कार्बन चक्र म॑ प्रवेश करै छै (चित्र 3) । आनुवंशिक आरू चयापचय अध्ययन के आधार प॑ ई मार्ग क॑ “अपस्ट्रीम” (कार्बैरिल क॑ सैलिसिलिक एसिड म॑ बदलना), “मध्य” (सैलिसिलिक एसिड क॑ जेन्टिसिक एसिड म॑ बदलना), आरू “डाउनस्ट्रीम” (जेंटिसिक एसिड क॑ केंद्रीय कार्बन मार्ग मध्यवर्ती म॑ बदलना) म॑ विभाजित करै के प्रस्ताव देलऽ गेलऽ छै (सिंह एट अल., 2013) । C5pp (supercontig A, 76.3 kb) के जीनोमिक विश्लेषण स॑ पता चललै कि mcbACBDEF जीन कार्बरिल क॑ सैलिसिलिक एसिड म॑ बदलै म॑ शामिल छै, जेकरा बाद सैलिसिलिक एसिड क॑ जेन्टिसिक एसिड म॑ बदलै म॑ mcbIJKL, आरू जेन्टिसिक एसिड क॑ केंद्रीय कार्बन इंटरमीडिएट (फ्यूमरेट आरू पाइरुवेट, ट्राइवेडी एट अल., 2016) (चित्र 6)।
रिपोर्ट करलऽ गेलऽ छै कि सुगंधित हाइड्रोकार्बन (नफ्थालीन आरू सैलिसिलिक एसिड सहित) के अपघटन म॑ शामिल एंजाइम क॑ संबंधित यौगिकऽ द्वारा प्रेरित करलऽ जाय सकै छै आरू सरल कार्बन स्रोत जैना कि ग्लूकोज या कार्बनिक एसिड (Shingler, 2003; Phale et al., 2019, 2020) द्वारा रोकलऽ जाय सकै छै । नेफ्थालीन आरू ओकरऽ व्युत्पन्न केरऽ विभिन्न चयापचय मार्गऽ म॑ नैफ्थालीन आरू कार्बेरिल केरऽ नियामक विशेषता के कुछ हद तलक अध्ययन करलऽ गेलऽ छै । नेफ्थालीन के लेलऽ अपस्ट्रीम आरू डाउनस्ट्रीम दूनू मार्गऽ म॑ जीन क॑ NahR, एक LysR-प्रकार के ट्रांस-एक्टिंग पॉजिटिव रेगुलेटर द्वारा नियंत्रित करलऽ जाय छै । एकरऽ आवश्यकता सैलिसिलिक एसिड द्वारा nah जीन केरऽ प्रेरण आरू ओकरऽ बाद केरऽ उच्च स्तरीय अभिव्यक्ति (Yen and Gunsalus, 1982) लेली होय छै । एकरऽ अलावा, अध्ययनऽ स॑ पता चललै छै कि इंटीग्रेटिव होस्ट फैक्टर (IHF) आरू XylR (सिग्मा 54-निर्भर ट्रांसक्रिप्शनल रेगुलेटर) भी नेफ्थालीन चयापचय म॑ जीन केरऽ ट्रांसक्रिप्शनल सक्रियण लेली महत्वपूर्ण छै (रामोस एट अल., 1997) । अध्ययनऽ स॑ पता चललै छै कि कैटेकोल मेटा-रिंग ओपनिंग मार्ग केरऽ एंजाइम, यानी कैटेकोल २,३-डाइऑक्सीजनेज, नेफ्थालीन आरू/या सैलिसिलिक एसिड केरऽ उपस्थिति म॑ प्रेरित होय छै (बासु एट अल., २००६) । अध्ययन स॑ पता चललै छै कि कैटेकोल ऑर्थो-रिंग ओपनिंग मार्ग केरऽ एंजाइम, अर्थात कैटेकोल १,२-डाइऑक्सीजनेज, बेंजोइक एसिड आरू सिस,सिस-म्यूकोनेट केरऽ उपस्थिति म॑ प्रेरित होय छै (पार्सेक आरू अन्य, १९९४; टोवर आरू अन्य, २००१) ।
तनाव C5pp म॑ पांच जीन, mcbG, mcbH, mcbN, mcbR आरू mcbS, कार्बेरिल अपघटन क॑ नियंत्रित करै लेली जिम्मेदार ट्रांसक्रिप्शनल रेगुलेटर केरऽ LysR/TetR परिवार स॑ संबंधित नियामक क॑ एन्कोड करै छै । समरूप जीन mcbG क॑ बर्कहोल्डेरिया आरपी00725 म॑ फेनन्थ्रीन चयापचय म॑ शामिल LysR-प्रकार के नियामक PhnS (58% अमीनो एसिड पहचान) स॑ सबसें नजदीकी स॑ संबंधित पाबै गेलऽ छेलै (Trivedi et al., 2016) । mcbH जीन मध्यवर्ती मार्ग (सैलिसिलिक एसिड क॑ जेन्टिसिक एसिड म॑ बदलना) म॑ शामिल पाबै गेलऽ छेलै आरू स्यूडोमोनास आरू बर्कहोल्डेरिया म॑ LysR-प्रकार के ट्रांसक्रिप्शनल रेगुलेटर NagR/DntR/NahR स॑ संबंधित छै । ई परिवार के सदस्यऽ के रिपोर्ट छेलै कि वू सैलिसिलिक एसिड क॑ अपघटन जीन केरऽ प्रेरण लेली एगो विशिष्ट प्रभावक अणु के रूप म॑ पहचानै छै । दोसरऽ तरफ, डाउनस्ट्रीम पथ (जेंटिसेट-सेंट्रल कार्बन पथ मेटाबोलाइट्स) म॑ LysR आरू TetR प्रकार के ट्रांसक्रिप्शनल रेगुलेटर स॑ संबंधित तीन जीन mcbN, mcbR आरू mcbS के पहचान करलऽ गेलऽ छेलै ।
