मियामी विश्वविद्यालय के रोसेनस्टील स्कूल ऑफ मरीन, एटमॉस्फेरिक और अर्थ साइंसेज के एक नए अध्ययन से पता चलता है कि मछली के पेट में रहने वाले सूक्ष्मजीव समुद्री रसायन विज्ञान और वैश्विक कार्बन चक्र को फिर से आकार देने में अप्रत्याशित रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं। अनुसंधान टीम ने पाया कि ये बैक्टीरिया कैल्शियम कार्बोनेट खनिजों का उत्पादन करने के लिए मेजबान मछली के साथ सहयोग कर सकते हैं, इस प्रकार समुद्र में एक महत्वपूर्ण कार्बन सिंक मार्ग का निर्माण कर सकते हैं, जो पारंपरिक समझ को चुनौती देता है कि "यह प्रक्रिया केवल मछली के अपने शरीर विज्ञान द्वारा संचालित होती है।"
स्कूल के पूर्व स्नातक छात्र एंथोनी बोनाकोल्टा के नेतृत्व में किए गए अध्ययन में इस बात पर ध्यान केंद्रित किया गया कि मछली की आंतों में बैक्टीरिया और मेजबान कैसे कैल्शियम कार्बोनेट, एक प्रमुख खनिज का उत्पादन करने के लिए मिलकर काम करते हैं। कैल्शियम कार्बोनेट न केवल समुद्री अम्ल-क्षार संतुलन जैसी रासायनिक प्रक्रियाओं में गहराई से शामिल है, बल्कि इसे समुद्री पर्यावरण में कार्बन भंडारण का एक महत्वपूर्ण रूप भी माना जाता है और वैश्विक जलवायु पर इसका दीर्घकालिक प्रभाव पड़ता है।
आम तौर पर, शरीर के तरल पदार्थों के आसमाटिक दबाव संतुलन को बनाए रखने के लिए बोनी मछली (यानी किरण-पंख वाली मछली) समुद्री जल पीना जारी रखेगी। इस प्रक्रिया के दौरान, उनकी आंतें सक्रिय रूप से अतिरिक्त कैल्शियम और कार्बोनेट आयनों को हटा देती हैं और उन्हें ठोस कैल्शियम कार्बोनेट कणों के रूप में बाहर निकाल देती हैं, जिन्हें इचिथियोकार्बोनेट कहा जाता है। लंबे समय से, वैज्ञानिक समुदाय आमतौर पर मानता रहा है कि मछली से प्राप्त कार्बोनेट पूरी तरह से मछली की शारीरिक नियामक गतिविधियों से संचालित होते हैं। इस अध्ययन का प्रस्ताव है कि आंतों के सूक्ष्मजीवों की नई खोजी गई भागीदारी इस प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण "छिपी हुई कड़ी" बन सकती है।
पेपर के वरिष्ठ लेखकों में से एक, इचथियोलॉजी के मेयटैग प्रोफेसर और स्कूल में समुद्री जीव विज्ञान और पारिस्थितिकी विभाग के अध्यक्ष मार्टिन ग्रोसेल ने बताया कि यह काम मछली जीव विज्ञान और यहां तक कि वैश्विक महासागर पोषक चक्रण में मछली आंत माइक्रोबायोटा की भूमिका की फिर से जांच करने की आवश्यकता को प्रेरित करता है। उन्होंने कहा कि खनिज निर्माण प्रक्रिया जिसे पहले "पूरी तरह से मछली द्वारा ही पूरा किया गया" माना जाता था, अब मछली और उसके आंतों के सूक्ष्मजीवों के बीच घनिष्ठ सहजीवन का परिणाम होने की अधिक संभावना है।
