लेखः “उन्नत जैव-उपचार-प्रौद्योगिकीः तथा कृत्रिम-कार्बनिक-यौगिकाः (SOC) पुनःप्रयोग-प्रक्रियाः” इति शोध-विषयस्य भागः अस्ति । सर्वे १४ लेखाः पश्यन्तु
निम्न आणविकभारयुक्ताः बहुचक्रीयसुगन्धितहाइड्रोकार्बनाः (PAHs) यथा नेफ्थालीनः तथा प्रतिस्थापिताः नेफ्थालीनाः (मिथाइलनाफ्थालीनः, नैफ्थोइक अम्लः, १-नफ्थाइल-एन-मिथाइलकार्बामेट् इत्यादयः) विविधेषु उद्योगेषु व्यापकरूपेण उपयुज्यन्ते तथा च जीवानां कृते जीनोटोक्सिक, उत्परिवर्तनकारकाः तथा/वा कार्सिनोजेनिकाः सन्ति एते कृत्रिमकार्बनिकयौगिकाः (SOCs) अथवा क्षेनोबायोटिक्स् प्राथमिकताप्रदूषकाः इति मन्यन्ते तथा च वैश्विकपर्यावरणाय जनस्वास्थ्याय च गम्भीरं खतरान् जनयन्ति मानवीयक्रियाकलापानाम् तीव्रता (उदा. अङ्गारस्य गैसीकरणं, तैलशोधनं, वाहनस्य उत्सर्जनं कृषिप्रयोगाः च) एतेषां सर्वव्यापीनां निरन्तराणां च यौगिकानां एकाग्रतां, भाग्यं, परिवहनं च निर्धारयति भौतिक-रासायनिक-उपचार/निष्कासन-पद्धतीनां अतिरिक्तं जैव-उपचार-सदृशाः हरित-पर्यावरण-अनुकूल-प्रौद्योगिकीः, येषु पीओसी-सम्पूर्णतया अवनयनं कर्तुं वा अविषाक्त-उपोत्पादेषु परिवर्तनं कर्तुं वा समर्थानां सूक्ष्मजीवानां उपयोगः भवति, सुरक्षितः, व्यय-प्रभावी, आशाजनकः च विकल्पः इति रूपेण उद्भूताः मृदासूक्ष्मजीवेषु प्रोटीओबैक्टीरिया (स्यूडोमोनास्, स्यूडोमोनास्, कोमामोनास्, बर्कहोल्डेरिया, तथा नियोस्फिन्गोबैक्टीरियम), फर्मिक्यूट्स् (बैसिलस तथा पेनिबैसिलस), एक्टिनोबैक्टीरिया (रोडोकोकस तथा आर्थ्रोबैक्टर) इत्येतयोः वंशजानां विविधजीवाणुजातीयानां विविधकार्बनिकसंयुतानां क्षयस्य क्षमता प्रदर्शिता अस्ति चयापचयात्मकाध्ययनं, जीनोमिक्सं, मेटाजीनोमिकविश्लेषणं च एतेषु सरलजीवनरूपेषु वर्तमानं कैटाबोलिकजटिलतां विविधतां च अवगन्तुं अस्मान् साहाय्यं करोति, यत् कुशलजैवअपघटनार्थं अधिकं प्रयोक्तुं शक्यते PAHs इत्यस्य दीर्घकालीन-अस्तित्वस्य परिणामः अस्ति यत् प्लाज्मिड्, ट्रांसपोसोन्, बैक्टीरियोफेज, जीनोमिक-द्वीपः, एकीकृत-संयुग्म-तत्त्वानि इत्यादीनां आनुवंशिकतत्त्वानां उपयोगेन क्षैतिजजीनस्थापनद्वारा नवीन-अपघटन-फेनोटाइप्-प्रकारानाम् उद्भवः अभवत् विशिष्टानां पृथक्करणानाम् अथवा आदर्शसमुदायानाम् (सङ्घटनानाम्) प्रणालीजीवविज्ञानं आनुवंशिक-इञ्जिनीयरिङ्गं च समन्वयात्मकप्रभावानाम् माध्यमेन एतेषां पीएएच-समूहानां व्यापकं, द्रुतं, कुशलं च जैव-उपचारं सक्षमं कर्तुं शक्नोति अस्मिन् समीक्षणे वयं नाफ्थालीनस्य तथा प्रतिस्थापितानां नेफ्थालीन-अवघटनकारीजीवाणुनां कोशिकीयप्रतिक्रियासु/अनुकूलनेषु च विभिन्नेषु चयापचयमार्गेषु विविधतायां च, आनुवंशिकसंरचनायां विविधतायां च केन्द्रीभवन्ति। एतेन क्षेत्रप्रयोगाय पारिस्थितिकीसूचनाः प्राप्यन्ते तथा च कुशलजैवनिवारणाय तनावस्य अनुकूलनं भविष्यति।
उद्योगानां (पेट्रोकेमिकलं, कृषिः, औषधं, वस्त्ररञ्जकं, सौन्दर्यप्रसाधनम् इत्यादयः) तीव्रविकासः वैश्विक आर्थिकसमृद्धौ जीवनस्तरस्य उन्नतौ च योगदानं कृतवान् अस्य घातीयविकासस्य परिणामेण बहुसंख्यया कृत्रिमकार्बनिकसंयुतानां (SOCs) उत्पादनं जातम्, येषां उपयोगः विविधपदार्थानाम् निर्माणार्थं भवति एतेषु विदेशीययौगिकेषु अथवा एसओसीषु बहुचक्रीयसुगन्धितहाइड्रोकार्बन (PAHs), कीटनाशकाः, शाकनाशकाः, प्लास्टिकीकरणकर्तारः, रञ्जकाः, औषधानि, ऑर्गेनोफॉस्फेट्, ज्वालानिरोधकाः, वाष्पशीलकार्बनिकविलायकाः इत्यादयः सन्ति ते वायुमण्डले उत्सर्जिताः भवन्ति, जलीय-स्थलीय-पारिस्थितिकीतन्त्रेषु यत्र तेषां बहुआयामी प्रभावः भवति, येन हानिकारकः प्रभावः भवति भौतिकरासायनिकगुणानां समुदायसंरचनायाः च परिवर्तनस्य माध्यमेन विभिन्नजैवरूपेषु (Petrie et al., 2015; Bernhardt et al., 2017; Sarkar et al., 2020)। अनेकसुगन्धितप्रदूषकाणां अनेकेषु अक्षुण्णपारिस्थितिकीतन्त्रेषु/जैवविविधतायाः उष्णस्थानेषु (उदाहरणार्थं प्रवालपट्टिकाः, आर्कटिक/अंटार्कटिकहिमपाताः, उच्चपर्वतसरोवराः, गहनसमुद्रस्य अवसादः इत्यादिषु) प्रबलः विनाशकारी च प्रभावः भवति (जोन्स २०१०; बेयर इत्यादयः २०२०; नोर्डबोर्ग् इत्यादयः २०२०) हालस्य भूसूक्ष्मजीवविज्ञानस्य अध्ययनेन ज्ञातं यत् कृत्रिमसंरचनानां (निर्मितपर्यावरणस्य) पृष्ठेषु (उदाहरणार्थं सांस्कृतिकविरासतस्थलानि तथा ग्रेनाइट्, पाषाण, काष्ठं, धातुः च निर्मिताः स्मारकाः) कृत्रिमकार्बनिकपदार्थानाम् (उदाहरणार्थं सुगन्धितप्रदूषकाः) तस्य व्युत्पन्नानां च निक्षेपणेन तेषां क्षयः त्वरितः भवति (Gadd 2017; Liu et al. 2018)। मानवक्रियाकलापाः वायुप्रदूषणस्य जलवायुपरिवर्तनस्य च माध्यमेन स्मारकानाम् भवनानां च जैविकक्षयम् तीव्रं कर्तुं, दुर्गन्धं च कर्तुं शक्नुवन्ति (Liu et al. 2020)। एते कार्बनिकदूषकाः वायुमण्डले जलवाष्पेण सह विक्रियां कृत्वा संरचनायां निवसन्ति, येन पदार्थस्य भौतिकरासायनिकक्षयः भवति जैव-अपघटनं जीवजीवैः उत्पद्यमानानां पदार्थानां स्वरूपे गुणेषु च अवांछनीयपरिवर्तनरूपेण व्यापकरूपेण स्वीकृतम् अस्ति यत् तेषां संरक्षणं प्रभावितं करोति (Pochon and Jaton, 1967) एतेषां यौगिकानां अग्रे सूक्ष्मजीवक्रिया (चयापचय) संरचनात्मकं अखण्डतां, संरक्षणप्रभावशीलतां, सांस्कृतिकमूल्यं च न्यूनीकर्तुं शक्नोति (Gadd, 2017; Liu et al., 2018)। अपरपक्षे, केषुचित् सन्दर्भेषु, एतेषां संरचनानां प्रति सूक्ष्मजीवानां अनुकूलनं प्रतिक्रिया च लाभप्रदं ज्ञातम् यतः ते जैवपटलाः अन्ये च सुरक्षात्मकाः पपड़ीः निर्मान्ति ये क्षयस्य/अपघटनस्य दरं न्यूनीकरोति (Martino, 2016) अतः पाषाण-धातु-काष्ठ-स्मारकानाम् कृते प्रभावी-दीर्घकालीन-स्थायि-संरक्षण-रणनीतयः विकसितुं अस्मिन् प्रक्रियायां सम्बद्धानां प्रमुख-प्रक्रियाणां सम्यक् अवगमनस्य आवश्यकता वर्तते प्राकृतिकप्रक्रियाभिः (भूवैज्ञानिकप्रक्रियाभिः, वनअग्निः, ज्वालामुखीविस्फोटः, वनस्पतिजीवाणुविक्रियाः) तुलने मानवक्रियाकलापस्य परिणामः भवति यत् पारिस्थितिकीतन्त्रेषु बहुचक्रीयसुगन्धितहाइड्रोकार्बनस्य (PAHs) अन्येषां कार्बनिककार्बनस्य (OC) च बृहत् परिमाणेन मुक्तिः भवति कृषिक्षेत्रे प्रयुक्ताः बहवः PAHs (कीटनाशकाः कीटनाशकाः च यथा DDT, atrazine, carbaryl, pentachlorophenol इत्यादयः), उद्योगे (कच्चा तेलः, तेलस्य गादः/अपशिष्टः, पेट्रोलियम-व्युत्पन्नं प्लास्टिकं, PCBs, प्लास्टिकीकरणकर्तारः, डिटर्जन्ट्, कीटाणुनाशकाः, धूमकेतुः, सुगन्धाः, संरक्षकाः च), व्यक्तिगत-परिचर्या-उत्पादाः (सनस्क्रीन्, कीटाणुनाशकाः, कीटनाशकाः तथा बहुचक्रीय कस्तूरी) तथा गोलाबारूदः (विस्फोटकं यथा २,४,६-टीएनटी) सम्भाव्यं क्षेनोबायोटिक्स् सन्ति ये ग्रहस्वास्थ्यं प्रभावितं कर्तुं शक्नुवन्ति (Srogi, 2007; Vamsee-Krishna and Phale, 2008; Petrie et al., 2015)। एतस्याः सूचीयाः विस्तारं कृत्वा पेट्रोलियम-व्युत्पन्न-यौगिकाः (ईंधनतैलानि, स्नेहकाः, एस्फाल्टेन), उच्च-आणविकभारयुक्ताः जैवप्लास्टिकाः, आयनिकद्रवः च समाविष्टाः भवितुम् अर्हन्ति (Amde et al., 2015) सारणी १ मध्ये विविधाः सुगन्धितप्रदूषकाः तेषां विभिन्नेषु उद्योगेषु अनुप्रयोगाः च सूचीबद्धाः सन्ति । अन्तिमेषु वर्षेषु वाष्पशीलकार्बनिकयौगिकस्य मानवजनित उत्सर्जनस्य, तथैव कार्बनडाय-आक्साइड् इत्यादीनां ग्रीनहाउस-वायुनां च वृद्धिः आरब्धा अस्ति (Dvorak et al., 2017) परन्तु मानवजनितप्रभावाः प्राकृतिकप्रभावेभ्यः महत्त्वपूर्णतया अतिक्रमन्ति । तदतिरिक्तं अस्माभिः ज्ञातं यत् अनेकेषां पर्यावरणीयवातावरणेषु एसओसी-सङ्ख्याः स्थास्यन्ति तथा च बायोम-उपरि प्रतिकूलप्रभावं विद्यमानाः उदयमानाः प्रदूषकाः इति चिह्निताः (चित्रम् १) संयुक्तराज्यस्य पर्यावरणसंरक्षणसंस्थायाः (USEPA) इत्यादीनां पर्यावरणसंस्थानां साइटोटोक्सिक, जीनोटोक्सिक, म्यूटेजनिक, कार्सिनोजेनिकगुणानां कारणात् एतेषां बहवः प्रदूषकाः स्वप्राथमिकतासूचौ समाविष्टाः सन्ति अतः दूषितपारिस्थितिकीतन्त्रेभ्यः अपशिष्टस्य उपचारार्थं/निष्कासनार्थं कठोरनिष्कासनविनियमानाम्, प्रभावीरणनीतयः च आवश्यकाः सन्ति । विभिन्नाः भौतिक-रासायनिक-उपचार-विधयः यथा पायरोलिसिसः, आक्सीडेटिव-तापीय-उपचारः, वायु-वायुकरणं, भूमि-प्रक्षेपणं, दहनम् इत्यादयः अप्रभाविणः, महतीः च सन्ति, येन संक्षारक-विषाक्ताः, उपचारः कठिनाः च उपोत्पादाः उत्पद्यन्ते वैश्विकपर्यावरणजागरूकतायाः वर्धनेन सह एतेषां प्रदूषकाणां तथा तेषां व्युत्पन्नानाम् (यथा हैलोजनयुक्तः, नाइट्रो, अल्काइलः तथा/वा मिथाइलः) अपघटनं कर्तुं समर्थाः सूक्ष्मजीवाः वर्धमानं ध्यानं आकर्षयन्ति (Fennell et al., 2004; Haritash and Kaushik, 2009; Phale et al., 2020; Sarkar et al., 2020 Schwanemann एट अल., 2020). सुगन्धितप्रदूषकाणां निष्कासनार्थं एतेषां स्वदेशीयप्रत्याशीसूक्ष्मजीवानां केवलं वा मिश्रितसंस्कृतौ (उपनिवेशेषु) उपयोगेन पर्यावरणसुरक्षा, व्ययः, दक्षता, प्रभावशीलता, स्थायित्वं च इति दृष्ट्या लाभाः सन्ति शोधकर्तारः प्रदूषक-उपचार/निष्कासनार्थं आशाजनक-प्रौद्योगिक्याः रूपेण विद्युत्-रासायनिक-रेडॉक्स-विधिभिः, अर्थात् जैवविद्युत्-रासायनिक-प्रणालीभिः (BES)-सहितं सूक्ष्मजीव-प्रक्रियाणां एकीकरणस्य अपि अन्वेषणं कुर्वन्ति (Huang et al., 2011)। बीईएस प्रौद्योगिक्याः उच्चदक्षतायाः, न्यूनलाभस्य, पर्यावरणसुरक्षायाः, कक्षतापमानसञ्चालनस्य, जैवसङ्गतसामग्रीणां, तथा च बहुमूल्यं उपोत्पादं (उदाहरणार्थं, विद्युत्, ईंधनम्, रसायनानि च) पुनः प्राप्तुं क्षमतायाः कारणेन वर्धमानं ध्यानं आकर्षितवान् अस्ति (पन्ट् इत्यादयः, २०१२; नाजारी इत्यादयः, २०२०)। उच्च-थ्रूपुट-जीनोम-अनुक्रमणस्य तथा ओमिक्स-उपकरणानाम्/विधिनाम् आगमनेन विभिन्नानां विघटनकारीसूक्ष्मजीवानां प्रतिक्रियाणां आनुवंशिकविनियमनस्य, प्रोटीओमिक्सस्य, फ्लक्सोमिक्सस्य च विषये नूतनानां सूचनानां धनं प्राप्तम् अस्ति एतेषां साधनानां प्रणालीजीवविज्ञानेन सह संयोजनेन सूक्ष्मजीवेषु (अर्थात् चयापचयात्मकविन्यासः) लक्ष्यकैटाबोलिकमार्गस्य चयनस्य सूक्ष्म-समायोजनस्य च विषये अस्माकं अवगमनं अधिकं वर्धितं यत् कुशलं प्रभावी च जैव-अपघटनं प्राप्तुं शक्यते उपयुक्त-अभ्यर्थी-सूक्ष्मजीवानां उपयोगेन प्रभावी-जैव-निवारण-रणनीतयः परिकल्पयितुं अस्माकं सूक्ष्मजीवानां जैव-रासायनिक-क्षमता, चयापचय-विविधता, आनुवंशिक-संरचना, पारिस्थितिकी (आत्मक-पारिस्थितिकी/सिनेकोलॉजी) च अवगन्तुं आवश्यकम् अस्ति