प्रोकैरियोट म॑ प्लाज्मिड, ट्रांसपोज़ोन, प्रोफेज, जीनोमिक द्वीप, आरू एकीकृत संयुग्मित तत्व (ICE) के माध्यम स॑ क्षैतिज जीन स्थानांतरण प्रक्रिया (अधिग्रहण, आदान-प्रदान, या स्थानांतरण) बैक्टीरियल जीनोम म॑ प्लास्टिसिटी के प्रमुख कारण छै, जेकरा स॑ विशिष्ट कार्य/लक्षणऽ के लाभ या नुकसान होय ​​छै । इ बैक्टीरिया कें विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितिक कें साथ तेजी सं अनुकूल होय कें अनुमति देयत छै, जे मेजबान कें संभावित अनुकूली चयापचय लाभ प्रदान करयत छै, जेना कि सुगंधित यौगिक कें अपघटन. चयापचय परिवर्तन अक्सर अपघटन ओपेरन, ओकरऽ नियामक तंत्र, आरू एंजाइम विशिष्टता केरऽ फाइन-ट्यूनिंग के माध्यम स॑ प्राप्त करलऽ जाय छै, जे सुगंधित यौगिकऽ केरऽ एक व्यापक श्रृंखला के अपघटन क॑ सुविधाजनक बनाबै छै (नोजिरी आरू अन्य, 2004; फाले आरू अन्य, 2019, 2020) । नेफ्थालीन केरऽ अपघटन लेली जीन कैसेट प्लाज्मिड (संयुग्मित आरू गैर-संयुग्मित), ट्रांसपोज़न, जीनोम, आईसीई, आरू विभिन्न जीवाणु प्रजाति केरऽ संयोजन जैसनऽ कई तरह के मोबाइल तत्वऽ प॑ स्थित पाबै गेलऽ छै (चित्र ५) । स्यूडोमोनास G7 म॑ प्लाज्मिड NAH7 केरऽ nah आरू sal ओपेरन क॑ एक ही अभिविन्यास म॑ लिपिबद्ध करलऽ जाय छै आरू एक दोषपूर्ण ट्रांसपोज़न के हिस्सा होय छै जेकरा म॑ मोबिलाइजेशन लेली ट्रांसपोजेज Tn4653 केरऽ आवश्यकता होय छै (सोटा एट अल., 2006) । स्यूडोमोनास तनाव NCIB9816-4 म॑ जीन क॑ संयुग्मित प्लाज्मिड pDTG1 प॑ दू ओपेरन (लगभग 15 kb के अंतर प॑) के रूप म॑ मिललै जे विपरीत दिशा म॑ प्रतिलिपिबद्ध करलऽ गेलऽ छेलै (डेनिस आरू ज़िलस्ट्रा, 2004) । स्यूडोमोनास पुटिडा तनाव AK5 म॑ गैर-संयुग्मित प्लाज्मिड pAK5 जेंटाइजेट मार्ग (Izmalkova et al., 2013) के माध्यम स॑ नेफ्थालीन अपघटन लेली जिम्मेदार एंजाइम क॑ एन्कोड करै छै । स्यूडोमोनास तनाव पीएमडी-1 म॑ नाह ओपेरन गुणसूत्र प॑ स्थित होय छै, जबकि साल ओपेरन संयुग्मित प्लाज्मिड pMWD-1 प॑ स्थित होय छै (Zuniga et al., 1981) । लेकिन, स्यूडोमोनास स्टुट्जरी एएन10 म॑, सब नेफ्थालीन अपघटन जीन (nah आरू sal operons) गुणसूत्र प॑ स्थित होय छै आरू संभवतः ट्रांसपोजिशन, पुनर्संयोजन, आरू पुनर्व्यवस्था घटना के माध्यम स॑ भर्ती होय जाय छै (Bosch et al., 2000) । स्यूडोमोनास एसपी में। CSV86, nah आरू sal ओपेरन जीनोम म॑ ICE (ICECSV86) के रूप म॑ स्थित छै । संरचना क॑ tRNAGly द्वारा सुरक्षित करलऽ जाय छै आरू ओकरऽ बाद सीधा पुनरावृत्ति होय छै जे पुनर्संयोजन/लगाव साइट (attR आरू attL) आरू tRNAGly केरऽ दूनू छोर प॑ स्थित एक फेज जैसनऽ इंटीग्रेज क॑ दर्शाबै छै, जेकरा स॑ संरचनात्मक रूप स॑ ICEclc तत्व (क्लोरोकैटेकोल अपघटन लेली स्यूडोमोनास knackmusii म॑ ICEclcB13) स॑ मिलै छै । रिपोर्ट करलऽ गेलऽ छै कि आईसीई प॑ जीन क॑ अत्यंत कम स्थानांतरण आवृत्ति (10-8) के साथ संयुग्मन द्वारा स्थानांतरित करलऽ जाब॑ सकै छै, जेकरा स॑ अपघटन गुण प्राप्तकर्ता म॑ स्थानांतरित होय जाय छै (बासु आरू फाले, 2008; फाले एट अल., 2019) ।