सूक्ष्मजीवों के संभावित कार्यों का पता लगाने के लिए, अनुसंधान दल ने विभिन्न लवणता स्थितियों के तहत मछली से प्राप्त कार्बोनेट के उत्पादन की व्यवस्थित जांच करने के लिए प्रायोगिक वस्तु के रूप में गल्फ टॉडफिश (वैज्ञानिक नाम ऑप्सैनस बीटा) का उपयोग किया। प्रयोग ने मछली को तीन वातावरणों में उजागर किया: कम लवणता वाला खारा पानी (9‰), सामान्य समुद्री जल (35‰), और उच्च लवणता वाला अत्यधिक खारा पानी (60‰)। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि जैसे-जैसे पर्यावरणीय लवणता बढ़ती है, मछली सामान्य ऑस्मोरग्यूलेशन के दौरान मछली-व्युत्पन्न कार्बोनेट के उत्सर्जन में वृद्धि करेगी।
इस प्रयोग के नतीजे बताते हैं कि कम लवणता वाले वातावरण में टॉडफिश लगभग कोई मछली-व्युत्पन्न कार्बोनेट का उत्पादन नहीं करती है, जबकि सामान्य समुद्री जल स्थितियों के तहत कार्बोनेट कणों का स्पष्ट निर्वहन देखा जा सकता है, और यह उत्पादन हाइपरसेलाइन वातावरण में और भी बढ़ जाता है। शोधकर्ताओं ने सूक्ष्मजीव समुदायों और उनमें जीन अभिव्यक्ति का विश्लेषण करने के लिए आंत के विभिन्न खंडों, मछली से प्राप्त कार्बोनेट कणों और मछली के आसपास के पानी सहित विभिन्न स्थानों से नमूने एकत्र किए। टीम ने जीनोम अनुक्रमण के माध्यम से नमूनों में माइक्रोबियल प्रजातियों की पहचान की, और जीन अभिव्यक्ति विश्लेषण के साथ मिलकर, इन सूक्ष्मजीवों के संभावित चयापचय मार्गों और कार्यात्मक विशेषताओं का अनुमान लगाया।
विश्लेषणात्मक परिणामों से पता चला कि विब्रियो सूक्ष्मजीव, विशेष रूप से फोटोबैक्टीरियम डैमसेले सबस्प। डेमसेले, मछली की आंतों और मछली से प्राप्त कार्बोनेट कणों में प्रचुर मात्रा में मौजूद थे। जीन कार्यात्मक विश्लेषण ने सुझाव दिया कि इन जीवाणुओं में कैल्शियम कार्बोनेट वर्षा से संबंधित विशेषताएं और चयापचय मार्ग हैं, और आंतों के वातावरण में निष्क्रिय रूप से रहने के बजाय सीधे खनिज निर्माण में शामिल हो सकते हैं। इसके आधार पर, अनुसंधान टीम ने निष्कर्ष निकाला कि मछली और उनके आंतों के सूक्ष्मजीव सहक्रियात्मक बातचीत के माध्यम से मछली-व्युत्पन्न कार्बोनेट के उत्पादन को संयुक्त रूप से चलाने की संभावना रखते हैं।
ग्रोसेल ने इस बात पर जोर दिया कि पृथ्वी पर अधिकांश जीवन रूप सूक्ष्मजीवों से संबंधित हैं, जो पोषक चक्र चलाते हैं, पारिस्थितिकी तंत्र के कार्यों का समर्थन करते हैं और सहजीवी तरीके से जीवन विविधता के नए पहलुओं को प्रकट करना जारी रखते हैं। समुद्री पर्यावरण में सहजीवी घटनाएं विशेष रूप से प्रचुर मात्रा में हैं, और कैल्शियम कार्बोनेट के निर्माण में टॉडफिश और विब्रियो बैक्टीरिया के बीच संभावित सहजीवी संबंध इस तस्वीर में एक नया प्रतिनिधि मामला जोड़ता है।
शोधकर्ताओं ने ध्यान दिया कि यह खोज नई अंतर्दृष्टि प्रदान करती है कि समुद्री पारिस्थितिकी तंत्र समुद्री रसायन विज्ञान और महासागर के कार्बन चक्र को कैसे प्रभावित करते हैं। यदि अनुवर्ती अनुसंधान इस तंत्र की और पुष्टि कर सकता है, तो इसका मतलब है कि मछली में रहने वाले बड़ी संख्या में सूक्ष्मजीव कार्बन भंडारण प्रक्रिया और समग्र महासागर स्वास्थ्य को बड़े पैमाने पर प्रभावित करने में शामिल हो सकते हैं, और उनकी भूमिका पिछली समझ से कहीं परे है।