चित्र 1. विभिन्नपर्यावरणवातावरणानां माध्यमेन न्यून-आणविक-पीएएच-समूहस्य स्रोतः मार्गाश्च तथा च जैव-जीवं प्रभावितं कुर्वन्तः विविधाः कारकाः। विच्छिन्नरेखाः पारिस्थितिकीतन्त्रतत्त्वानां मध्ये अन्तरक्रियाः प्रतिनिधियन्ति ।
अस्मिन् समीक्षणे अस्माभिः चयापचयमार्गान् विविधतां च, अपघटने सम्बद्धाः एन्जाइमाः, जीनसंरचना/सामग्री तथा विविधता, कोशिकीयप्रतिक्रियाः तथा जैवनिवारणस्य विविधपक्षाः आच्छादयन्तः विविधजीवाणुपृथक्करणैः नाफ्थालीन-प्रतिस्थापित-नफ्थालीन-इत्यादीनां सरल-पीएएच-सम्बद्धानां आँकडानां सारांशं दातुं प्रयत्नः कृतः अस्ति जैव रासायनिक-आणविक-स्तरस्य अवगमनेन एतादृशानां प्राथमिकता-प्रदूषकाणां प्रभावी-जैव-निवारणाय उपयुक्तानां मेजबान-उपभेदानाम्, तेषां अग्रे आनुवंशिक-इञ्जिनीयरिङ्गस्य च पहिचाने सहायकं भविष्यति एतेन प्रभावी जैवनिवारणाय स्थलविशिष्टजीवाणुसङ्घस्य स्थापनायाः रणनीतयः विकसितुं साहाय्यं भविष्यति ।
विषाक्तस्य खतरनाकस्य च सुगन्धितस्य यौगिकस्य (हकेल् नियमस्य 4n + 2π इलेक्ट्रॉन्, n = 1, 2, 3, ... इत्यस्य सन्तुष्टिः) बहूनां उपस्थितिः वायु, मृत्तिका, तलछटः, तथा च पृष्ठीय-भूजलम् इत्यादीनां विविधपर्यावरणमाध्यमानां कृते गम्भीरं खतराम् उत्पद्यते (Puglisi et al., 2007) एतेषु यौगिकेषु रेखीय, कोणीय अथवा समूहरूपेण व्यवस्थापिताः एकलबेन्जीनवलयः (एकचक्रीयाः) अथवा बहुविधाः बेन्जीनवलयः (बहुचक्रीयाः) भवन्ति तथा च उच्चनकारात्मकप्रतिनादशक्तिः जडता (जडता) च वातावरणे स्थिरतां (स्थिरता/अस्थिरता) प्रदर्शयन्ति, यस्याः व्याख्या तेषां जलभयत्वेन, न्यूनीकृतावस्थायाः च कारणेन कर्तुं शक्यते यदा सुगन्धितवलयस्य स्थाने मिथाइल (-CH3), कार्बोक्जिल् (-COOH), हाइड्रोक्सिल (-OH), अथवा सल्फोनेट् (-HSO3) समूहाः अधिकं स्थापिताः भवन्ति तदा सः अधिकं स्थिरः भवति, स्थूलअणुषु अधिकं प्रबलः आत्मीयता भवति, जैविकप्रणालीषु जैवसञ्चयः भवति (Seo et al., 2009; Phale et al., 2020) केचन न्यून आणविकभारयुक्ताः बहुचक्रीयसुगन्धितहाइड्रोकार्बनाः (LMWAHs), यथा नेफ्थालीनः तस्य व्युत्पन्नाः च [मिथाइलनाफ्थालीन, नेफ्थोइक अम्लम्, नेफ्थालीनसल्फोनेट्, तथा च १-नफ्थाइल एन-मिथाइलकार्बामेट् (कार्बारिल्)], अमेरिकी पर्यावरणसंरक्षणसंस्थायाः जीनोटोक्सिक, उत्परिवर्तनकारक, तथा/वा कार्सिनोजेनिक (Cerniglia, 1984)। एनएम-पीएएच् इत्यस्य अस्य वर्गस्य पर्यावरणे विमोचनेन खाद्यशृङ्खलायाः सर्वेषु स्तरेषु एतेषां यौगिकानां जैवसञ्चयः भवितुम् अर्हति, येन पारिस्थितिकीतन्त्रानां स्वास्थ्यं प्रभावितं भवति (Binkova et al., 2000; Srogi, 2007; Quinn et al., 2009)।
जैवजीवानां प्रति PAHs इत्यस्य स्रोताः मार्गाः च मुख्यतया प्रवासनस्य माध्यमेन तथा च विभिन्नपारिस्थितिकीतन्त्रघटकानाम् यथा मृत्तिका, भूजलं, पृष्ठीयजलं, सस्यानि, वायुमण्डलं च इत्येतयोः मध्ये अन्तरक्रियायाः माध्यमेन भवन्ति (Arey and Atkinson, 2003) चित्रे १ पारिस्थितिकीतन्त्रेषु भिन्न-भिन्न-निम्न-आणविक-भार-युक्तानां PAH-इत्यस्य परस्परक्रियाः वितरणं च जीवोटा/मानव-संपर्कस्य तेषां मार्गाः च दर्शिताः सन्ति । वायुप्रदूषणस्य परिणामेण तथा च वाहनस्य उत्सर्जनस्य, औद्योगिकनिष्कासनवायुनां (कोयलागैसीकरणस्य, दहनस्य, कोकस्य उत्पादनस्य च) प्रवासस्य (ड्रिफ्ट्) तथा च तेषां निक्षेपस्य माध्यमेन च पीएएच्-समूहाः पृष्ठेषु निक्षिप्ताः भवन्ति औद्योगिकक्रियाकलापाः यथा कृत्रिमवस्त्रस्य, रञ्जकस्य, रङ्गस्य च निर्माणम्; काष्ठसंरक्षणम्; रबरप्रक्रियाकरणम्; सीमेण्टनिर्माणक्रियाकलापाः; कीटनाशकस्य उत्पादनम्; तथा कृषिप्रयोगाः स्थलीयजलीयप्रणालीषु पीएएचस्य प्रमुखस्रोताः सन्ति (Bamforth and Singleton, 2005; Wick et al., 2011)। अध्ययनेन ज्ञातं यत् उपनगरीयनगरीयक्षेत्रेषु, राजमार्गसमीपे, बृहत्नगरेषु च मृदाः विद्युत्संस्थानात्, आवासीयतापनेन, वायुमार्गयातायातभारात्, निर्माणक्रियाकलापात् च उत्सर्जनस्य कारणेन बहुचक्रीयसुगन्धितहाइड्रोकार्बनस्य (PAHs) अधिकं प्रवणाः भवन्ति (सुमन इत्याख्यः, २०१६) (2008)। तथैव अमेरिकी-नगरस्य अनेकनगरेषु कोयला-गैसीकरण-स्थलानां समीपे क्षेत्रेषु ३०० μg/kg इत्येव PAH-स्तरः ज्ञातः अस्ति (Kanaly and Harayama, 2000; Bamforth and Singleton, 2005) दिल्ली (शर्मा इत्यादयः, २००८), आगरा (दुबे इत्यादयः, २०१४), मुम्बई (कुलकर्णी तथा वेङ्कटरमन, २०००) तथा विशाखापत्तनम् (कुलकर्णी इत्यादयः, २०१४) इत्यादीनां विविधभारतीयनगरानां मृदासु पीएएच् इत्यस्य उच्चसान्द्रता ज्ञाता अस्ति सुगन्धितयौगिकाः मृदाकणेषु, कार्बनिकपदार्थेषु, मृत्तिकाखनिजेषु च अधिकसुलभतया शोषिताः भवन्ति, अतः पारिस्थितिकीतन्त्रेषु प्रमुखकार्बनसिन्क् भवन्ति (Srogi, 2007; Peng et al., 2008) जलीय पारिस्थितिकीतन्त्रेषु पीएएच् इत्यस्य प्रमुखाः स्रोताः वर्षा (आर्द्र/शुष्कवृष्टिः जलवाष्पः च), नगरीयः अपवाहः, अपशिष्टजलस्य निर्वहनं, भूजलस्य पुनः चार्जः इत्यादयः सन्ति (Srogi, 2007) अनुमानं भवति यत् समुद्रीयपारिस्थितिकीतन्त्रेषु प्रायः ८०% PAHs वर्षणात्, अवसादनात्, अपशिष्टनिर्वाहात् च प्राप्ताः भवन्ति (Motelay-Massei et al., 2006; Srogi, 2007) पृष्ठीयजलस्य अधिकसान्द्रता अथवा ठोसअपशिष्टनिष्कासनस्थलेभ्यः लीचैट् इत्यस्य अधिकसान्द्रता अन्ततः भूजलं प्रति लीकं भवति, येन दक्षिणदक्षिणपूर्व एशियायां ७०% अधिका जनसंख्या भूजलं पिबति (Duttagupta et al., 2019) इति कारणेन जनस्वास्थ्यस्य प्रमुखं खतरा भवति (Duttagupta et al., 2019)। दत्तगुप्त इत्यादिभिः अद्यतनं अध्ययनं कृतम् । (2020) इत्यनेन भारतस्य पश्चिमबङ्गतः नदी (32) भूजलस्य (235) च विश्लेषणेन ज्ञातं यत् अनुमानतः 53% नगरनिवासिनः 44% ग्रामीणनिवासिनः (कुलं 20 मिलियननिवासिनः) नेफ्थालीन (4.9–10.6 μg/L) तस्य व्युत्पन्नस्य च संपर्कं प्राप्नुवन्ति विभेदकभूमिप्रयोगप्रतिमानाः, भूजलनिष्कासनस्य वर्धनं च उपपृष्ठे न्यूनआणविकभारस्य PAHs इत्यस्य ऊर्ध्वाधरपरिवहनस्य (advection) नियन्त्रणं कुर्वन्तः मुख्यकारकाः इति मन्यन्ते कृषिप्रवाहः, नगरपालिका औद्योगिक अपशिष्टजलनिर्वाहः, ठोसअपशिष्ट/कचरानिर्वाहः च नदीबेसिनेषु तथा भूपृष्ठे अवसादेषु पीएएच-द्वारा प्रभाविताः इति ज्ञातम् अस्ति वायुमण्डलीयवृष्ट्या PAH प्रदूषणं अधिकं व्यापकं भवति । विश्वव्यापीषु नदीषु/जलप्रवाहेषु PAHs तथा तेषां अल्काइलव्युत्पन्नानाम् उच्चसान्द्रतायाः सूचना प्राप्ता अस्ति, यथा फ्रेजरनद्याः, लौआन् नदी, डेन्सो नदी, मिसूरी नदी, एनाकोस्टिया नदी, एब्रो नदी, डेलावेर् नदी च (Yunker et al., 2002; Motelay-Massei et al., 2006; Li et al., 2010 अमोआको इत्यादि, 2011; गङ्गानदीबेसिनस्य अवसादेषु नेफ्थालीनं फेनान्थ्रीन् च सर्वाधिकं महत्त्वपूर्णं (७०% नमूनासु ज्ञायते) इति ज्ञातम् (Duttagupta et al., 2019) अपि च, अध्ययनेन ज्ञातं यत् पेयजलस्य क्लोरीनीकरणेन अधिकविषाक्त-आक्सीजनयुक्तानां क्लोरीनयुक्तानां च पीएएच-निर्माणं भवितुम् अर्हति (Manoli and Samara, 1999) दूषितमृदाभ्यः, भूजलात्, वर्षणात् च वनस्पतयः अवशोषणस्य परिणामेण अनाजेषु, फलेषु, शाकेषु च PAHs सञ्चिताः भवन्ति (Fismes et al., 2002) मत्स्यः, सीपः, क्लैम्स्, झींगा इत्यादयः बहवः जलजीवाः दूषितभोजनस्य समुद्रजलस्य च सेवनेन, ऊतकानाम्, त्वचायाः च माध्यमेन पीएएच्-इत्यनेन दूषिताः भवन्ति (Mackay and Fraser, 2000) ग्रिल, रोस्टिंग्, धूम्रपानं, तर्जनं, शोषणं, बेकिंग्, अङ्गारपाकं च इत्यादीनि पाककला/प्रक्रियाकरणविधयः अपि भोजने महत्त्वपूर्णमात्रायां पीएएच्-इत्येतत् जनयितुं शक्नुवन्ति इदं बहुधा धूम्रपानसामग्रीणां चयनं, फिनोलिक/सुगन्धितहाइड्रोकार्बनसामग्री, पाकप्रक्रिया, हीटरप्रकारस्य, आर्द्रतासामग्री, आक्सीजनस्य आपूर्तिः, दहनतापमानं च इत्येतयोः उपरि निर्भरं भवति (Guillén et al., 2000; Gomes et al., 2013) दुग्धे बहुचक्रीयसुगन्धितहाइड्रोकार्बन (PAHs) अपि भिन्नसान्द्रतायां (0.75–2.1 mg/L) ज्ञातम् अस्ति (Girelli et al., 2014) । आहारस्य एतेषां पीएएच-सञ्चयः आहारस्य भौतिकरासायनिकगुणानां उपरि अपि निर्भरं भवति, यदा तु तेषां विषाक्तप्रभावाः शारीरिककार्यं, चयापचयक्रियाकलापं, अवशोषणं, वितरणं, शरीरवितरणं च सम्बद्धाः सन्ति (Mechini et al., 2011)