कार्बेरिल केरऽ अपघटन लेली जिम्मेदार अधिकांश जीन प्लाज्मिड प॑ स्थित होय छै । आर्थ्रोबैक्टर एसपी। आरसी१०० म॑ तीन प्लाज्मिड (pRC1, pRC2 आरू pRC300) होय छै जेकरा म॑ स॑ दू संयुग्मित प्लाज्मिड, pRC1 आरू pRC2, कार्बेरिल क॑ जेंटिसेट म॑ बदलै वाला एंजाइम क॑ एन्कोड करै छै । दोसरऽ तरफ, जेंटिसेट क॑ केंद्रीय कार्बन मेटाबोलाइट्स म॑ बदलै म॑ शामिल एंजाइम गुणसूत्र प॑ स्थित होय छै (Hayaatsu et al., 1999) । राइजोबियम जीनस के बैक्टीरिया। कार्बेरिल क॑ 1-नैफ्थोल म॑ बदलै लेली प्रयोग करलऽ जाय वाला तनाव AC100 म॑ प्लाज्मिड pAC200 होय छै, जे Tnceh ट्रांसपोज़न केरऽ हिस्सा के रूप म॑ CH क॑ एन्कोडिंग करै वाला cehA जीन क॑ ले जाय छै जे सम्मिलन तत्व जैसनऽ अनुक्रम (istA आरू istB) स॑ घिरलऽ होय छै (Hashimoto et al., 2002) । स्फिंगोमोनास तनाव CF06 म॑ कार्बेरिल अपघटन जीन पांच प्लाज्मिड म॑ मौजूद मानलऽ जाय छै: pCF01, pCF02, pCF03, pCF04, आरू pCF05 । ई प्लाज्मिड केरऽ डीएनए समरूपता अधिक होय छै, जे जीन डुप्लिकेशन घटना केरऽ अस्तित्व के संकेत दै छै (Feng et al., 1997) । दू स्यूडोमोनास प्रजाति स॑ बनलऽ कार्बेरिल-अपघटनकारी सहजीवी म॑, तनाव 50581 म॑ mcd कार्बेरिल हाइड्रोलेज जीन क॑ एन्कोड करै वाला संयुग्मित प्लाज्मिड pCD1 (50 kb) होय छै, जबकि तनाव 50552 म॑ संयुग्मित प्लाज्मिड 1-नैफ्थोल-अपघटन करै वाला एंजाइम (Chapalamadugu आरू चौधरी, 1991)। एक्रोमोबैक्टर तनाव WM111 म॑ mcd फुराडन हाइड्रोलेज जीन 100 kb प्लाज्मिड (pPDL11) प॑ स्थित छै । ई जीन क॑ अलग-अलग भौगोलिक क्षेत्रऽ स॑ अलग-अलग बैक्टीरिया म॑ अलग-अलग प्लाज्मिड (100, 105, 115 या 124 kb) प॑ मौजूद देखलऽ गेलऽ छै (पारेख आरू अन्य, 1995) । स्यूडोमोनास एसपी में। C5pp, कार्बेरिल अपघटन लेली जिम्मेदार सब जीन 76.3 kb अनुक्रम म॑ फैललऽ जीनोम म॑ स्थित छै (Trivedi et al., 2016) । जीनोम विश्लेषण (6.15 एमबी) न॑ 42 एमजीई आरू 36 जीईआई केरऽ उपस्थिति के खुलासा करलकै, जेकरा म॑ स॑ 17 एमजीई औसत असममित जी + सी सामग्री (54-60 मोल%) के साथ सुपरकॉन्टिग ए (76.3 केबी) म॑ स्थित छेलै, जेकरा स॑ संभावित क्षैतिज जीन स्थानांतरण घटना के संकेत मिलै छै (Trivedi et al., 2016) । पी. पुटिडा एक्सडब्ल्यूवाई-1 कार्बेरिल-अपघटन जीन केरऽ समान व्यवस्था प्रदर्शित करै छै, लेकिन ई जीन एगो प्लाज्मिड प॑ स्थित छै (झु एट अल., 2019) ।
जैव रासायनिक आ जीनोमिक स्तर पर चयापचय दक्षता कें अलावा, सूक्ष्मजीवक अन्य गुण या प्रतिक्रियाक जैना कीमोटैक्सिस, कोशिका सतह संशोधन गुण, डिब्बाबंदी, तरजीही उपयोग, जैव सरफैक्टेंट उत्पादन आदि कें सेहो प्रदर्शन करय छै, जे ओकरा दूषित वातावरण मे सुगंधित प्रदूषक कें अधिक कुशलता सं चयापचय करय मे मदद करय छै (चित्र 7)।
चित्र 7. विदेशी प्रदूषक यौगिक कें कुशल जैव अपघटन कें लेल आदर्श सुगंधित हाइड्रोकार्बन-अपघटन बैक्टीरिया कें विभिन्न कोशिकीय प्रतिक्रिया रणनीतियक.
कीमोटैक्टिक प्रतिक्रियाक कें विषम प्रदूषित पारिस्थितिकी तंत्र मे जैविक प्रदूषक कें अपघटन कें बढ़ावा देवय वाला कारक मानल जायत छै. (2002) न॑ ई सिद्ध करलकै कि स्यूडोमोनास एसपी केरऽ कीमोटैक्सिस । जी 7 स॑ नेफ्थालीन म॑ जलीय प्रणाली म॑ नेफ्थालीन केरऽ गिरावट के दर बढ़ी गेलै । जंगली प्रकार के तनाव जी 7 नेफ्थालीन के कीमोटैक्सिस के कमी वाला उत्परिवर्तित तनाव के तुलना में बहुत तेजी स॑ अपघटन करलकै । NahY प्रोटीन (झिल्ली टोपोलॉजी के साथ 538 अमीनो एसिड) क॑ NAH7 प्लाज्मिड प॑ मेटाक्लीवेज पथ जीन के साथ सह-लिपिबद्ध पाबै गेलऽ छेलै, आरू केमोटैक्सिस ट्रांसड्यूसर के तरह, ई प्रोटीन नेफ्थालीन केरऽ अपघटन लेली केमोरिसेप्टर के रूप म॑ काम करै वाला प्रतीत होय छै (Grimm and Harwood 1997) । हंसेल एट अल द्वारा एक अन्य अध्ययन। (2009) न॑ देखैलकै कि प्रोटीन केमोटैक्टिक छै, लेकिन एकरऽ अपघटन दर अधिक छै । (2011) न॑ गैसीय नेफ्थालीन के प्रति स्यूडोमोनास (पी. पुटिडा) केरऽ कीमोटैक्टिक प्रतिक्रिया के प्रदर्शन करलकै, जेकरा म॑ गैस चरण प्रसार के परिणामस्वरूप कोशिका म॑ नेफ्थालीन केरऽ लगातार प्रवाह होय गेलै, जे कोशिका केरऽ कीमोटैक्टिक प्रतिक्रिया क॑ नियंत्रित करलकै । शोधकर्ता न॑ ई केमोटैक्टिक व्यवहार के फायदा उठाबैत॑ हुअ॑ सूक्ष्मजीव के इंजीनियरिंग करलकै जेकरा स॑ अपघटन के दर बढ़तै । अध्ययनऽ स॑ पता चललै छै कि केमोसेंसरी मार्ग अन्य कोशिकीय कार्य जैना कि कोशिका विभाजन, कोशिका चक्र केरऽ नियमन, आरू बायोफिल्म केरऽ निर्माण क॑ भी नियंत्रित करै छै, जेकरा स॑ अपघटन केरऽ दर क॑ नियंत्रित करै म॑ मदद मिलै छै । लेकिन, कुशल क्षरण लेली ई गुण (कीमोटैक्सिस) के सदुपयोग म॑ कई अड़चनऽ के कारण बाधा पहुँचै छै । प्रमुख बाधा छै: (क) अलग-अलग पैरालॉगस रिसेप्टर एक ही यौगिक/लिगांड कें पहचान करय छै; (ख) वैकल्पिक रिसेप्टर्स के अस्तित्व, यानी ऊर्जावान ट्रॉपिज्म; (ग) एक ही रिसेप्टर परिवार के संवेदी डोमेन में महत्वपूर्ण अनुक्रम अंतर; आरू (घ) प्रमुख बैक्टीरियल संवेदक प्रोटीन (Ortega et al., 2017; Martin-Mora et al., 2018) के बारे म॑ जानकारी के कमी । कखनों-कखनों, सुगंधित हाइड्रोकार्बन कें जैव अपघटन सं अनेक मेटाबोलाइट्स/मध्यवर्ती पदार्थक कें निर्माण होयत छै, जे बैक्टीरिया कें एकटा समूह कें लेल कीमोटैक्टिक भ सकय छै मुदा दोसरक कें लेल प्रतिकारक भ सकय छै, जे प्रक्रिया कें आ बेसि जटिल बनायत छै. रासायनिक रिसेप्टर्स के साथ लाइगैंड (सुगंधित हाइड्रोकार्बन) के अंतःक्रिया के पहचान करै लेली, हमन॑ स्यूडोमोनास पुटिडा आरू एस्केरिचिया कोलाई के संवेदक आरू संकेत डोमेन क॑ फ्यूज करी क॑ संकर संवेदक प्रोटीन (PcaY, McfR, आरू NahY) के निर्माण करलकै, जे क्रमशः सुगंधित एसिड, टीसीए मध्यवर्ती, आरू नैफ्थालीन के लेलऽ रिसेप्टर्स क॑ लक्षित करै छै (Luu et al., आरू NahY) के निर्माण करलकै (Luu et al., आरू NahY) । 2019)।
नेफ्थालीन आरू अन्य बहुचक्रीय सुगंधित हाइड्रोकार्बन (PAHs) के प्रभाव म॑ बैक्टीरिया केरऽ झिल्ली के संरचना आरू सूक्ष्मजीवऽ के अखंडता म॑ काफी बदलाव होय छै । अध्ययनऽ स॑ पता चललै छै कि नेफ्थालीन हाइड्रोफोबिक परस्पर क्रिया के माध्यम स॑ एसिली श्रृंखला केरऽ अंतःक्रिया म॑ हस्तक्षेप करै छै, जेकरा स॑ झिल्ली केरऽ सूजन आरू तरलता बढ़ी जाय छै (Sikkema et al., 1995) । ई हानिकारक प्रभाव के प्रतिकार करै लेली बैक्टीरिया आइसो/एंटीआइसो शाखाबद्ध-श्रृंखला फैटी एसिड के बीच अनुपात आरू फैटी एसिड संरचना म॑ बदलाव करी क॑ आरू सिस-असंतृप्त फैटी एसिड क॑ संबंधित ट्रांस-आइसोमर म॑ आइसोमराइज करी क॑ झिल्ली के तरलता क॑ नियंत्रित करै छै (Heipieper आरू de