बहुचक्रीयसुगन्धितहाइड्रोकार्बनस्य (PAHs) विषाक्तता हानिकारकप्रभावश्च दीर्घकालात् ज्ञाता अस्ति (Cherniglia, 1984) । न्यून आणविकभारयुक्ताः बहुचक्रीयसुगन्धितहाइड्रोकार्बनाः (LMW-PAHs) (द्वौ त्रीणि च वलयः) सहसंयोजकरूपेण डीएनए, आरएनए तथा प्रोटीन इत्यादिभिः विविधैः मैक्रोमोलेकुलैः सह बन्धनं कर्तुं शक्नुवन्ति तथा च कार्सिनोजेनिकाः भवन्ति (Santarelli et al., 2008) जलघोषत्वात् ते लिपिड्-झिल्लीभिः पृथक् भवन्ति । मनुष्येषु साइटोक्रोम पी४५० मोनोऑक्सिजनेजः पीएएच्-इत्यस्य आक्सीकरणं कृत्वा एपोक्साइड्-रूपेण स्थापयन्ति, येषु केचन अत्यन्तं प्रतिक्रियाशीलाः (उदाहरणार्थं, बेडियोल् इपोक्साइड्) भवन्ति, तथा च सामान्यकोशिकानां घातककोशिकासु परिवर्तनं जनयितुं शक्नुवन्ति (Marston et al., 2001) तदतिरिक्तं क्विनोन्, फिनोल, एपोक्साइड्, डायोल् इत्यादीनां PAHs इत्यस्य परिवर्तनोत्पादाः मातापितृसंयुतानां अपेक्षया अधिकं विषाक्ताः भवन्ति । केचन पीएएच तथा तेषां चयापचयस्य मध्यवर्ती चयापचयस्य हार्मोनं विविधान् एन्जाइमान् च प्रभावितं कर्तुं शक्नुवन्ति, येन वृद्धिः, केन्द्रीयतंत्रिकातन्त्रं, प्रजननप्रतिरक्षातन्त्रं च प्रतिकूलरूपेण प्रभावितं भवति (स्वेथा तथा फाले, २००५; वामसी-कृष्णा इत्यादयः, २००६; ऊस्टिंग् इत्यादयः, २००८)। अल्पकालीनरूपेण न्यून आणविकभारस्य PAHs इत्यस्य संपर्कः दमारोगिषु फुफ्फुसस्य कार्यं बिगडयति तथा च थ्रोम्बोसिसं जनयति तथा च त्वचा, फेफस, मूत्राशय तथा जठरांत्रस्य कर्करोगस्य जोखिमं वर्धयति इति ज्ञातम् अस्ति (Olsson et al., 2010; Diggs et al., 2011)। पशुअध्ययनेन अपि ज्ञातं यत् PAH-संपर्कस्य प्रजननकार्यं विकासं च प्रतिकूलप्रभावः भवितुम् अर्हति तथा च मोतियाबिन्दुः, वृक्कस्य यकृतस्य च क्षतिः, पीतरोगः च भवितुम् अर्हति डायोल्, एपोक्साइड्, क्विनोन्, फ्री रेडिकल् (कैटियन्स्) इत्यादीनां विविधाः पीएएच जैवपरिवर्तनउत्पादाः डीएनए-संयोजकानाम् निर्माणं कुर्वन्ति इति दर्शितम् अस्ति । स्थिर-संयोजकाः डीएनए-प्रतिकृति-यन्त्रेषु परिवर्तनं कुर्वन्ति इति दर्शितम् अस्ति, यदा तु अस्थिर-संयोजकाः डीएनए-शुद्धिकरणं कर्तुं शक्नुवन्ति (मुख्यतया एडेनिन्-पर्यन्तं कदाचित् गुआनिन्-इत्यत्र च) उभयत्र उत्परिवर्तनं जनयितुं शक्यते (Schweigert et al. 2001) । तदतिरिक्तं, क्विनोन्स् (बेन्जो-/पैन्-) प्रतिक्रियाशील-आक्सीजन-प्रजातयः (ROS) उत्पन्नं कर्तुं शक्नुवन्ति, येन डीएनए-अन्य-बृहत्-अणुषु घातकं क्षतिः भवति, येन ऊतकस्य कार्यं/जीवनक्षमता प्रभाविता भवति (Ewa and Danuta 2017) पाइरीन, बाइफेनिल्, नेफ्थालीन इत्येतयोः न्यूनसान्द्रतायाः दीर्घकालीनसंपर्कः प्रयोगात्मकपशूषु कैंसरस्य कारणं भवति इति ज्ञातम् अस्ति (Diggs et al. 2012) तेषां घातकविषाक्ततायाः कारणात् प्रभावित/दूषितस्थलेभ्यः एतेषां पीएएच-सफाई/निष्कासनं प्राथमिकता अस्ति ।
दूषितस्थलेभ्यः/वातावरणेभ्यः पीएएच-इत्येतत् दूरीकर्तुं विविधाः भौतिक-रासायनिक-विधयः प्रयुक्ताः सन्ति । दहनं, डिक्लोरीनीकरणम्, पराबैंगनी-आक्सीकरणम्, निश्चयः, विलायकनिष्कासनम् इत्यादीनां प्रक्रियाणां बहवः दोषाः सन्ति, यथा विषाक्त-उपोत्पादानाम् निर्माणं, प्रक्रियाजटिलता, सुरक्षा-नियामक-विषयाः, न्यून-दक्षता, उच्च-व्ययः च परन्तु सूक्ष्मजीवजैवअपघटनं (जैविकनिवारणम् इति कथ्यते) एकः आशाजनकः वैकल्पिकः उपायः अस्ति यस्मिन् शुद्धसंस्कृतेः अथवा उपनिवेशरूपेण सूक्ष्मजीवानां उपयोगः भवति भौतिक-रासायनिक-पद्धतिभिः सह तुलने एषा प्रक्रिया पर्यावरण-अनुकूलः, अनाक्रामकः, व्यय-प्रभावी, स्थायित्वं च भवति । जैव-उपचारः प्रभावितस्थले (स्थानीयस्थाने) अथवा विशेषरूपेण सज्जीकृते स्थले (स्थानीयस्थाने) क्रियते अतः पारम्परिकभौतिक-रासायनिक-विधिनाम् अपेक्षया अधिका स्थायि-उपचार-विधिः इति मन्यते (Juhasz and Naidu, 2000; Andreoni and Gianfreda, 2007; Megharaj et al., 2011; Phale et al., 2020; सरकार एट अल., 2020).
सुगन्धितप्रदूषकाणां अपघटने सम्बद्धानां सूक्ष्मजीवचयापचयपदार्थानाम् अवगमनेन पारिस्थितिकपर्यावरणस्थायित्वस्य कृते विशालाः वैज्ञानिकाः आर्थिकाः च प्रभावाः सन्ति अनुमानतः २.१×१०१८ ग्राम कार्बन (C) तलछटेषु कार्बनिकयौगिकेषु (अर्थात् तेल, प्राकृतिकवायुः, अङ्गारः च अर्थात् जीवाश्म-इन्धनेषु) विश्वव्यापीरूपेण संगृहीतं भवति, येन वैश्विककार्बनचक्रे महत्त्वपूर्णं योगदानं भवति परन्तु द्रुतगत्या औद्योगिकीकरणं, जीवाश्म-इन्धन-निष्कासनं, मानव-क्रियाकलापाः च एतेषां स्थलमण्डलीयकार्बन-जलाशयानाम् क्षयः कुर्वन्ति, येन प्रतिवर्षं वायुमण्डले अनुमानतः ५.५×१०१५ ग्रामं कार्बनिककार्बनं (प्रदूषकरूपेण) मुक्तं भवति (गोन्जालेज-गया इत्यादयः, २०१९) अस्य कार्बनिककार्बनस्य अधिकांशः अवसादनस्य, परिवहनस्य, अपवाहस्य च माध्यमेन स्थलीय-समुद्री-पारिस्थितिकीतन्त्रेषु प्रविशति । तदतिरिक्तं जीवाश्म-इन्धनात् प्राप्ताः नवीनाः कृत्रिम-प्रदूषकाः, यथा प्लास्टिक-प्लास्टिसाइजर्-प्लास्टिक-स्थिरीकरणकर्तारः (फ्थालेट्-इत्येतयोः समविकरणाः च) समुद्रीय-मृदा-जलीय-पारिस्थितिकीतन्त्राणि तेषां जैव-जीवानि च गम्भीररूपेण प्रदूषयन्ति, येन वैश्विकजलवायुजोखिमाः वर्धन्ते उत्तर-अमेरिका-दक्षिण-पूर्व-एशिया-योः मध्ये प्रशान्तमहासागरे विविधप्रकारस्य सूक्ष्मप्लास्टिकः, नैनोप्लास्टिकः, प्लास्टिकस्य खण्डाः, तेषां विषाक्तमोनोमर-उत्पादाः च पॉलीइथिलीन-टेरेफ्थालेट् (PET) इत्यस्मात् उत्पन्नाः सञ्चिताः सन्ति, येन “महान-प्रशांत-कचरा-पैच्” इति निर्माणं कृतम्, येन समुद्रीयजीवनस्य हानिः भवति (Newell et al., 2020) वैज्ञानिक अध्ययनेन सिद्धं यत् एतादृशं प्रदूषकं/अपशिष्टं किमपि भौतिकं वा रासायनिकं वा पद्धत्या दूरीकर्तुं न शक्यते। अस्मिन् सन्दर्भे अत्यन्तं उपयोगिनो सूक्ष्मजीवाः सन्ति ये प्रदूषकाणां कार्बनडाय-आक्साइड्, रासायनिक-ऊर्जा इत्यादिषु अविषाक्त-उपोत्पादेषु आक्सीडेटिव्-रूपेण चयापचयं कर्तुं समर्थाः सन्ति ये अन्ते अन्येषु पोषक-चक्र-प्रक्रियासु (H, O, N, S, P, Fe इत्यादिषु) प्रविशन्ति एवं सुगन्धितप्रदूषकखनिजीकरणस्य सूक्ष्मजीवपारिस्थितिकीविज्ञानस्य तस्य पर्यावरणनियन्त्रणस्य च अवगमनं सूक्ष्मजीवकार्बनचक्रस्य, शुद्धकार्बनबजटस्य, भविष्यस्य जलवायुजोखिमस्य च आकलनाय महत्त्वपूर्णम् अस्ति पर्यावरणात् एतादृशानां यौगिकानां निष्कासनस्य तत्कालीनावश्यकताम् अवलोक्य स्वच्छप्रौद्योगिकीषु केन्द्रीकृताः विविधाः पारिस्थितिकी-उद्योगाः उद्भूताः सन्ति । वैकल्पिकरूपेण, पारिस्थितिकीतन्त्रेषु संचितानाम् औद्योगिकअपशिष्ट/अपशिष्टरसायनानां मूल्याङ्कनं (अर्थात् अपशिष्टं धनं प्रति दृष्टिकोणं) परिपत्र अर्थव्यवस्थायाः स्थायिविकासलक्ष्याणां च स्तम्भेषु अन्यतमं मन्यते (Close et al., 2012)। अतः एतेषां सम्भाव्य-अपघटन-अभ्यर्थीनां चयापचय-एन्जाइमिक-आनुवंशिक-पक्षेषु अवगमनं एतादृशानां सुगन्धित-प्रदूषकाणां प्रभावी-निष्कासनाय जैव-उपचाराय च अत्यन्तं महत्त्वपूर्णम् अस्ति
अनेकसुगन्धितप्रदूषकेषु वयं नेफ्थालीन-प्रतिस्थापित-नफ्थालीन-इत्यादीनां न्यून-आणविक-भार-युक्तानां PAH-इत्यस्य विषये विशेषं ध्यानं दद्मः । एते यौगिकाः पेट्रोलियम-व्युत्पन्न-इन्धनानां, वस्त्र-रञ्जकानां, उपभोक्तृ-उत्पादानाम्, कीटनाशकानां (पतंगगोलानां तथा कीटनाशकानां), प्लास्टिसाइजराणां, टैनिनानां च प्रमुखघटकाः सन्ति अतः अनेकेषु पारिस्थितिकीतन्त्रेषु व्यापकाः सन्ति (Preuss et al., 2003) हालस्य प्रतिवेदनेषु जलस्तरतलछटेषु, भूजलं तथा उपपृष्ठीयमृदासु, वाडोजक्षेत्रेषु नदीतलेषु च नेफ्थालीनसान्द्रतायाः संचयः प्रकाशितः अस्ति, येन पर्यावरणे तस्य जैवसञ्चयः सूचितः (Duttagupta et al., 2019, 2020) सारणी 2 नेफ्थालीनस्य तस्य व्युत्पन्नस्य च भौतिकरासायनिकगुणाः, अनुप्रयोगाः, स्वास्थ्यप्रभावाः च सारांशतः दर्शिताः सन्ति । अन्येषां उच्च-आणविक-भार-युक्तानां पीएएच-सम्बद्धानां तुलने नेफ्थालीनः तस्य व्युत्पन्नाः च न्यूनजलभययुक्ताः, अधिकं जलविलयनशीलाः, पारिस्थितिकीतन्त्रेषु व्यापकरूपेण वितरिताः च सन्ति, अतः प्रायः पीएएच-चयापचयस्य, आनुवंशिकतायाः, चयापचयवैविध्यस्य च अध्ययनार्थं तेषां उपयोगः आदर्श-उपस्तररूपेण भवति बृहत्संख्याकाः सूक्ष्मजीवाः नेफ्थालीनं तस्य व्युत्पन्नं च चयापचय कर्तुं समर्थाः सन्ति, तेषां चयापचयमार्गेषु, एन्जाइमेषु, नियामकविशेषतेषु च व्यापकसूचना उपलभ्यते (Mallick et al., 2011; Phale et al., 2019, 2020)। तदतिरिक्तं नेफ्थालीनं तस्य व्युत्पन्नं च उच्चप्रचुरतायाः जैवउपलब्धतायाः च कारणेन पर्यावरणप्रदूषणमूल्यांकनार्थं आदर्शयौगिकरूपेण निर्दिष्टाः सन्ति अमेरिकीपर्यावरणसंरक्षणसंस्थायाः अनुमानं यत् सिगरेटधूमात् प्रतिघनमीटर् ५.१९ μg, मुख्यतया अपूर्णदहनात्, ७.८ तः ४६ μg पर्यन्तं पार्श्वप्रवाहधूमात् च नेफ्थालीनस्य औसतस्तरः भवति, यदा तु क्रियोसोट् तथा नेफ्थालीनयोः संपर्कः १०० तः १०,००० गुणाधिकः भवति (Preuss et al. २००३) । विशेषतः नाफ्थालीनस्य प्रजाति-, क्षेत्र-, लिंग-विशिष्टं श्वसनविषाक्तता, कर्करोगजनकता च ज्ञाता अस्ति । पशुअध्ययनस्य आधारेण अन्तर्राष्ट्रीयकर्क्कटसंशोधनसंस्थायाः (IARC) नेफ्थालीनस्य वर्गीकरणं “संभाव्यमानवकार्सिनोजेन्” (समूहः २B)1 इति कृतम् अस्ति प्रतिस्थापिते नेफ्थालीन्स् इत्यस्य संपर्कः मुख्यतया श्वासेन वा आन्तरिक (मौखिक) प्रशासनेन वा फुफ्फुसस्य ऊतकस्य चोटं जनयति तथा च मूषकेषु मूषकेषु च फुफ्फुसस्य ट्यूमरस्य घटनां वर्धयति (राष्ट्रीयविषविज्ञानकार्यक्रमः २) तीव्रप्रभावेषु उदरेण, वमनं, उदरवेदना, अतिसारः, शिरोवेदना, भ्रमः, प्रचुरस्वेदना, ज्वरः, क्षिप्रहृदयम् इत्यादयः सन्ति मनुष्याणां कृते एसिटाइलकोलाइनएस्टरेजं निरुद्धं कृत्वा पक्षाघातं जनयति इति दर्शितम् अस्ति (Smulders et al., 2003; Bulen and Distel, 2011)। अतः दूषितवातावरणेषु जैवनिवारणरणनीतयः विकसितुं सूक्ष्मजीवक्षयस्य, आनुवंशिकविनियमनस्य, एंजाइमी-कोशिकीयप्रतिक्रियाणां तन्त्राणां अवगमनं महत्त्वपूर्णम् अस्ति