Bont, 1994) । नेफ्थालीन उपचार पर उगाएल गेल स्यूडोमोनास स्टुट्जरी मे संतृप्त सं असंतृप्त फैटी एसिड अनुपात 1.1 सं बढ़ि क 2.1 भ गेल, जखन कि स्यूडोमोनास जेएस150 मे ई अनुपात 7.5 सं बढ़ि क 12.0 भ गेल (Mrozik et al., 2004) । जब॑ नैफ्थालीन प॑ उगलऽ गेलऽ छेलै, त॑ एक्रोमोबैक्टर केएएस 3-5 कोशिका न॑ नेफ्थालीन क्रिस्टल के आसपास कोशिका एकत्रीकरण आरू कोशिका सतह केरऽ आवेश (-22.5 स॑ -2.5 एमवी) म॑ कमी ​​के प्रदर्शन करलकै जेकरऽ साथ कोशिका द्रव्य संघनन आरू वैक्यूलाइजेशन छेलै, जे कोशिका संरचना आरू कोशिका सतह के गुण म॑ बदलाव के संकेत दै छै (मोहापात्रा एट अल., 2019) । यद्यपि कोशिकीय/सतह परिवर्तन सीधा सुगंधित प्रदूषक कें बेहतर अवशोषण सं जुड़ल छै, लेकिन प्रासंगिक जैव इंजीनियरिंग रणनीति कें पूरा तरह सं अनुकूलित नहि कैल गेल छै. जैविक प्रक्रिया क॑ अनुकूलित करै लेली कोशिका केरऽ आकार म॑ हेरफेर के प्रयोग बहुत कम करलऽ गेलऽ छै (Volke and Nikel, 2018) । कोशिका विभाजन क॑ प्रभावित करै वाला जीनऽ के डिलीशन स॑ कोशिका आकृति विज्ञान म॑ बदलाव होय छै । कोशिका विभाजन क॑ प्रभावित करै वाला जीनऽ के डिलीशन स॑ कोशिका आकृति विज्ञान म॑ बदलाव होय छै । बेसिलस सबटिलिस म॑ कोशिका सेप्टम प्रोटीन SepF क॑ सेप्टम केरऽ निर्माण म॑ शामिल होय के बात कहलऽ गेलऽ छै आरू कोशिका विभाजन केरऽ बाद के चरणऽ लेली एकरऽ आवश्यकता होय छै, लेकिन ई कोनो आवश्यक जीन नै छै । बेसिलस सबटिलिस म॑ पेप्टाइड ग्लाइकन हाइड्रोलेज क॑ एन्कोडिंग करै वाला जीन केरऽ डिलीशन के परिणामस्वरूप कोशिका केरऽ लम्बाई, विशिष्ट विकास दर म॑ वृद्धि, आरू एंजाइम उत्पादन क्षमता म॑ सुधार होय गेलै (Cui et al., 2018) ।
स्यूडोमोनास उपभेद C5pp आरू C7 केरऽ कुशल अपघटन प्राप्त करै लेली कार्बेरिल अपघटन मार्ग केरऽ डिब्बाबंदी प्रस्तावित करलऽ गेलऽ छै (कामिनी एट अल., 2018) । प्रस्तावित छै कि कार्बेरिल क॑ बाहरी झिल्ली सेप्टम के माध्यम स॑ आरू/या प्रसारित पोरिन के माध्यम स॑ पेरिप्लाज्मिक स्पेस म॑ परिवहन करलऽ जाय छै । सीएच एकटा पेरिप्लाज्मिक एंजाइम छै जे कार्बेरिल के जलविघटन के उत्प्रेरक बनाबै छै आरू 1-नैफ्थोल बनै छै, जे अधिक स्थिर, अधिक जलभयकारी आरू अधिक विषाक्त होय छै. सीएच पेरिप्लाज्म म॑ स्थानीयकृत होय छै आरू कार्बेरिल के प्रति एकरऽ आत्मीयता कम होय छै, जेकरा स॑ 1-नैफ्थोल केरऽ निर्माण क॑ नियंत्रित करलऽ जाय छै, जेकरा स॑ कोशिका म॑ एकरऽ संचय नै होय जाय छै आरू कोशिका लेली एकरऽ विषाक्तता कम होय जाय छै (कामिनी एट अल., 2018) । परिणामस्वरूप 1-नैफ्थोल क॑ विभाजन आरू/या प्रसार द्वारा आंतरिक झिल्ली के पार कोशिका द्रव्य म॑ पहुँचाय देलऽ जाय छै, आरू ओकरा बाद केंद्रीय कार्बन मार्ग म॑ आरू चयापचय लेली उच्च-आकर्षण एंजाइम 1NH द्वारा 1,2-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीन म॑ हाइड्रोक्सिलेशन करलऽ जाय छै ।
यद्यपि सूक्ष्मजीवक मे जेनोबायोटिक कार्बन स्रोत कें अपघटन करय कें आनुवंशिक आ चयापचय क्षमता छै, मुदा ओकर उपयोग कें पदानुक्रमित संरचना (अर्थात, जटिल कार्बन स्रोत सं सरल कें तरजीही उपयोग) जैव अपघटन कें लेल एकटा प्रमुख बाधा छै. सरल कार्बन स्रोत कें उपस्थिति आ उपयोग एंजाइम कें एन्कोडिंग करय वाला जीन कें डाउनरेगुलेट करयत छै जे जटिल/गैर-पसंदीदा कार्बन स्रोत जेना पीएएच कें अपघटन करयत छै. एकरऽ अच्छा अध्ययन करलऽ गेलऽ उदाहरण ई छै कि जब॑ ग्लूकोज आरू लैक्टोज क॑ एस्केरिचिया कोलाई क॑ सह-फीड करलऽ जाय छै त॑ लैक्टोज के तुलना म॑ ग्लूकोज के उपयोग अधिक कुशलता स॑ करलऽ जाय छै (जैकब आरू मोनोड, १९६५) । स्यूडोमोनास क॑ कार्बन स्रोत के रूप म॑ विभिन्न प्रकार के पीएएच आरू जेनोबायोटिक यौगिक क॑ अपघटन करै के सूचना मिललऽ छै । स्यूडोमोनास म॑ कार्बन स्रोत के उपयोग के पदानुक्रम कार्बनिक अम्ल > ग्लूकोज > सुगंधित यौगिक छै (हाइलेमन आरू फिब्स, 1972; कोलियर एट अल., 1996) । ओना एकर अपवाद अछि। मजेदार बात ई छै कि स्यूडोमोनास एसपी। CSV86 एकटा अद्वितीय पदानुक्रमित संरचना प्रदर्शित करै छै जे ग्लूकोज के बजाय सुगंधित हाइड्रोकार्बन (बेन्जोइक एसिड, नैफ्थालीन, आदि) के उपयोग पसंद करै छै आरू कार्बनिक एसिड के साथ सुगंधित हाइड्रोकार्बन के सह-चयापचय करै छै (बासु एट अल., 2006) । ई जीवाणु म॑ सुगंधित हाइड्रोकार्बन केरऽ अपघटन आरू परिवहन लेली जीन क॑ दोसरऽ कार्बन स्रोत जेना कि ग्लूकोज या कार्बनिक अम्ल केरऽ उपस्थिति म॑ भी डाउनरेगुलेट नै करलऽ जाय छै । जब॑ ग्लूकोज आरू सुगंधित हाइड्रोकार्बन माध्यम म॑ उगाबै के काम करलऽ गेलै त॑ देखलऽ गेलै कि ग्लूकोज परिवहन आरू चयापचय लेली जीन क॑ डाउनरेगुलेट करलऽ गेलऽ छेलै, सुगंधित हाइड्रोकार्बन के उपयोग पहलऽ लॉग चरण म॑ करलऽ गेलऽ छेलै, आरू ग्लूकोज के उपयोग दोसरऽ लॉग चरण म॑ करलऽ गेलऽ छेलै (बासु आरू अन्य, 2006; चौधरी आरू अन्य, 2017) । दोसरऽ तरफ, कार्बनिक अम्ल केरऽ उपस्थिति न॑ सुगंधित हाइड्रोकार्बन चयापचय केरऽ अभिव्यक्ति क॑ प्रभावित नै करलकै, ई लेली ई जीवाणु जैव अपघटन अध्ययन लेली एगो उम्मीदवार तनाव होय के उम्मीद छै (फेले एट अल., 2020) ।
ई सर्वविदित छै कि हाइड्रोकार्बन जैव परिवर्तन सूक्ष्मजीवऽ म॑ ऑक्सीडेटिव तनाव आरू एंटीऑक्सीडेंट एंजाइम केरऽ अपरेग्यूलेशन पैदा करी सकै छै । स्थिर चरण कोशिका आरू विषाक्त यौगिक केरऽ उपस्थिति दूनू म॑ अकुशल नेफ्थालीन जैव अपघटन स॑ प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजाति (आरओएस) केरऽ निर्माण होय छै (कांग एट अल. 2006) । चूँकि नेफ्थालीन-अपघटन करय वाला एंजाइम म॑ आयरन-सल्फर के समूह होय छै, ऑक्सीडेटिव तनाव के तहत हीम आरू आयरन-सल्फर प्रोटीन म॑ आयरन के ऑक्सीकरण होय जैतै, जेकरा स॑ प्रोटीन निष्क्रिय होय जाय छै । फेरेडोक्सिन-एनएडीपी + रिडक्टेज (Fpr), सुपरऑक्साइड डिस्मुटेज (SOD) के साथ मिल क॑ NADP+/NADPH आरू फेरेडोक्सिन या फ्लेवोडोक्सिन केरऽ दू अणु के बीच रिवर्सिबल रेडॉक्स प्रतिक्रिया के मध्यस्थता करै छै, जेकरा स॑ ROS क॑ स्केवेंज करी क॑ ऑक्सीडेटिव तनाव के तहत आयरन-सल्फर केंद्र क॑ बहाल करी देलऽ जाय छै (Li et al. 2006) । ई रिपोर्ट करलऽ गेलऽ छै कि स्यूडोमोनास म॑ Fpr आरू SodA (SOD) दूनू ऑक्सीडेटिव तनाव स॑ प्रेरित होय सकै छै, आरू नैफ्थालीन-जोड़लऽ गेलऽ परिस्थिति म॑ वृद्धि के दौरान चार स्यूडोमोनास उपभेद (O1, W1, As1, आरू G1) म॑ बढ़लऽ SOD आरू कैटालेज गतिविधि देखलऽ गेलऽ छेलै (Kang et al., 2006) । अध्ययनऽ स॑ पता चललै छै कि एस्कॉर्बिक एसिड या फेरस आयरन (Fe2+) जैसनऽ एंटीऑक्सीडेंट केरऽ जोड़ऽ स॑ नेफ्थालीन केरऽ विकास दर बढ़ी सकै छै । जब॑ रोडोकोकस एरिथ्रोपोलिस नैफ्थालीन माध्यम म॑ बढ़लै, त॑ sodA (Fe/Mn सुपरऑक्साइड डिस्मुटेज), sodC (Cu/Zn सुपरऑक्साइड डिस्मुटेज), आरू recA सहित ऑक्सीडेटिव तनाव स॑ संबंधित साइटोक्रोम P450 जीन केरऽ प्रतिलेखन बढ़ी गेलऽ छेलै (Sazykin et al., 2019) । नेफ्थालीन म॑ संवर्धित स्यूडोमोनास कोशिका केरऽ तुलनात्मक मात्रात्मक प्रोटीओमिक विश्लेषण स॑ पता चललै कि ऑक्सीडेटिव तनाव प्रतिक्रिया स॑ जुड़लऽ विभिन्न प्रोटीन केरऽ अपरेग्यूलेशन तनाव स॑ निपटै के रणनीति छै (Herbst et al., 2013) ।