सारणी 2. नेफ्थालीनस्य तस्य व्युत्पन्नस्य च भौतिकरासायनिकगुणानां, उपयोगानां, पहिचानस्य पद्धतीनां, तत्सम्बद्धानां रोगानाञ्च विस्तृतसूचना।
प्रदूषित आलाशेषु जलभयकारकाः लिपोफिलिकाः च सुगन्धितप्रदूषकाः पर्यावरणस्य सूक्ष्मजीवकोशस्य (समुदायस्य) उपरि विविधानि कोशिकीयप्रभावं जनयितुं शक्नुवन्ति, यथा झिल्लीद्रवतायां परिवर्तनं, झिल्लीपारगम्यता, लिपिडद्विस्तरस्य सूजनं, ऊर्जास्थापनस्य विघटनं (इलेक्ट्रॉनपरिवहनशृङ्खला/प्रोटॉनप्रेरकबलं), झिल्लीसम्बद्धप्रोटीनानां गतिविधिः (Sikkema et al.,,) च। १९९५) इति । तदतिरिक्तं, केचन घुलनशीलमध्यवर्तकाः यथा कैटेकोल्स् तथा क्विनोन्स् प्रतिक्रियाशीलाः आक्सीजनजातयः (ROS) उत्पद्यन्ते तथा च डीएनए तथा प्रोटीनैः सह एड्यूक्ट् निर्मान्ति (Penning et al., 1999) एवं पारिस्थितिकीतन्त्रेषु एतादृशानां यौगिकानां प्रचुरता सूक्ष्मजीवसमुदायेषु चयनात्मकदबावं जनयति यत् ते विभिन्नशारीरिकस्तरयोः कुशलविघटनकर्तारः भवेयुः, यत्र अवशोषण/परिवहनं, अन्तःकोशिकीयरूपान्तरणं, आत्मसातीकरणं/उपयोगः, विभागीकरणं च सन्ति
राइबोसोमल डाटाबेस् प्रोजेक्ट्-II (RDP-II) इत्यस्य अन्वेषणेन ज्ञातं यत् नेफ्थालीन अथवा तस्य व्युत्पन्नैः दूषितमाध्यमेभ्यः अथवा संवर्धनसंस्कृतेभ्यः कुलम् ९२६ जीवाणुप्रजातयः पृथक्कृताः आसन् प्रोटीओबैक्टीरिया समूहे सर्वाधिकं प्रतिनिधिसङ्ख्या (n = 755) आसीत्, तदनन्तरं फर्मिक्यूट्स् (52), बैक्टीरोइडेट्स (43), एक्टिनोबैक्टीरिया (39), टेनेरिक्यूट्स् (10), अवर्गीकृतजीवाणुः (8) च आसन् (चित्रम् 2) γ-प्रोटीओबैक्टीरिया (Pseudomonadales and Xanthomonadales) इत्यस्य प्रतिनिधिः उच्चजी+सीसामग्रीयुक्तेषु सर्वेषु ग्राम-नकारात्मकसमूहेषु (54%) वर्चस्वं धारयति स्म, यदा तु क्लोस्ट्रिडियल्स् तथा बेसिलेल्स (30%) न्यूनजी+सीसामग्रीयुक्तेषु ग्राम-सकारात्मकसमूहेषु आसीत् स्यूडोमोनास् (अधिकतमसंख्या, ३३८ प्रजातयः) विभिन्नेषु प्रदूषितपारिस्थितिकीतन्त्रेषु (कोयला टार, पेट्रोलियम, कच्चा तैलः, गादः, तैलप्रसारणं, अपशिष्टजलं, जैविककचराणि, भूमिकम्पनानि च) तथा च अक्षुण्णपारिस्थितिकीतन्त्रेषु (मृत्तिका, नद्यः, अवसादः, भूजलं च) नेफ्थालीनस्य तस्य मिथाइलव्युत्पन्नस्य च अवनतिं कर्तुं समर्थाः इति ज्ञातम् (चित्रम् २)। अपि च, एतेषु केषुचित् प्रदेशेषु संवर्धन-अध्ययनेन, मेटाजीनोमिक-विश्लेषणेन च ज्ञातं यत् असंस्कृतेषु लेजिओनेला-क्लोस्ट्रिडियम-जातीयेषु अपघटनक्षमता भवितुम् अर्हति, येन नूतनमार्गाणां चयापचयवैविध्यस्य च अध्ययनार्थं एतेषां जीवाणुनां संवर्धनस्य आवश्यकता सूचयति
चित्र 2. नेफ्थालीन-नफ्थालीन-व्युत्पन्नैः दूषितवातावरणेषु जीवाणुप्रतिनिधिनां वर्गीकरणविविधता पारिस्थितिकीवितरणं च।
विभिन्नेषु सुगन्धितहाइड्रोकार्बन-क्षयकारकसूक्ष्मजीवेषु अधिकांशः कार्बनस्य ऊर्जायाः च एकमात्रं स्रोतः इति नाफ्थालीनस्य अपघटनं कर्तुं समर्थाः सन्ति । नेफ्थालीनचयापचये सम्बद्धानां घटनानां क्रमः स्यूडोमोनास् एस.पी. (उपभेदाः: एनसीआईबी ९८१६-४, जी७, एके-५, पीएमडी-१ तथा सीएसवी८६), स्यूडोमोनास स्टुट्जेरी एएन१०, स्यूडोमोनास फ्लोरोसेंस पीसी२० तथा अन्य उपभेदाः (एनडी६ तथा एएस१) (महाजन इत्याख्यः, १९९४; रेस्निकः, १९९६; एन्वेलरः, २०००; Basu et al., 2003;Dennis and Zylstra, 2004; नेफ्थालीनं सिस-नैफ्थालीनडायोल् (चित्रम् ३) इति डिहाइड्रोजनेजेन १,२-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीनरूपेण परिणमति २-हाइड्रोक्सीक्रोमीन-२-कार्बोक्जिलिक अम्लेन एन्जाइमेटिक सिस-ट्रांस आइसोमराइजेशनेन ट्रांस-ओ-हाइड्रोक्सीबेन्जाइलडेनपाइरुवेट् उत्पाद्यते, यत् हाइड्रेटेज एल्डोलेज् इत्यनेन सैलिसिलिक एल्डीहाइड् तथा पाइरुवेट् इत्यनेन विच्छेदितं भवति कार्बनिक अम्ल पाइरुवेट् प्रथमः C3 यौगिकः आसीत् यत् नेफ्थालीन कार्बनकंकालात् उत्पन्नं भवति स्म, तदतिरिक्तं च NAD+-निर्भरः सैलिसिलल्डीहाइड् डिहाइड्रोजनेजः सैलिसिलिलडीहाइड् इत्येतत् सैलिसिलिक-अम्लरूपेण परिवर्तयति नेफ्थालीन २,३-डाइऑक्सीजनेज द्वारा २,३-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीन इत्यस्य निर्माणार्थं आरभ्यते (Annweiler et al., 2000) ।
चित्र 3. नेफ्थालीन, मिथाइलनाफ्थालीन, नेफ्थोइक अम्ल, कार्बरिल् च क्षयस्य मार्गाः । वृत्तसङ्ख्याः नेफ्थालीनस्य तस्य व्युत्पन्नस्य च क्रमिकरूपान्तरणार्थं उत्तरदायी एन्जाइम्स् प्रतिनिधियन्ति । 1 — नेफ्थालीन डाइऑक्सीजनेज (NDO); 2, सिस-डाइहाइड्रोडायॉल डिहाइड्रोजनेज; 3, 1,2-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीन डाइऑक्सीजनेज; 4, 2-हाइड्रोक्सीक्रोमीन-2-कार्बोक्जिलिक अम्ल आइसोमेरेज़; 5, ट्रांस-ओ-हाइड्रोक्सीबेन्जाइलडेनपाइरुवेट हाइड्रेटेज एल्डोलेज; 6, सैलिसिलाएलडीहाइड डिहाइड्रोजनेज; 7, सैलिसिलेट 1-हाइड्रोक्सिलेज; 8, कैटेकोल 2,3-डाइऑक्सीजनेज (C23DO); 9, 2-हाइड्रोक्सीम्यूकोनेट अर्धएल्डीहाइड डिहाइड्रोजनेज; १०, २-ऑक्सोपेण्ट्-४-एनोएट हाइड्रेटेज; 11, 4-हाइड्रोक्सी-2-ऑक्सोपेन्टानोएट एल्डोलेज; 12, एसीटाल्डीहाइड डिहाइड्रोजनेज; 13, कैटेकोल-1,2-डाइऑक्सीजनेज (C12DO); १४, म्यूकोनेट साइक्लोआइसोमेरेज; १५, म्यूकोनोलैक्टोन डेल्टा-आइसोमेरेज; 16, β-कीटोएडिपैटेनोलैक्टोन हाइड्रोलेज; 17, β-कीटोएडिपेट सुक्सिनिल-कोए ट्रांसफरेज़; 18, β-कीटोएडिपेट-CoA थायोलेज; 19, succinyl-CoA: एसिटाइल-CoA succinyltransferase; २०, सैलिसिलेट ५-हाइड्रोक्सिलेज; २१ – जेन्टिसेट १,२-डाइऑक्सीजनेज (GDO); 22, maleylpyruvate आइसोमेरेज़; 23, फ्यूमारिलपाइरुवेट हाइड्रोलेज; 24, मिथाइलनाफ्थालीन हाइड्रोक्सिलेज (एनडीओ); 25, हाइड्रोक्सीमिथाइलनाफ्थालीन डिहाइड्रोजनेज; २६, नेफ्थाल्डीहाइड डिहाइड्रोजनेज; 27, 3-फॉर्माइलसैलिसिलिक अम्ल ऑक्सीडेज; 28, हाइड्रोक्सीसोफ्थालेट डिकार्बोक्जिलेज; 29, कार्बरिल हाइड्रोलेज (CH); 30, 1-नफ्थोल-2-हाइड्रोक्सिलेज।
जीवस्य तस्य आनुवंशिकसंरचनायाः च आधारेण, परिणामी सैलिसिलिक अम्लस्य चयापचयम् अग्रे भवति यावान् सैलिसिलेट् १-हाइड्रोक्सिलेज (S1H) इत्यस्य उपयोगेन कैटेकोलमार्गेण अथवा सैलिसिलेट् ५-हाइड्रोक्सिलेज (S5H) इत्यस्य उपयोगेन जेन्टिसेट् मार्गेण (चित्रम् ३) यतो हि सैलिसिलिक अम्लं नेफ्थालीनचयापचयस्य (ऊर्ध्वमार्गः) प्रमुखः मध्यवर्ती भवति, अतः सैलिसिलिक अम्लतः टीसीए मध्यवर्तीपर्यन्तं पदानि प्रायः निम्नमार्गः इति उच्यन्ते, जीनाः च एकस्मिन् ओपेरोन्-रूपेण संगठिताः भवन्ति सामान्यं दृश्यते यत् उपरितनमार्गस्य ओपेरोन् (nah) तथा निम्नमार्गस्य ओपेरोन् (sal) इत्येतयोः जीनाः सामान्यनियामककारकैः नियमिताः भवन्ति; उदाहरणार्थं, NahR तथा सैलिसिलिक अम्लं प्रेरकरूपेण कार्यं कुर्वन्ति, येन द्वयोः ओपेरोनयोः नेफ्थालीनस्य पूर्णतया चयापचयः भवति (Phale et al., 2019, 2020) ।
तदतिरिक्तं, कैटेकोलस्य चक्रीयरूपेण कैटेकोल 2,3-डाइऑक्सीजेनेज (C23DO) (Yen et al., 1988) द्वारा मेटामार्गेण 2-हाइड्रोक्सीम्यूकोनेट् सेमीएल्डीहाइड् प्रति विच्छेदनं भवति तथा च 2-हाइड्रोक्सीम्यूकोनेट् सेमीएल्डीहाइड हाइड्रोलेज द्वारा अधिकं जलविघटनं कृत्वा 2-हाइड्रोक्सीपेण्ट्-2,4-डाइनोइक अम्लस्य निर्माणं भवति ततः २-हाइड्रोक्सीपेण्ट्-२,४-डाइनोएट् एकेन हाइड्रेटेजेन (२-ऑक्सोपेण्ट्-४-एनोएट् हाइड्रेटेज्) तथा एल्डोलेज् (४-हाइड्रोक्सी-२-ऑक्सोपेन्टानोएट् एल्डोलेज्) इत्यनेन पाइरुवेट् तथा एसीटाल्डीहाइड् इत्यत्र परिवर्तितं भवति ततः केन्द्रीयकार्बनमार्गे प्रविशति (चित्रम् ३) वैकल्पिकरूपेण, कैटेकोलः कैटेकोल 1,2-ऑक्सीजनेज (C12DO) द्वारा ऑर्थो मार्गद्वारा cis,cis-muconate इत्यत्र चक्रीयरूपेण विच्छेदितः भवति । म्यूकोनेट साइक्लोआइसोमेरेज, म्यूकोनोलैक्टोन आइसोमेरेज, तथा β-कीटोएडिपेट्-नोलैक्टोन हाइड्रोलेज च सिस,सिस-म्यूकोनेटं 3-ऑक्सोएडिपेट् इति परिवर्तयन्ति, यत् सुक्सिनिल-कोए तथा एसिटाइल-कोए (नोजाकी एट अल., १९६८) (Nozaki et al., 1968) (चित्रम् ३) इत्येतयोः माध्यमेन केन्द्रीयकार्बनमार्गे प्रवेशं करोति
जेन्टिसेट् (२,५-डाइहाइड्रोक्सीबेन्जोएट्) मार्गे जेन्टिसेट् १,२-डाइऑक्सीजेनेज् (GDO) इत्यनेन सुगन्धितवलयस्य विच्छेदनं कृत्वा मलेयल्पाइरुवेट् निर्मितं भवति । अस्य उत्पादस्य प्रत्यक्षतया जलविघटनं कृत्वा पाइरुवेट्, मलेट् च भवितुं शक्यते, अथवा तस्य समविपाकं कृत्वा फ्यूमारिल्पाइरुवेट् निर्मातुं शक्यते, यत् ततः जलविघटनं कृत्वा पाइरुवेट्, फ्यूमरेट् च भवितुं शक्यते (Larkin and Day, 1986) वैकल्पिकमार्गस्य चयनं जैवरासायनिक-आनुवंशिकस्तरयोः ग्राम-नकारात्मक-ग्राम-सकारात्मक-जीवाणुयोः द्वयोः अपि अवलोकितम् अस्ति (Morawski et al., 1997; Whyte et al., 1997)। ग्राम-नकारात्मकजीवाणुः (Pseudomonas) सैलिसिलिक-अम्लस्य उपयोगं प्राधान्येन करोति, यत् नेफ्थालीन-चयापचयस्य प्रेरकं भवति, सैलिसिलेट् १-हाइड्रोक्सिलेजस्य उपयोगेन कैटेकोल-रूपेण डिकार्बोक्जिलेट् करोति (Gibson and Subramanian, 1984) अपरपक्षे, ग्राम-सकारात्मकजीवाणुषु (Rhodococcus) सैलिसिलेट् ५-हाइड्रोक्सिलेजः सैलिसिलिक अम्लं जेन्टिसिक् अम्लं परिवर्तयति, यदा तु सैलिसिलिक अम्लस्य नेफ्थालीनजीनानां प्रतिलेखने कोऽपि आगमनात्मकः प्रभावः नास्ति (Grund et al., 1992) (चित्रम् ३)