सूक्ष्मजीवक कें हाइड्रोफोबिक कार्बन स्रोत कें क्रिया कें तहत जैव सरफैक्टेंट पैदा करय कें सूचना मिलल छै. ई सरफैक्टेंट एम्फीफिलिक सतह सक्रिय यौगिक छै जे तेल-पानी या हवा-पानी केरऽ अंतरफलक प॑ समुच्चय बना सकै छै । ई छद्म-घुलनशीलता क॑ बढ़ावा दै छै आरू सुगंधित हाइड्रोकार्बन केरऽ सोखना म॑ सुविधा दै छै, जेकरऽ परिणामस्वरूप कुशल जैव अपघटन होय ​​छै (रहमान एट अल., 2002) । इ गुणक कें कारण बायोसर्फैक्टेंट कें उपयोग विभिन्न उद्योगक मे व्यापक रूप सं कैल जायत छै. बैक्टीरिया संवर्धन मे रासायनिक सरफैक्टेंट या बायोसर्फैक्टेंट कें जोड़नाय हाइड्रोकार्बन कें अपघटन कें दक्षता आ दर मे वृद्धि कयर सकय छै. जैव सरफैक्टेंट म॑ स्यूडोमोनास एरुगिनोसा द्वारा उत्पादित रैमनोलिपिड केरऽ व्यापक अध्ययन आरू विशेषता करलऽ गेलऽ छै (हिसात्सुका आरू अन्य, 1971; रहमान आरू अन्य, 2002) । एकरऽ अतिरिक्त, अन्य प्रकार के जैवसर्फैक्टेंट म॑ लिपोपेप्टाइड (स्यूडोमोनास फ्लोरोसेंस स॑ म्यूसिन), पायसीकारी ३७८ (स्यूडोमोनास फ्लोरोसेंस स॑) (रोसेनबर्ग आरू रॉन, १९९९), रोडोकोकस (रामडाहल, १९८५) स॑ ट्रेहालोज डिसैकराइड लिपिड), बेसिलस (सरस्वाथी आरू हॉलबर्ग, 2002), आरू बेसिलस सबटिलिस (Siegmund आरू वैगनर, 1991) आरू बेसिलस amyloliquefaciens (Zhi et al., 2017) स॑ सरफैक्टेंट । ई शक्तिशाली सरफैक्टेंट सतह केरऽ तनाव क॑ ७२ डाइन/सेमी स॑ कम करी क॑ ३० डाइन/सेमी स॑ कम करी दै छै, जेकरा स॑ हाइड्रोकार्बन केरऽ बेहतर अवशोषण के अनुमति मिलै छै । रिपोर्ट करलऽ गेलऽ छै कि स्यूडोमोनास, बेसिलस, रोडोकोकस, बर्कहोल्डेरिया आरू अन्य बैक्टीरिया प्रजाति नैफ्थालीन आरू मिथाइलनाफ्थालीन मीडिया म॑ उगाबै प॑ विभिन्न रैमनोलिपिड आरू ग्लाइकोलिपिड आधारित बायोसर्फैक्टेंट पैदा करी सकै छै (कांगा आरू अन्य, 1997; पंटस आरू अन्य, 2005) । स्यूडोमोनास माल्टोफिलिया CSV89 नैफ्थोइक एसिड जैसनऽ सुगंधित यौगिक (Phale et al., 1995) प॑ उगाबै प॑ बाह्य कोशिकीय जैवसर्फैक्टेंट बायोसुर-पीएम पैदा करी सकै छै । बायोसुर-पीएम निर्माण केरऽ गतिकी स॑ पता चललै कि एकरऽ संश्लेषण एगो विकास- आरू पीएच-निर्भर प्रक्रिया छै । ई पता चललै कि न्यूट्रल पीएच प॑ कोशिका द्वारा उत्पादित बायोसुर-पीएम केरऽ मात्रा पीएच ८.५ प॑ बनलऽ मात्रा स॑ अधिक छेलै । पीएच 8.5 पर उगय वाला कोशिका अधिक जलभयकारी छल आ पीएच 7.0 पर उगय वाला कोशिका के अपेक्षा सुगंधित आ एलिफेटिक यौगिक के प्रति बेसी आत्मीयता छल. रोडोकोकस एसपीपी में। एन 6, उच्च कार्बन टू नाइट्रोजन (सी: एन) अनुपात आरू लोहा सीमा बाह्य कोशिकीय जैव सरफैक्टेंट के उत्पादन के लेलऽ इष्टतम परिस्थिति छै (मुतालिक एट अल., 2008) । उपभेदक कें अनुकूलन आ किण्वन कें द्वारा जैव सरफैक्टेंट (सर्फैक्टिन) कें जैव संश्लेषण मे सुधार कें प्रयास कैल गेल छै. लेकिन, कल्चर मीडियम म॑ सरफैक्टेंट केरऽ टीटर कम (1.0 ग्राम/लीटर) होय छै, जे बड़ऽ पैमाना प॑ उत्पादन लेली एगो चुनौती पैदा करै छै (जिआओ आरू अन्य, 2017; वू आरू अन्य, 2019) । अतः एकरऽ जैव संश्लेषण म॑ सुधार लेली जेनेटिक इंजीनियरिंग विधि के प्रयोग करलऽ गेलऽ छै । लेकिन, ओपेरन केरऽ बड़ऽ आकार (∼25 kb) आरू कोरम संवेदन प्रणाली केरऽ जटिल जैव संश्लेषण नियमन के कारण एकरऽ इंजीनियरिंग संशोधन मुश्किल छै (Jiao et al., 2017; Wu et al., 2019) । बेसिलस बैक्टीरिया म॑ आनुवंशिक इंजीनियरिंग केरऽ कईएक संशोधन करलऽ गेलऽ छै, जेकरऽ मुख्य उद्देश्य प्रोमोटर (srfA ओपेरन) क॑ बदली क॑ सरफैक्टिन उत्पादन म॑ वृद्धि करना छै, सरफैक्टिन निर्यात प्रोटीन YerP आरू नियामक कारक ComX आरू PhrC क॑ अधिक अभिव्यक्त करना छै (Jiao et al., 2017) । लेकिन ई आनुवंशिक इंजीनियरिंग केरऽ तरीका म॑ एक या कुछ आनुवंशिक संशोधन ही मिललऽ छै आरू अभी तलक व्यावसायिक उत्पादन तलक नै पहुँचलऽ छै । अतः ज्ञान आधारित अनुकूलन विधियक कें आगू कें अध्ययन आवश्यक छै.
पीएएच जैव अपघटन अध्ययन मुख्य रूप सं मानक प्रयोगशाला परिस्थितिक मे कैल जायत छै. मुदा दूषित स्थल पर या दूषित वातावरण मे बहुत रास अजैविक आ जैविक कारक (तापमान, पीएच, ऑक्सीजन, पोषक तत्वक कें उपलब्धता, सब्सट्रेट जैव उपलब्धता, अन्य जेनोबायोटिक, अंतिम उत्पाद निरोध आदि) सूक्ष्मजीवक कें अपघटन क्षमता मे बदलाव आ प्रभावित करनाय देखल गेल छै.
तापमान कें पीएएच जैव अपघटन पर काफी प्रभाव पड़ै छै. जेना-जेना तापमान बढ़ै छै, घुललऽ ऑक्सीजन केरऽ सांद्रता कम होय जाय छै, जे एरोबिक सूक्ष्मजीवऽ के चयापचय क॑ प्रभावित करै छै, कैन्हेंकि ओकरा हाइड्रोक्सिलेशन या रिंग क्लीवेज रिएक्शन करै वाला ऑक्सीजनेज लेली सब्सट्रेट म॑ स॑ एक के रूप म॑ आणविक ऑक्सीजन के जरूरत होय छै । अक्सर ई देखलऽ जाय छै कि बढ़लऽ तापमान माता-पिता पीएएच क॑ अधिक जहरीला यौगिक म॑ बदलै छै, जेकरा स॑ जैव अपघटन क॑ रोकै छै (Muller et al., 1998) ।
ध्यान देलऽ गेलऽ छै कि बहुत सारा पीएएच दूषित स्थलऽ के पीएच मान चरम होय छै, जेना कि एसिड माइन ड्रेनेज दूषित स्थल (पीएच १-४) आरू क्षारीय लीचैट (पीएच ८-१२) स॑ दूषित प्राकृतिक गैस/कोयला गैसीकरण स्थल । इ परिस्थिति जैव अपघटन प्रक्रिया कें गंभीर रूप सं प्रभावित कयर सकय छै. अइ कें लेल जैव सुधार कें लेल सूक्ष्मजीवक कें उपयोग करय सं पहिले उपयुक्त रसायन (मध्यम सं बहुत कम ऑक्सीकरण-कम करय कें क्षमता वाला) जेना क्षारीय मिट्टी कें लेल अमोनियम सल्फेट या अमोनियम नाइट्रेट या अम्लीय स्थल कें लेल कैल्शियम कार्बोनेट या मैग्नीशियम कार्बोनेट सं चूना लगा क पीएच कें समायोजित करय कें अनुशंसा कैल जायत छै (Bowlen et al. 1995; Gupta and Sar 2020)।
प्रभावित क्षेत्र मे ऑक्सीजन कें आपूर्ति पीएएच जैव अपघटन कें लेल दर सीमित कारक छै. पर्यावरण केरऽ रेडॉक्स परिस्थिति के कारण, इन सिटु जैव सुधार प्रक्रिया म॑ आमतौर प॑ बाहरी स्रोत (टिलिंग, एयर स्पर्जिंग, आरू रासायनिक जोड़) स॑ ऑक्सीजन केरऽ प्रवेश के आवश्यकता होय छै (Pardieck et al., 1992) । ओडेनक्रान्ज एट अल। (1996) न॑ ई सिद्ध करलकै कि दूषित जलभृत म॑ मैग्नीशियम पेरोक्साइड (एक ऑक्सीजन रिलीजिंग यौगिक) केरऽ जोड़ऽ स॑ बीटीईएक्स यौगिक क॑ प्रभावी ढंग स॑ जैव-उपचार करलऽ जाब॑ सकै छै । एकटा आरू अध्ययन न॑ प्रभावी जैव सुधार प्राप्त करै लेली सोडियम नाइट्रेट के इंजेक्शन लगाय क॑ आरू निष्कर्षण कुँआ के निर्माण करी क॑ दूषित जलभृत म॑ फिनोल आरू बीटीईएक्स केरऽ स्थान पर अपघटन के जांच करलकै (बेवली आरू वेब, २००१) ।