ज्ञातं यत् स्यूडोमोनास् सीएसवी८६, ओशनबैक्टीरियम एनसीई३१२, मैरिन्होमोनास् नेफ्थोट्रोफिकस्, स्फिंगोमोनास् पौसिमोबिलिस् २३२२, विब्रिओ साइक्लोट्रोफस्, स्यूडोमोनास् फ्लोरोसेन्स् एलपी६ए, स्यूडोमोनास् तथा माइकोबैक्टीरियम प्रजातयः मोनोमिथाइलनाफ्थालीन अथवा... dimethylnaphthalene (डीन-रेमण्ड् तथा बार्था, १९७५; केन तथा विलियम्स, १९८२; महाजन तथा अन्य, १९९४; दत्ता तथा अन्य, १९९८; हेडलुण्ड् तथा अन्य, १९९९)। तेषु स्यूडोमोनास् एसपी. जैवरासायनिक-एन्जाइमिक-स्तरयोः CSV86 इत्यस्य स्पष्टतया अध्ययनं कृतम् अस्ति (Mahajan et al., 1994) । १-मिथाइलनाफ्थालीनस्य चयापचयः द्वयोः मार्गयोः माध्यमेन भवति । प्रथमं सुगन्धितवलयस्य हाइड्रोक्सिलेशनं (मिथाइलनाफ्थालीनस्य अप्रतिस्थापितं वलयम्) कृत्वा सिस-१,२-डाइहाइड्रोक्सी-१,२-डाइहाइड्रो-८-मिथाइलनाफ्थालीनं निर्मीयते, यत् अधिकं आक्सीकरणं कृत्वा मिथाइलसैलिसिलेट् तथा मिथाइलकैटेकोल् इति भवति, ततः वलयविच्छेदनस्य अनन्तरं केन्द्रीयकार्बनमार्गे प्रविशति (चित्रम् ३) एषः मार्गः “कार्बनस्रोतमार्गः” इति कथ्यते । द्वितीये “विषहरणमार्गे” मिथाइलसमूहस्य हाइड्रोक्सिलेशनं एनडीओद्वारा कृत्वा १-हाइड्रोक्सीमिथाइलनाफ्थालीनं निर्मातुं शक्यते, यत् अधिकं १-नैफ्थोइक अम्लरूपेण आक्सीकृत्य मृतान्तोत्पादरूपेण संस्कृतिमाध्यमे उत्सर्जितं भवति अध्ययनेन ज्ञातं यत् तनावः CSV86 एकमात्रकार्बन-ऊर्जा-स्रोतरूपेण 1- तथा 2-नैफ्थोइक-अम्ले वर्धयितुं असमर्थः अस्ति, येन तस्य विषहरणमार्गस्य पुष्टिः भवति (Mahajan et al., 1994; Basu et al., 2003)। २-मिथाइलनाफ्थालीन इत्यस्मिन् मिथाइलसमूहः हाइड्रोक्सिलेजद्वारा हाइड्रोक्सिलीकरणं कृत्वा २-हाइड्रोक्सीमिथाइलनाफ्थालीनं निर्माति । तदतिरिक्तं नेफ्थालीनवलयस्य अप्रतिस्थापितः वलयः रिंगहाइड्रोक्सिलेशनं कृत्वा डाइहाइड्रोडायॉलं निर्माति, यत् एन्जाइम-उत्प्रेरकविक्रियाणां श्रृङ्खलायां ४-हाइड्रोक्सीमिथाइलकैटेकोल् इति रूपेण आक्सीकृत्य मेटा-वलयविच्छेदनमार्गेण केन्द्रीयकार्बनमार्गे प्रविशति तथैव एस.पौसिमोबिलिस् २३२२ इत्यनेन २-मिथाइलनाफ्थालीनस्य हाइड्रोक्सिलेट् कर्तुं एनडीओ इत्यस्य उपयोगः कृतः इति ज्ञातम्, यत् अधिकं आक्सीकरणं कृत्वा मिथाइलसैलिसिलेट् तथा मिथाइलकैटेकोल इत्यस्य निर्माणं भवति (Dutta et al., 1998)
नेफ्थोइक अम्लाः (प्रतिस्थापिताः/अप्रतिस्थापिताः) मिथाइलनाफ्थालीनस्य, फेनान्थ्रीनस्य, एन्थ्रेसीनस्य च अपघटनस्य समये निर्मिताः विषहरण/जैवरूपान्तरण उपोत्पादाः सन्ति, ये च व्ययितसंवर्धनमाध्यमे मुक्ताः भवन्ति इदं ज्ञातं यत् मृदापृथक्करणं Stenotrophomonas maltophilia CSV89 कार्बनस्रोतरूपेण 1-naphthoic अम्लस्य चयापचयं कर्तुं समर्थः अस्ति (Phale et al., 1995)। चयापचयः सुगन्धितवलयस्य द्विहाइड्रोक्सिलेशनेन आरभ्य १,२-डाइहाइड्रोक्सी-८-कार्बोक्जिनाफ्थालीनं निर्माति । परिणामस्वरूपं डायोल् २-हाइड्रोक्सी-३-कार्बोक्जिबेन्जाइलिडेनेपाइरुवेट्, ३-फॉर्माइलसैलिसिलिक अम्ल, २-हाइड्रोक्सीआइसोफ्थालिक अम्ल तथा सैलिसिलिक अम्ल इत्येतयोः माध्यमेन कैटेकोलरूपेण आक्सीकरणं भवति तथा च मेटा-रिंग विच्छेदनमार्गेण केन्द्रीयकार्बनमार्गे प्रवेशं करोति (चित्रम् ३)
कार्बरिल् इति नाफ्थिल् कार्बामेट् कीटनाशकं भवति । १९७० तमे दशके भारते हरितक्रान्तिः अभवत् ततः परं रासायनिक-उर्वरक-कीटनाशकानाम् उपयोगेन कृषि-अबिन्दु-स्रोतेभ्यः बहुचक्रीय-सुगन्धित-हाइड्रोकार्बन् (PAH) उत्सर्जने वृद्धिः अभवत् (Pingali, 2012; Duttagupta et al., 2020) भारते कुलसस्यभूमिः ५५% (८५,७२२,००० हेक्टेर्) भागः रासायनिककीटनाशकैः उपचारितः अस्ति इति अनुमानितम् । विगतपञ्चवर्षेषु (२०१५–२०२०) भारतीयकृषिक्षेत्रे प्रतिवर्षं औसतेन ५५,००० तः ६०,००० टनपर्यन्तं कीटनाशकानां उपयोगः कृतः (सहकारीविभागः तथा कृषककल्याणः, कृषिमन्त्रालयः, भारतसर्वकारः, अगस्त २०२०) उत्तरे मध्यगङ्गामैदानीक्षेत्रेषु (अधिकतमजनसंख्या, जनसंख्याघनत्वं च येषु राज्येषु) सस्येषु कीटनाशकानां प्रयोगः व्यापकः अस्ति, यत्र कीटनाशकानां प्रधानता वर्तते कार्बरिल् (१-नैफ्थाइल-एन-मिथाइलकार्बामेट्) इति व्यापकवर्णक्रमस्य, मध्यमतः अत्यन्तं विषाक्तं कार्बामेट् कीटनाशकं भवति यस्य उपयोगः भारतीयकृषौ १००–११० टनपर्यन्तं औसतदरेण भवति सामान्यतया सेविन् इति व्यापारनामेन विक्रीयते, तस्य उपयोगः कीटानां (एफिड्स्, अग्निपिपीलिकानां, पिस्सू, कणिकानां, मकरकाणां च अन्ये बहवः बहिः कीटाः) नियन्त्रयितुं भवति ये विविधसस्यानां (मक्का, सोयाबीन, कपासः, फलानि, शाकानि च) प्रभावितं कुर्वन्ति केचन सूक्ष्मजीवाः यथा स्यूडोमोनास् (NCIB 12042, 12043, C4, C5, C6, C7, स्यूडोमोनास पुटिडा XWY-1), रोडोकोकस (NCIB 12038), Sphingobacterium spp. (CF06), बर्कहोल्डेरिया (C3), माइक्रोकोकस, आर्थ्रोबैक्टेर् इत्यादीनां उपयोगेन अन्येषां कीटानां नियन्त्रणमपि कर्तुं शक्यते । आरसी१०० कार्बरिल् इत्यस्य अवनतिं कर्तुं शक्नोति इति ज्ञातम् (लार्किन् तथा डे, १९८६; चापालमादुगु तथा चौधरी, १९९१; हयात्सु इत्याख्यः, १९९९; स्वेथा तथा फाले, २००५; त्रिवेदी इत्यादयः, २०१७)। स्यूडोमोनास् एसपी. उपभेद C4, C5 तथा C6 (स्वेता तथा फाले, 2005; त्रिवेदी एट अल., 2016) (चित्र 3)। चयापचयमार्गः कार्बरिल् हाइड्रोलेज् (CH) द्वारा एस्टरबन्धस्य जलविपाकेन आरभ्य १-नैफ्थोल्, मिथाइलमाइन्, कार्बनडाय-आक्साइड् च निर्मीयते ततः १-नैफ्थोल् १-नैफ्थोल् हाइड्रोक्सिलेज (१-NH) द्वारा १,२-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीनरूपेण परिणमति, यत् सैलिसिलेट्, जेन्टिसेट् इत्येतयोः माध्यमेन केन्द्रीयकार्बनमार्गेण अधिकं चयापचयं भवति केचन कार्बरिल्-अपघटनकारी जीवाणुः कैटेकोल ऑर्थो रिंगस्य विच्छेदनद्वारा सैलिसिलिक अम्लरूपेण चयापचयं कुर्वन्ति इति ज्ञातम् (Larkin and Day, 1986; Chapalamadugu and Chaudhry, 1991) उल्लेखनीयं यत्, नेफ्थालीन-अपघटनकारी जीवाणुः मुख्यतया कैटेकोल-माध्यमेन सैलिसिलिक-अम्लस्य चयापचयम् करोति, यदा तु कार्बरिल्-अपघटनकारी जीवाणुः जेन्टिसेट्-मार्गेण सैलिसिलिक-अम्लस्य चयापचयम् अकरोत्
नेफ्थालीनसल्फोनिक अम्ल/डाइसल्फोनिक अम्ल तथा नेफ्थाइलमाइनसल्फोनिक अम्ल व्युत्पन्नस्य उपयोगः एजो रञ्जकस्य, आर्द्रीकरणकारकस्य, विसर्जकस्य इत्यादीनां उत्पादनार्थं मध्यवर्तीरूपेण कर्तुं शक्यते यद्यपि एतेषां यौगिकानां मनुष्याणां कृते विषाक्तता न्यूना भवति तथापि कोशिकाविषाक्ततामूल्यांकनेन ज्ञातं यत् ते मत्स्यस्य, डाफ्निया, शैवालस्य च कृते घातकाः सन्ति (Greim et al., 1994) स्यूडोमोनास्-जातेः (उपभेदाः A3, C22) प्रतिनिधिभिः सल्फोनिक-अम्ल-समूहः युक्तस्य सुगन्धित-वलयस्य द्विगुण-हाइड्रोक्सिलेशनेन चयापचयस्य आरम्भः कृतः इति ज्ञातम् अस्ति, येन द्विहाइड्रोडायॉलः निर्मीयते, यत् सल्फाइट-समूहस्य स्वतःस्फूर्त-विच्छेदनेन अपि 1,2-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीन-रूपेण परिणमति (Brilon et al., 1981) परिणामस्वरूपं १,२-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीनं शास्त्रीयनफ्थालीनमार्गेण अर्थात् कैटेकोल अथवा जेन्टिसेट् मार्गेण (चित्रम् ४) माध्यमेन कैटाबोलाइज्ड् भवति । एतत् दर्शितं यत् एमिनोनाफ्थालीनसल्फोनिक अम्लं हाइड्रोक्सीनाफ्थालीनसल्फोनिक अम्लं च पूरककैटाबोलिकमार्गैः सह मिश्रितजीवाणुसङ्घैः पूर्णतया क्षीणं कर्तुं शक्यते (Nortemann et al., 1986) दर्शितं यत् संघस्य एकः सदस्यः १,२-डाइऑक्सिजनीकरणेन एमिनोनाफ्थालीनसल्फोनिक अम्लं वा हाइड्रोक्सीनाफ्थालीनसल्फोनिक अम्लं वा विसल्फुरीकरणं करोति, यदा तु एमिनोसैलिसिलेट् अथवा हाइड्रोक्सीसैलिसिलेट् मृतान्तचयापचयद्रव्यरूपेण संस्कृतिमाध्यमे मुक्तः भवति, तदनन्तरं संघस्य अन्यैः सदस्यैः गृह्यते नेफ्थालीनडाइसल्फोनिक अम्लं तुल्यकालिकरूपेण ध्रुवीयं किन्तु दुर्बलतया जैवविघटनीयं भवति अतः भिन्नमार्गेण चयापचयं कर्तुं शक्यते । प्रथमं गन्धकीकरणं सुगन्धितवलयस्य सल्फोनिक-अम्लसमूहस्य च रेजिओसेलेक्टिव-डाइहाइड्रोक्सिलेशनस्य समये भवति; द्वितीयं गन्धकमुक्तीकरणं सैलिसिलिक अम्लस्य ५-हाइड्रोक्सिलेजद्वारा ५-सल्फोसैलिसिलिक अम्लस्य हाइड्रोक्सिलीकरणस्य समये भवति यत् जेन्टिसिक् अम्लं निर्माति, यत् केन्द्रीयकार्बनमार्गे प्रविशति (Brilon et al., 1981) (चित्रम् ४) नेफ्थालीनस्य क्षयस्य उत्तरदायी एन्जाइमाः नेफ्थालीनसल्फोनेट् चयापचयस्य कृते अपि उत्तरदायी भवन्ति (Brilon et al., 1981; Keck et al., 2006)।
चित्र 4. नेफ्थालीन सल्फोनेट् क्षयस्य चयापचयमार्गाः। वृत्तानां अन्तः सङ्ख्याः नेफ्थाइल सल्फोनेट् चयापचयस्य उत्तरदायी एन्जाइम्स् प्रतिनिधियन्ति, ये चित्रे वर्णितानां एन्जाइमानां सदृशाः/सदृशाः सन्ति । ३.
न्यून आणविकभारयुक्ताः PAHs (LMW-PAHs) न्यूनीकर्तुं शक्यन्ते, जलघोषकाः, दुर्बलतया च घुलनशीलाः भवन्ति, अतः प्राकृतिकविच्छेदस्य/क्षयस्य प्रवणाः न भवन्ति परन्तु एरोबिकसूक्ष्मजीवाः आणविक-आक्सीजनस्य (O2) अवशोषणेन तस्य आक्सीकरणं कर्तुं समर्थाः भवन्ति । एते एन्जाइमाः मुख्यतया आक्सीडोरेडक्टेज्-वर्गस्य सन्ति तथा च सुगन्धित-वलय-हाइड्रोक्सिलेशन (मोनो- अथवा डाइहाइड्रोक्सिलेशन), निर्जलीकरणम्, सुगन्धित-वलय-विच्छेदनम् इत्यादीनां विविधानां प्रतिक्रियाणां कर्तुं शक्नुवन्ति एतेभ्यः विक्रियाभ्यः प्राप्ताः उत्पादाः उच्चतर-आक्सीकरण-अवस्थायां भवन्ति तथा च केन्द्रीयकार्बनमार्गेण अधिकसुलभतया चयापचयिताः भवन्ति (Phale et al., 2020) अवनतिमार्गे एन्जाइम्स् प्रेरकत्वेन ज्ञाताः सन्ति । ग्लूकोज अथवा कार्बनिक अम्ल इत्यादिषु सरलकार्बनस्रोतेषु कोशिकानां वृद्धिः भवति चेत् एतेषां एन्जाइमानां क्रियाशीलता अतीव न्यूना अथवा नगण्यता भवति । सारणी 3 मध्ये नेफ्थालीनस्य तस्य व्युत्पन्नस्य च चयापचये सम्बद्धानां विविधानां एन्जाइमानां (आक्सीजनेज, हाइड्रोलेज, डिहाइड्रोजनेज, आक्सीडेज इत्यादयः) सारांशः दर्शितः अस्ति
सारणी 3. नेफ्थालीनस्य तस्य व्युत्पन्नस्य च अपघटनार्थं उत्तरदायी एन्जाइमानां जैवरासायनिकलक्षणम्।
रेडियोसमस्थानिक अध्ययनेन (18O2) ज्ञातं यत् ऑक्सीजनेजद्वारा सुगन्धितवलयेषु आणविक O2 इत्यस्य समावेशः यौगिकस्य अग्रे जैवविघटनं सक्रियीकरणे सर्वाधिकं महत्त्वपूर्णं कदमम् अस्ति (Hyaishi et al., 1955; Mason et al., 1955)। आणविक-आक्सीजनात् (O2) एकस्य आक्सीजन-परमाणुस्य (O) उपधातु-मध्ये समावेशः अन्तःजातीय-बहिर्जात-मोनोआक्सीजनेज-द्वारा (हाइड्रोक्सीलेज-इत्यपि उच्यते) आरभ्यते अन्यः प्राणवायुपरमाणुः जलरूपेण न्यूनीकरोति । बहिर्जातीयमोनोऑक्सिजनेजः NADH अथवा NADPH इत्यनेन सह फ्लेविन् न्यूनीकरोति, यदा तु अन्तःमोनोऑक्सिजनेजेषु फ्लेविन् उपधातुना न्यूनीकरोति । हाइड्रोक्सिलीकरणस्य स्थितिः उत्पादनिर्माणे विविधतां जनयति । यथा, सैलिसिलेट् १-हाइड्रोक्सिलेज् C1 स्थाने सैलिसिलिक अम्लं हाइड्रोक्सिलेट् कृत्वा कैटेकोल इति निर्मायते । अपरपक्षे बहुघटकः सैलिसिलेट् ५-हाइड्रोक्सिलेज (रिडक्टेज, फेरेडोक्सिन्, ऑक्सीजनेज उप-एककाः च युक्तः) C5 स्थाने सैलिसिलिक-अम्लस्य हाइड्रोक्सिलेट् कृत्वा जेन्टिसिक् अम्लं निर्माति (Yamamoto et al., 1965)
डायऑक्सीजेनेज् उपधातुमध्ये O2 परमाणुद्वयं समावेशयति । निर्मितानाम् उत्पादानाम् आधारेण ते रिंग हाइड्रोक्सिलेटिङ्ग् डाइऑक्सीजेनेज्, रिंग क्लीविंग् डाइऑक्सीजेनेज् इति विभक्ताः भवन्ति । रिंग हाइड्रोक्सिलेटिङ्ग् डाइऑक्सीजेनेज् सुगन्धित-उपस्तरं सिस-डाइहाइड्रोडायोल् (उदा. नेफ्थालीन) इत्यत्र परिवर्तयन्ति तथा च जीवाणुषु व्यापकाः भवन्ति । अद्यपर्यन्तं दर्शितं यत् रिंगहाइड्रोक्सिलेटिङ्ग् डाइऑक्सिजनेजयुक्ताः जीवाः विविधसुगन्धितकार्बनस्रोतेषु वर्धयितुं समर्थाः सन्ति, एतेषां एन्जाइमानां वर्गीकरणं एनडीओ (नैफ्थालीन), टोल्यूइन डाइऑक्सिजनेज (टीडीओ, टोल्यूइन), बाइफेनिल् डाइऑक्सिजनेज (बीपीडीओ, बाइफेनिल्) इति च इति भवति एनडीओ तथा बीपीडीओ इत्येतौ द्वौ अपि विविधबहुचक्रीयसुगन्धितहाइड्रोकार्बनानां (टोल्यूइन, नाइट्रोटोल्यूइन, ज़ाइलीन, एथिल्बेन्जीन्, नेफ्थालीन, बाइफेनिल्, फ्लोरीन, इण्डोल्, मिथाइलनाफ्थालीन, नेफ्थालीनसल्फोनेट्, फेनान्थ्रीन्, एन्थ्रासीन्, एसीटोफेनोन् इत्यादीनां) द्विगुण-आक्सीकरणस्य पार्श्वशृङ्खला-हाइड्रोक्सिलीकरणस्य च उत्प्रेरकं भवितुम् अर्हति । (Boyd and Sheldrake, 1998; Phale et al., 2020)। एनडीओ एकः बहुघटकप्रणाली अस्ति यस्मिन् एकः आक्सीडोरेडक्टेजः, एकः फेरेडोक्सिन्, एकः सक्रियः साइट्-युक्तः ऑक्सीजनेजघटकः च भवति (Gibson and Subramanian, 1984; Resnick et al., 1996) एनडीओ इत्यस्य उत्प्रेरक-एकके एकः विशालः α उप-एककः, एकः लघुः β उप-एककः च α3β3 विन्यासे व्यवस्थितः भवति । एनडीओ ऑक्सीजनेजस्य विशालपरिवारस्य अन्तर्गतं भवति तथा च तस्य α-उप-एककम् एकं रिस्के-स्थलं [2Fe-2S] तथा च एकनाभिकीयं गैर-हीम-लोहं भवति, यत् एनडीओ-सबस्ट्रेट्-विशिष्टतां निर्धारयति (Parales et al., 1998) सामान्यतया एकस्मिन् उत्प्रेरकचक्रे पाइरिडिन् न्यूक्लिओटाइडस्य न्यूनीकरणात् द्वौ इलेक्ट्रॉनौ रिडक्टेज्, फेरेडोक्सिन्, रिस्के साइट् इत्येतयोः माध्यमेन सक्रियस्थले Fe(II) आयनपर्यन्तं स्थानान्तरिताः भवन्ति न्यूनीकरणसमतुलकाः आणविक-आक्सीजनं सक्रिययन्ति, यत् उपधातु-डाइहाइड्रोक्सिलेशनस्य पूर्वापेक्षा अस्ति (Ferraro et al., 2005) । अद्यपर्यन्तं केवलं कतिपयानि एनडीओ-इत्येतत् शुद्धं कृत्वा भिन्न-भिन्न-उपभेदात् विस्तरेण लक्षणं कृतम् अस्ति तथा च नेफ्थालीन-क्षय-सम्बद्धानां मार्गानाम् आनुवंशिक-नियन्त्रणस्य विस्तरेण अध्ययनं कृतम् अस्ति (Resnick et al., 1996; Parales et al., 1998; Karlsson et al., 2003)। रिंग-विच्छेदक-डाइऑक्सीजेनेज् (एन्डो- अथवा ऑर्थो-रिंग-विच्छेदक एन्जाइम्स् तथा एक्सोडियोल- अथवा मेटा-रिंग-विच्छेदक एन्जाइम्स्) हाइड्रोक्सिलेटेड् सुगन्धित-यौगिकानां उपरि कार्यं कुर्वन्ति । उदाहरणार्थं, ऑर्थो-रिंग-विच्छेदकः डायऑक्सिजनेजः कैटेकोल-१,२-डाइऑक्सिजनेजः भवति, यदा तु मेटा-रिंग-विच्छेदकः डायऑक्सिजनेजः कैटेकोल-२,३-डाइऑक्सिजनेजः भवति (कोजिमा इत्यादयः, १९६१; नोजाकी इत्यादयः, १९६८) विभिन्नानां ऑक्सीजनेजस्य अतिरिक्तं सुगन्धित-डाइहाइड्रोडायॉल-अल्कोहल्-एल्डीहाइड्-इत्यस्य निर्जलीकरणाय उत्तरदायी विविधाः डिहाइड्रोजनेजाः अपि सन्ति तथा च इलेक्ट्रॉन्-स्वीकारकरूपेण NAD+/NADP+-इत्यस्य उपयोगाय, ये चयापचयस्य केचन महत्त्वपूर्णाः एन्जाइमाः सन्ति (Gibson and Subramanian, 1984; Shaw and Harayama, 1990; Fahle et al., 2020)
हाइड्रोलेज (एस्टेरेज, एमिडेज) इत्यादयः एन्जाइमाः एन्जाइमानां द्वितीयः महत्त्वपूर्णः वर्गः अस्ति ये सहसंयोजकबन्धनविच्छेदनार्थं जलस्य उपयोगं कुर्वन्ति तथा च व्यापकं उपधातुविशिष्टतां प्रदर्शयन्ति कार्बरिल् हाइड्रोलेज इत्यादयः हाइड्रोलेजः ग्राम-नकारात्मकजीवाणुसदस्येषु पेरिप्लाज्मस्य (ट्रांसमेम्ब्रेन्) घटकाः इति मन्यन्ते (Kamini et al., 2018)। कार्बरिल् इत्यस्य एमाइड्, एस्टर-सम्बद्धता च भवति; अतः एस्टेरेज् अथवा एमिडेज् इत्यनेन जलविघटनं कृत्वा १-नैफ्थोल् इति निर्माणं कर्तुं शक्यते । राइजोबियम राइजोबियम तनाव AC10023 तथा आर्थ्रोबैक्टर तनाव RC100 इत्यस्मिन् कार्बरिल् क्रमशः एस्टेरेज् तथा एमिडेज इत्येतयोः रूपेण कार्यं करोति इति ज्ञातम् अस्ति आर्थ्रोबैक्टर् तनावे आरसी१०० इत्यस्मिन् कार्बरिल् अपि एमिडेज् इत्यस्य कार्यं करोति । आरसी१०० इत्यनेन कार्बरिल्, मेथोमाइल, मेफेनामिक अम्लम्, एक्सएमसी इत्यादीनां चत्वारि एन-मिथाइलकार्बामेट् वर्गस्य कीटनाशकानां जलविघटनं दर्शितम् अस्ति (Hayaatsu et al., 2001) । ज्ञातं यत् स्यूडोमोनास् एसपी. C5pp कार्बरिल् (100% गतिविधि) तथा 1-नैफ्थाइल एसिटेट् (36% गतिविधि) इत्येतयोः उपरि कार्यं कर्तुं शक्नोति, परन्तु 1-नफ्थाइलएसिटामाइड् इत्यत्र न, यत् एतत् एस्टेरेज् इति सूचयति (Trivedi et al., 2016)
जैव रासायनिक अध्ययनेन, एन्जाइम-विनियमन-प्रतिमानेन, आनुवंशिक-विश्लेषणेन च ज्ञातं यत् नेफ्थालीन-अवघटन-जीनेषु प्रेरक-नियामक-एककौ अथवा “ओपेरोन्”-द्वयौ भवतः: नाह (“अपस्ट्रीम-मार्गः”, नफ्थालीनं सैलिसिलिक-अम्ले परिवर्तयति) तथा च साल् (“अधः-प्रवाहः”, कैटेकोल-माध्यमेन सैलिसिलिक-अम्लं केन्द्रीय-कार्बन-मार्गे परिवर्तयति) सैलिसिलिक अम्लं तस्य अनुरूपाः च प्रेरकरूपेण कार्यं कर्तुं शक्नुवन्ति (Shamsuzzaman and Barnsley, 1974) । ग्लूकोजस्य कार्बनिक अम्लस्य वा उपस्थितौ ओपेरोन् दमितः भवति । चित्रे ५ नेफ्थालीनक्षयस्य सम्पूर्णं आनुवंशिकसङ्गठनं (ओपेरोन्रूपेण) दर्शितम् अस्ति । nah जीनस्य (ndo/pah/dox) अनेकाः नामकृताः रूपाः/रूपाः वर्णिताः सन्ति तथा च सर्वेषु स्यूडोमोनास् प्रजातिषु उच्च अनुक्रमसमरूपता (90%) प्राप्ता अस्ति (Abbasian et al., 2016)। नेफ्थालीन-उपप्रवाहमार्गस्य जीनानि सामान्यतया चित्रे ५ ए दर्शितवत् सहमतिक्रमेण व्यवस्थापिताः आसन् । अन्यः जीनः nahQ इति अपि नेफ्थालीनचयापचये सम्मिलितः इति ज्ञातम् आसीत् तथा च सामान्यतया nahC तथा nahE इत्येतयोः मध्ये स्थितः आसीत्, परन्तु तस्य वास्तविकं कार्यं स्पष्टीकरणीयम् अस्ति तथैव नाफ्थालीन-संवेदनशील-रसायन-विक्षेपस्य उत्तरदायी nahY जीनः केषुचित् सदस्येषु nah ओपेरोनस्य दूरस्थे अन्ते प्राप्तः । Ralstonia sp. इत्यस्मिन् ग्लूटाथियोन S-transferase (gsh) इत्यस्य संकेतकं U2 जीनं nahAa तथा nahAb इत्येतयोः मध्ये स्थितं ज्ञातम् परन्तु नेफ्थालीनस्य उपयोगस्य लक्षणं न प्रभावितं कृतवान् (Zylstra et al., 1997)।
चित्र 5. जीवाणुजातीनां मध्ये नेफ्थालीनस्य क्षयस्य समये अवलोकितं आनुवंशिकसङ्गठनं विविधता च; (A) उपरितननफ्थालीनमार्गः, नेफ्थालीनस्य चयापचयः सैलिसिलिक-अम्लरूपेण; (B) निम्ननाफ्थालीनमार्गः, सैलिसिलिक अम्लः कैटेकोलद्वारा केन्द्रीयकार्बनमार्गं प्रति; (C) जेन्टिसेट् मार्गेण केन्द्रीयकार्बनमार्गं प्रति सैलिसिलिक अम्लम् ।
“निम्नमार्गः” (sal operon) सामान्यतया nahGTHINLMOKJ इत्यनेन युक्तः भवति तथा च कैटेकोल मेटारिंग विच्छेदनमार्गेण सैलिसिलेट् पाइरुवेट् तथा एसीटाल्डीहाइड् इत्यत्र परिवर्तयति nahG जीन (सैलिसिलेट् हाइड्रोक्सिलेज इत्यस्य एन्कोडिंग्) ओपेरोनस्य समीपस्थे अन्ते संरक्षितः इति ज्ञातम् (चित्रम् ५ ख) । अन्येषां नेफ्थालीन-अवक्षय-उपभेदानाम् तुलने P. putida CSV86 इत्यस्मिन् nah तथा sal ओपेरोन् एकत्रैव भवन्ति तथा च अत्यन्तं निकटतया सम्बद्धाः (प्रायः 7.5 kb) भवन्ति केषुचित् ग्राम-नकारात्मकजीवाणुषु, यथा राल्स्टोनिया एस.पी. U2, Polaromonas naphthalenivorans CJ2, and P. putida AK5, नेफ्थालीनस्य चयापचयः जेन्टिसेट् मार्गेण (sgp/nag ओपेरोन् इत्यस्य रूपेण) केन्द्रीयकार्बनचयापचयद्रव्यरूपेण भवति जीन कैसेट् सामान्यतया nagAaGHAbAcAdBFCQEDJI इति रूपेण प्रतिनिधित्वं भवति, यत्र nagR (LysR-प्रकारस्य नियामकस्य एन्कोडिंग्) उपरितन-अन्ते स्थितम् अस्ति (चित्रम् 5C)
कार्बरिल् १-नैफ्थोल्, १,२-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीन, सैलिसिलिक अम्लस्य, जेन्टिसिक् अम्लस्य च चयापचयद्वारा केन्द्रीयकार्बनचक्रे प्रवेशं करोति (चित्रम् ३) । आनुवंशिक-चयापचय-अध्ययनस्य आधारेण अस्य मार्गस्य “अपस्ट्रीम” (कार्बरिल्-सैलिसिलिक-अम्ल-रूपान्तरणम्), “मध्यम्” (सैलिसिलिक-अम्लस्य जेन्टिसिक्-अम्ल-रूपान्तरणं), तथा च “डाउनस्ट्रीम” (जेन्टिसिक-अम्लस्य केन्द्रीय-कार्बन-मार्ग-मध्यस्थेषु परिवर्तनम्) इति विभाजनं प्रस्तावितं अस्ति (Singh et al., 2013) C5pp (supercontig A, 76.3 kb) इत्यस्य जीनोमिकविश्लेषणेन ज्ञातं यत् mcbACBDEF जीनः कार्बरिल् इत्यस्य सैलिसिलिक अम्लरूपेण परिवर्तने सम्मिलितः अस्ति, तदनन्तरं सैलिसिलिक अम्लस्य जेन्टिसिक अम्लस्य परिवर्तने mcbIJKL, तथा च mcbOQP जेन्टिसिक अम्लस्य केन्द्रीयकार्बनमध्यवर्ती (fumarate and pyruvate, Trivedi et al., 2016) (चित्र 6)।
सुगन्धितहाइड्रोकार्बनस्य (नफ्थालीन तथा सैलिसिलिक अम्ल सहित) अपघटने सम्बद्धाः एन्जाइमाः तत्सम्बद्धैः यौगिकैः प्रेरिताः भवितुम् अर्हन्ति तथा च ग्लूकोज अथवा कार्बनिक अम्ल इत्यादिभिः सरलकार्बनस्रोतैः निरुद्धाः भवितुम् अर्हन्ति इति ज्ञातम् (Shingler, 2003; Phale et al., 2019, 2020)। नेफ्थालीनस्य तस्य व्युत्पन्नस्य च विविधचयापचयमार्गेषु नेफ्थालीनस्य कार्बरिल्-इत्यस्य च नियामकविशेषतानां किञ्चित्पर्यन्तं अध्ययनं कृतम् अस्ति नेफ्थालीनस्य कृते अपस्ट्रीम-डाउनस्ट्रीम-मार्गयोः जीनानां नियमनं NahR-प्रकारस्य पार-अभिनय-सकारात्मक-नियामकेन भवति । सैलिसिलिक अम्लेन नाह जीनस्य प्रेरणाय तदनन्तरं उच्चस्तरीयव्यञ्जनाय च अस्य आवश्यकता भवति (Yen and Gunsalus, 1982) । अपि च, अध्ययनेन ज्ञातं यत् नेफ्थालीनचयापचयस्य जीनानां प्रतिलेखनसक्रियीकरणाय एकीकृतहोस्टकारकः (IHF) तथा XylR (सिग्मा ५४-निर्भरः प्रतिलेखननियामकः) अपि महत्त्वपूर्णः अस्ति (Ramos et al., 1997)। अध्ययनेन ज्ञातं यत् कैटेकोल मेटा-रिंग उद्घाटनमार्गस्य एन्जाइमाः, अर्थात् कैटेकोल २,३-डाइऑक्सीजेनेज, नेफ्थालीनस्य तथा/वा सैलिसिलिक अम्लस्य उपस्थितौ प्रेरिताः भवन्ति (Basu et al., 2006) अध्ययनेन ज्ञातं यत् कैटेकोल ऑर्थो-रिंग उद्घाटनमार्गस्य एन्जाइम्स्, अर्थात् कैटेकोल १,२-डाइऑक्सीजेनेज, बेन्जोइक अम्लस्य तथा सिस,सिस-म्यूकोनेटस्य च उपस्थितौ प्रेरिताः भवन्ति (Parsek et al., 1994; Tover et al., 2001)।
C5pp तनावे पञ्च जीनाः, mcbG, mcbH, mcbN, mcbR तथा mcbS, कार्बरिल्-क्षयस्य नियन्त्रणार्थं उत्तरदायी प्रतिलेखन-नियामकानाम् LysR/TetR-परिवारस्य नियामकानाम् संकेतनं कुर्वन्ति समरूप जीन mcbG Burkholderia RP00725 (Trivedi et al., 2016) इत्यस्मिन् phenanthrene चयापचयस्य सम्मिलितस्य LysR-प्रकारस्य नियामकस्य PhnS (58% अमीनो अम्लपरिचयः) इत्यनेन सह सर्वाधिकं निकटतया सम्बद्धः इति ज्ञातम् mcbH जीनः मध्यवर्तीमार्गे (सैलिसिलिक-अम्लस्य जेन्टिसिक-अम्ले परिवर्तनम्) सम्मिलितः इति ज्ञातम् आसीत् तथा च स्यूडोमोनास् तथा बर्कहोल्डेरिया इत्यत्र LysR-प्रकारस्य प्रतिलेखननियामकस्य NagR/DntR/NahR इत्यस्य अन्तर्गतम् अस्ति अस्य परिवारस्य सदस्याः अवनतिजीनानां प्रेरणार्थं विशिष्टप्रभावक अणुरूपेण सैलिसिलिक अम्लं ज्ञायन्ते इति ज्ञातम् । अपरपक्षे, LysR तथा TetR प्रकारस्य प्रतिलेखननियामकानाम् अन्तर्गतं mcbN, mcbR तथा mcbS इति त्रीणि जीनानि अधःप्रवाहमार्गे (जेन्टिसेट्-केन्द्रीयकार्बनमार्गचयापचयद्रव्याणि) चिह्नितानि
प्रोकैरियोट्स् इत्यस्मिन् प्लाज्मिड्, ट्रांसपोसोन्, प्रोफेज, जीनोमिक द्वीपः, एकीकृतसंयुग्मतत्त्वानि (ICE) च माध्यमेन क्षैतिजजीनस्थापनप्रक्रियाः (अधिग्रहणं, आदानप्रदानं, अथवा स्थानान्तरणं) जीवाणुजीनोमेषु प्लास्टिसिटीयाः प्रमुखकारणानि सन्ति, येन विशिष्टकार्यस्य/लक्षणस्य लाभः वा हानिः वा भवति एतत् जीवाणुनाम् भिन्न-भिन्न-पर्यावरण-स्थितौ द्रुतगत्या अनुकूलतां कर्तुं शक्नोति, येन गृहस्थाय सम्भाव्य-अनुकूल-चयापचय-लाभान् प्राप्यते, यथा सुगन्धित-यौगिकस्य अवनतिः चयापचयपरिवर्तनानि प्रायः अपघटन-ओपेरोनानां, तेषां नियामकतन्त्राणां, एन्जाइम-विशिष्टतानां च सूक्ष्म-समायोजनद्वारा प्राप्ताः भवन्ति, येन सुगन्धित-यौगिकस्य विस्तृत-श्रेणीयाः अपघटनं सुलभं भवति (नोजिरी इत्यादयः, २००४; फाले इत्यादयः, २०१९, २०२०) नेफ्थालीनस्य क्षयस्य जीनकैसेट् प्लाज्मिड् (संयुग्मात्मकं गैर-संयुग्मकं च), ट्रांसपोसोन्, जीनोम, आईसीई, भिन्नजीवाणुजातीनां संयोजनं च इत्यादिषु विविधेषु चलतत्त्वेषु स्थिताः इति ज्ञातम् (चित्रम् ५) स्यूडोमोनास् G7 इत्यस्मिन् प्लाज्मिड् NAH7 इत्यस्य nah तथा sal ओपेरोन् समानाभिमुखीकरणे प्रतिलेखिताः भवन्ति तथा च एकस्य दोषपूर्णस्य ट्रांसपोसोनस्य भागः भवन्ति यस्य परिचालनार्थं ट्रांसपोजेज Tn4653 इत्यस्य आवश्यकता भवति (Sota et al., 2006) स्यूडोमोनास् तनावे NCIB9816-4 इत्यस्मिन् जीनः संयुग्मितप्लाज्मिड् pDTG1 इत्यत्र द्वौ ओपेरोन् (लगभग 15 kb अन्तरं) इति रूपेण प्राप्तः यः विपरीतदिशि प्रतिलिपिकृतः आसीत् (Dennis and Zylstra, 2004) स्यूडोमोनास् पुटिडा तनाव AK5 इत्यस्मिन् गैर-संयुग्मितप्लाज्मिड् pAK5 जेन्टिसेटमार्गस्य माध्यमेन नेफ्थालीन-अवघटनाय उत्तरदायी एन्जाइमं एन्कोड् करोति (Izmalkova et al., 2013) स्यूडोमोनास् तनावे PMD-1 इत्यस्मिन् nah ओपेरोन् गुणसूत्रे स्थितः भवति, यदा तु sal ओपेरोनः संयुग्मितप्लाज्मिड् pMWD-1 इत्यत्र स्थितः भवति (Zuniga et al., 1981) तथापि, स्यूडोमोनास् स्टुत्ज़ेरी एएन१० इत्यस्मिन् सर्वे नेफ्थालीन-अवघटनजीनानि (nah तथा sal operons) गुणसूत्रे स्थिताः भवन्ति तथा च अनुमानतः स्थानान्तरण, पुनर्संयोजन, पुनर्व्यवस्थापनघटनानां माध्यमेन भर्ती भवन्ति (Bosch et al., 2000) In Pseudomonas sp. CSV86, nah तथा sal ओपेरोन् जीनोम मध्ये ICE (ICECSV86) रूपेण स्थिताः सन्ति । संरचना tRNAGly द्वारा रक्षिता भवति तदनन्तरं पुनर्संयोजन/संलग्नतास्थलानि (attR तथा attL) सूचयन्तः प्रत्यक्षपुनरावृत्तयः तथा च tRNAGly इत्यस्य द्वयोः अन्तयोः स्थितः फेज-सदृशः इन्टीग्रेजः भवति, अतः संरचनात्मकरूपेण ICEclc तत्वस्य (क्लोरोकैटेकोल-अपघटनार्थं Pseudomonas knackmusii इत्यस्मिन् ICEclcB13) सदृशः भवति इदं ज्ञातं यत् ICE इत्यत्र जीनानि अत्यन्तं न्यूनस्थानांतरण आवृत्त्या (10-8) सह संयुग्मनेन स्थानान्तरितुं शक्यन्ते, येन प्राप्तकर्ता प्रति अपघटनगुणाः स्थानान्तरिताः भवन्ति (Basu and Phale, 2008; Phale et al., 2019)।
कार्बरिल्-क्षयस्य उत्तरदायी अधिकांशः जीनः प्लाज्मिड्-उपरि स्थितः भवति । आर्थ्रोबैक्टर sp. आरसी१०० मध्ये त्रीणि प्लाज्मिड् (pRC1, pRC2 तथा pRC300) सन्ति येषु द्वौ संयुग्मितप्लाज्मिडौ pRC1 तथा pRC2 इति एन्जाइम्स् एन्कोड् कुर्वन्ति ये कार्बरिल् जेन्टिसेट् इत्यत्र परिवर्तयन्ति अपरपक्षे जेन्टिसेटस्य केन्द्रीयकार्बनचयापचयद्रव्येषु परिवर्तने सम्बद्धाः एन्जाइमाः गुणसूत्रे स्थिताः भवन्ति (Hayaatsu et al., 1999) राइजोबियम-जातेः जीवाणुः । कार्बरिल् इत्यस्य १-नैफ्थोल्-रूपान्तरणार्थं प्रयुक्ते तनावे AC100 इत्यस्मिन् प्लाज्मिड् pAC200 भवति, यत् CH-इत्यस्य संकेतकं cehA जीनं Tnceh-ट्रांसपोसोनस्य भागरूपेण वहति यत् सम्मिलनतत्त्व-सदृश-अनुक्रमैः (istA तथा istB) परितः भवति (Hashimoto et al., 2002) स्फिंगोमोनास् तनावे CF06 इत्यस्मिन् कार्बेरिल्-अपघटनजीनः पञ्चसु प्लाज्मिड्-मध्ये वर्तते इति मन्यते: pCF01, pCF02, pCF03, pCF04, pCF05 च । एतेषां प्लाज्मिडानां डीएनए-समरूपता अधिका भवति, यत् जीन-द्वैधीकरण-घटनायाः अस्तित्वं सूचयति (Feng et al., 1997) । द्वयोः स्यूडोमोनास्-जातीययोः निर्मितस्य कार्बरिल्-अपघटनकारी-सहजीवी-जीवस्य ५०५८१ उपभेदे mcd कार्बेरिल् हाइड्रोलेज-जीनस्य संकेतकं संयुग्म-प्लाज्मिड् pCD1 (५० kb) भवति, यदा तु तनाव ५०५५२ मध्ये संयुग्म-प्लाज्मिड् १-नैफ्थोल्-अवघटनक-एन्जाइमं (Chapalamadugu and चौधरी, १९९१)। एक्रोमोबैक्टर् तनावे WM111 इत्यस्मिन् mcd फुराडन् हाइड्रोलेज् जीनः 100 kb प्लाज्मिड् (pPDL11) इत्यत्र स्थितः भवति । इदं जीनं भिन्न-भिन्न-भौगोलिक-प्रदेशेभ्यः भिन्न-भिन्न-जीवाणुषु भिन्न-भिन्न-प्लाज्मिड्-मध्ये (100, 105, 115 अथवा 124 kb) उपस्थितं दर्शितम् अस्ति (Parekh et al., 1995) In Pseudomonas sp. C5pp, कार्बरिल्-क्षयस्य उत्तरदायी सर्वे जीनाः 76.3 kb अनुक्रमस्य विस्तारिते जीनोम-मध्ये स्थिताः सन्ति (Trivedi et al., 2016) । जीनोम विश्लेषणेन (6.15 Mb) 42 MGEs तथा 36 GEIs इत्यस्य उपस्थितिः ज्ञाता, येषु 17 MGEs औसत असममित G+C सामग्री (54–60 mol%) इत्यनेन सह supercontig A (76.3 kb) इत्यस्मिन् स्थिताः आसन्, येन सम्भाव्य क्षैतिज जीन स्थानान्तरणघटनाः सूचिताः (Trivedi et al., 2016)। P. putida XWY-1 कार्बरिल्-अपघटनकजीनानां समानव्यवस्थां प्रदर्शयति, परन्तु एते जीनाः प्लाज्मिड् इत्यत्र स्थिताः सन्ति (Zhu et al., 2019) ।
जैवरासायनिक-जीनोमिक-स्तरयोः चयापचयदक्षतायाः अतिरिक्तं सूक्ष्मजीवाः अन्यगुणाः वा प्रतिक्रियाः अपि प्रदर्शयन्ति यथा रसायनविक्षेपः, कोशिकापृष्ठसंशोधनगुणाः, विभागीकरणं, प्राधान्यप्रयोगः, जैवपृष्ठसक्रियद्रव्यनिर्माणम् इत्यादयः, ये दूषितवातावरणेषु सुगन्धितप्रदूषकाणां चयापचयस्य अधिककुशलतायां सहायतां कुर्वन्ति (चित्रम् ७)
चित्र 7. विदेशीयप्रदूषकयौगिकस्य कुशलजैव अपघटनार्थं आदर्शसुगन्धितहाइड्रोकार्बन-अपघटनकारीजीवाणुनां भिन्नाः कोशिकीयप्रतिक्रियारणनीतयः।
विषमप्रदूषितपारिस्थितिकीतन्त्रेषु कार्बनिकप्रदूषकाणां अपघटनं वर्धयन्तः कारकाः रसायनचिकित्साप्रतिक्रियाः मन्यन्ते । (2002) इत्यनेन प्रदर्शितं यत् स्यूडोमोनास् एस.पी. G7 तः नेफ्थालीनपर्यन्तं जलीयतन्त्रेषु नेफ्थालीनस्य क्षयस्य दरं वर्धयति स्म । वन्यप्रकारस्य G7 इति तनावः रसायनविकारस्य अभावयुक्तस्य उत्परिवर्तितजातेः अपेक्षया बहु शीघ्रं नेफ्थालीनस्य अवनतिं कृतवान् । NahY प्रोटीन (झिल्ली टोपोलॉजी सहित ५३८ अमीनो अम्ल) NAH7 प्लाज्मिड् इत्यत्र मेटाक्लीवेज मार्ग जीनैः सह सह-प्रतिलेखितं ज्ञातम्, तथा च केमोटैक्सिस ट्रांसड्यूसर इव अयं प्रोटीनः नेफ्थालीनस्य क्षयस्य रसायनग्राहकरूपेण कार्यं कुर्वन् दृश्यते (Grimm and Harwood 1997) हन्सेल् इत्याख्येन अन्यः अध्ययनः । (2009) इत्यनेन दर्शितं यत् प्रोटीनं रसायनशास्त्रं भवति, परन्तु तस्य अपघटनस्य दरः अधिकः भवति । (2011) इत्यनेन गैसीय-नफ्थालीनस्य प्रति स्यूडोमोनास् (P. putida) इत्यस्य रसायन-प्रतिक्रिया प्रदर्शिता, यत्र गैस-चरण-प्रसारणस्य परिणामेण कोशिकासु नेफ्थालीनस्य स्थिरः प्रवाहः अभवत्, यत् कोशिकानां रसायन-प्रतिक्रियां नियन्त्रयति स्म शोधकर्तारः एतस्य रसायनविज्ञानव्यवहारस्य शोषणं कृत्वा सूक्ष्मजीवानां अभियंता कृतवन्तः येन क्षयस्य गतिः वर्धते । अध्ययनेन ज्ञातं यत् रसायनसंवेदीमार्गाः अन्यकोशिकीयकार्यं यथा कोशिकाविभाजनं, कोशिकाचक्रनियन्त्रणं, जैवपटलनिर्माणं च नियन्त्रयन्ति, तस्मात् क्षयस्य गतिं नियन्त्रयितुं साहाय्यं कुर्वन्ति परन्तु कुशलक्षयार्थं एतस्य गुणस्य (रसायनशक्तिः) सदुपयोगः अनेकैः अटङ्कैः बाधितः भवति । प्रमुखाः बाधाः सन्ति : (क) भिन्नाः पैरालोगस् ग्राहकाः समानान् यौगिकान्/लिगाण्ड्-परिचयं कुर्वन्ति; (ख) वैकल्पिकग्राहकानाम् अस्तित्वम् अर्थात् ऊर्जावान उष्णकटिबंधः; (ग) एकस्यैव ग्राहकपरिवारस्य संवेदीक्षेत्रेषु महत्त्वपूर्णाः अनुक्रमभेदाः; तथा (घ) प्रमुखजीवाणुसंवेदकप्रोटीनानां विषये सूचनायाः अभावः (Ortega et al., 2017; Martin-Mora et al., 2018)। कदाचित्, सुगन्धितहाइड्रोकार्बनस्य जैवविघटनेन बहुविधचयापचयद्रव्याणि/मध्यवर्तीपदार्थाः उत्पद्यन्ते, ये जीवाणुसमूहस्य एकस्य समूहस्य कृते रसायनिकं भवितुम् अर्हन्ति परन्तु अन्येषां कृते प्रतिकर्षकाः भवितुम् अर्हन्ति, येन प्रक्रिया अधिका जटिला भवति रासायनिकग्राहकैः सह लाइगैण्ड् (सुगन्धितहाइड्रोकार्बन) इत्यस्य अन्तरक्रियाणां पहिचानाय अस्माभिः स्यूडोमोनास् पुटिडा तथा एस्केरिचिया कोलाई इत्येतयोः संवेदक-संकेत-डोमेनयोः संलयनेन संकरसंवेदकप्रोटीनानां (PcaY, McfR, तथा NahY) निर्माणं कृतम्, ये क्रमशः सुगन्धित-अम्लानां, TCA मध्यवर्तीनां, तथा च नेफ्थालीनस्य च ग्राहकानाम् लक्ष्यं कुर्वन्ति (Luu et al.,, and NahY). २०१९) ।
नेफ्थालीन इत्यादीनां बहुचक्रीयसुगन्धितहाइड्रोकार्बनानां (PAHs) प्रभावेण जीवाणुझिल्लीयाः संरचनायां सूक्ष्मजीवानां अखण्डतायां च महत्त्वपूर्णाः परिवर्तनाः भवन्ति अध्ययनेन ज्ञातं यत् नेफ्थालीनः जलघोषपरस्परक्रियाद्वारा एसिल्शृङ्खलायाः अन्तरक्रियायां बाधां जनयति, तस्मात् झिल्लीयाः सूजनं द्रवत्वं च वर्धते (Sikkema et al., 1995) अस्य हानिकारकप्रभावस्य प्रतिकारार्थं जीवाणुः iso/anteiso शाखायुक्त-शृङ्खला-वसा-अम्लानां मध्ये अनुपातं वसा-अम्ल-संरचनं च परिवर्त्य सिस-असंतृप्त-वसा-अम्लानां समरूपीकरणं कृत्वा तत्सम्बद्धेषु पार-आइसोमर्-मध्ये झिल्ली-द्रवतां नियन्त्रयति (Heipieper and de Bont, 1994) नेफ्थालीन-उपचारेण वर्धिते स्यूडोमोनास् स्टुत्जेरी इत्यस्मिन् संतृप्त-असंतृप्त-वसा-अम्ल-अनुपातः १.१ तः २.१ पर्यन्तं वर्धितः, यदा तु स्यूडोमोनास् जेएस१५० इत्यस्मिन् एषः अनुपातः ७.५ तः १२.० पर्यन्तं वर्धितः (Mrozik et al., 2004) यदा नेफ्थालीन-उपरि वर्धिताः, तदा एक्रोमोबैक्टर केएएस ३-५ कोशिकाभिः नेफ्थालीन-स्फटिकानाम् परितः कोशिका-सङ्ग्रहणं तथा कोशिका-पृष्ठ-आभारस्य न्यूनता (-२२.५ तः -२.५ mV पर्यन्तं) च कोशिका-द्रव्य-सघनीकरणेन, वैक्यूलीकरणेन च सह, कोशिका-संरचनायां कोशिका-पृष्ठ-गुणेषु च परिवर्तनं सूचयति (Mohapatra et al., 2019) यद्यपि कोशिकीय/पृष्ठपरिवर्तनं सुगन्धितप्रदूषकाणां उत्तमग्रहणेन सह प्रत्यक्षतया सम्बद्धं भवति तथापि प्रासंगिकजैवइञ्जिनीयरिङ्गरणनीतयः सम्यक् अनुकूलिताः न कृताः जैविकप्रक्रियाणां अनुकूलनार्थं कोशिकाआकारस्य हेरफेरस्य उपयोगः दुर्लभतया एव कृतः अस्ति (Volke and Nikel, 2018)। कोशिकाविभाजनं प्रभावितं कुर्वन्तः जीनानां विलोपनेन कोशिकारूपविज्ञाने परिवर्तनं भवति । कोशिकाविभाजनं प्रभावितं कुर्वन्तः जीनानां विलोपनेन कोशिकारूपविज्ञाने परिवर्तनं भवति । बेसिलस सबटिलिस् इत्यस्मिन् कोशिकासेप्टम प्रोटीन् SepF सेप्टम निर्माणे सम्मिलितः इति दर्शितः अस्ति तथा च कोशिकाविभाजनस्य अनन्तरं चरणानां कृते आवश्यकः भवति, परन्तु एषः आवश्यकः जीनः नास्ति बेसिलस सुबटिलिस् इत्यस्मिन् पेप्टाइड् ग्लाइकन हाइड्रोलेज्स् एन्कोडिंग् जीनानां विलोपनेन कोशिकाविस्तारः, विशिष्टवृद्धिदरः वर्धितः, एन्जाइम-उत्पादनक्षमता च सुधारः (Cui et al., 2018)
स्यूडोमोनास् उपभेदानाम् C5pp तथा C7 (Kamini et al., 2018) इत्यस्य कुशलं अपघटनं प्राप्तुं कार्बरिल् अपघटनमार्गस्य विभागीकरणं प्रस्तावितं अस्ति। प्रस्तावितं यत् कार्बरिल् बाह्यझिल्लीसेप्टमद्वारा तथा/वा प्रसारणीयपोरिन्द्वारा पेरिप्लाज्मिक-अन्तरिक्षे परिवहनं भवति । CH एकः पेरिप्लाज्मिक एन्जाइमः अस्ति यः कार्बरिल् इत्यस्य जलविपाकं 1-नैफ्थोल् इत्यस्मै उत्प्रेरकं करोति, यत् अधिकं स्थिरं, अधिकं जलघोषकं, अधिकं विषाक्तं च भवति । CH पेरिप्लाज्मे स्थानीयकृतः भवति तथा च कार्बरिल् प्रति न्यूनः आत्मीयता भवति, अतः 1-naphthol इत्यस्य निर्माणं नियन्त्रयति, तस्मात् कोशिकासु तस्य संचयः निवारयति तथा कोशिकासु विषाक्ततां न्यूनीकरोति (Kamini et al., 2018) परिणामस्वरूपं १-नैफ्थोल् विभाजनेन तथा/वा प्रसारणद्वारा आन्तरिकझिल्लीयाः पारं कोशिकाद्रव्ये परिवहनं भवति, ततः केन्द्रीयकार्बनमार्गे अधिकचयापचयार्थं उच्च-आकर्षण-एन्जाइमेन १NH द्वारा १,२-डाइहाइड्रोक्सीनाफ्थालीनपर्यन्तं हाइड्रोक्सिलीकरणं भवति
यद्यपि सूक्ष्मजीवानां क्षेनोबायोटिककार्बनस्रोतानां अवनयनार्थं आनुवंशिकचयापचयक्षमता भवति तथापि तेषां उपयोगस्य श्रेणीबद्धसंरचना (अर्थात् जटिलकार्बनस्रोतानां अपेक्षया सरलस्य प्राधान्यप्रयोगः) जैवविघटनस्य प्रमुखा बाधकः अस्ति सरलकार्बनस्रोतानां उपस्थितिः उपयोगः च एन्जाइम्स् एन्कोडिंग् जीनान् न्यूनीकरोति ये पीएएच इत्यादीनां जटिल/अप्राथमिककार्बनस्रोतानां अवनतिं कुर्वन्ति । एकं सुअध्ययनं उदाहरणं अस्ति यत् यदा ग्लूकोजः लैक्टोजः च एस्केरिचिया कोलाइ इत्यस्मै सह-भोजनं क्रियते तदा लैक्टोजस्य अपेक्षया ग्लूकोजस्य अधिकदक्षतया उपयोगः भवति (Jacob and Monod, 1965) स्यूडोमोनास् इत्यनेन कार्बनस्रोतरूपेण विविधाः PAHs तथा xenobiotic compounds इत्यस्य अपघटनं भवति इति ज्ञातम् अस्ति । स्यूडोमोनास् इत्यस्मिन् कार्बनस्रोतस्य उपयोगस्य पदानुक्रमः कार्बनिक अम्लाः > ग्लूकोजः > सुगन्धितयौगिकाः सन्ति (Hylemon and Phibbs, 1972; Collier et al., 1996) । तथापि अपवादः अस्ति । रोचकं तत् अस्ति यत् स्यूडोमोनास एस.पी. CSV86 एकं अद्वितीयं पदानुक्रमितसंरचनां प्रदर्शयति यत् ग्लूकोजस्य अपेक्षया सुगन्धितहाइड्रोकार्बनानां (बेन्जोइक अम्लम्, नेफ्थालीनम् इत्यादीनां) उपयोगं प्राधान्येन करोति तथा च सुगन्धितहाइड्रोकार्बनानां कार्बनिकअम्लानां सह सह-चयापचयम् करोति (Basu et al., 2006) अस्मिन् जीवाणुषु सुगन्धितहाइड्रोकार्बनानां क्षयस्य परिवहनस्य च जीनानि ग्लूकोजस्य कार्बनिकअम्लस्य वा द्वितीयकार्बनस्रोतस्य उपस्थितौ अपि न्यूननियन्त्रितानि न भवन्ति यदा ग्लूकोज-सुगन्धित-हाइड्रोकार्बन-माध्यमे वर्धितम्, तदा अवलोकितं यत् ग्लूकोज-परिवहनस्य चयापचयस्य च जीनानां डाउनरेगुलेटेड्, प्रथम-लॉग-चरणस्य सुगन्धित-हाइड्रोकार्बनस्य उपयोगः, द्वितीय-लॉग-चरणस्य च ग्लूकोजस्य उपयोगः कृतः (Basu et al., 2006; Choudhary et al., 2017) अपरपक्षे कार्बनिक-अम्लानां उपस्थित्या सुगन्धित-हाइड्रोकार्बन-चयापचयस्य अभिव्यक्तिः न प्रभाविता, अतः एषः जीवाणुः जैव-अपघटन-अध्ययनस्य अभ्यर्थी-तनावः भवितुम् अर्हति (Phale et al., 2020)
हाइड्रोकार्बन जैवपरिवर्तनेन सूक्ष्मजीवेषु आक्सीडेटिव तनावः, एण्टीऑक्सिडेण्ट् एन्जाइम्स् इत्यस्य अपरेग्यूलेशनं च भवितुम् अर्हति इति सर्वविदितम् अस्ति । स्थिरचरणकोशिकासु अपि च विषाक्तयौगिकस्य उपस्थितौ अपि अकुशलं नेफ्थालीनजैव अपघटनं प्रतिक्रियाशील-आक्सीजन-प्रजातीनां (ROS) निर्माणं जनयति (Kang et al. 2006) यतो हि नाफ्थालीन-अपघटनकारी एन्जाइम्स् मध्ये आयरन-सल्फर-समूहाः सन्ति, अतः आक्सीडेटिव-तनावस्य अधीनं हीम-आयरन्-सल्फर-प्रोटीनयोः लोहस्य आक्सीकरणं भविष्यति, येन प्रोटीनस्य निष्क्रियता भविष्यति फेरेडोक्सिन-एनएडीपी+ रिडक्टेज (Fpr), सुपरऑक्साइड डिस्मुटेज (SOD) इत्यनेन सह मिलित्वा, NADP+/NADPH तथा फेरेडोक्सिन अथवा फ्लेवोडोक्सिनस्य द्वयोः अणुयोः मध्ये प्रतिवर्तनीयरेडॉक्सप्रतिक्रियायाः मध्यस्थतां करोति, येन ROS इत्यस्य स्केवेन्जिंगं भवति तथा च आक्सीडेटिव तनावस्य अधीनं लोह-सल्फर-केन्द्रस्य पुनर्स्थापनं भवति (Li ​​et al. 2006) इदं ज्ञातं यत् स्यूडोमोनास् इत्यस्मिन् Fpr तथा SodA (SOD) इत्येतयोः द्वयोः अपि आक्सीडेटिव तनावेन प्रेरिता भवितुम् अर्हति, तथा च नेफ्थालीन-जोडित-स्थितौ वृद्धेः समये चतुर्णां स्यूडोमोनास् उपभेदानाम् (O1, W1, As1, तथा G1) SOD तथा कैटालेज-क्रियाकलापानाम् वृद्धिः अवलोकिता (Kang et al., 2006)। अध्ययनेन ज्ञातं यत् एस्कॉर्बिक-अम्लम् अथवा लौह-लोहम् (Fe2+) इत्यादीनां एण्टीऑक्सिडेण्ट्-द्रव्याणां योजनेन नेफ्थालीनस्य वृद्धि-दरः वर्धयितुं शक्यते । यदा रोडोकोकस एरिथ्रोपोलिस नेफ्थालीनमाध्यमे वर्धते स्म तदा sodA (Fe/Mn superoxide dismutase), sodC (Cu/Zn superoxide dismutase), recA च सहितं ऑक्सीडेटिव तनाव-सम्बद्धानां साइटोक्रोम P450 जीनानां प्रतिलेखनं वर्धितम् (Sazykin et al., 2019)। नेफ्थालीन इत्यस्मिन् संवर्धितानां स्यूडोमोनासकोशिकानां तुलनात्मकमात्रात्मकप्रोटीओमिकविश्लेषणेन ज्ञातं यत् आक्सीडेटिव तनावप्रतिक्रियायाः सह सम्बद्धानां विविधप्रोटीनानां अपरेग्यूलेशनं तनावस्य सामनाकरणरणनीतिः अस्ति (Herbst et al., 2013)।
जलघोषककार्बनस्रोतानां क्रियायाः अन्तर्गतं सूक्ष्मजीवाः जैवपृष्ठसक्रियद्रव्याणि उत्पादयन्ति इति ज्ञातम् अस्ति । एते पृष्ठसक्रियकाः उभयचरपृष्ठसक्रियसंयुताः सन्ति ये तैल-जल-वायु-जल-अन्तरफलकेषु समुच्चयः निर्मातुं शक्नुवन्ति । एतेन छद्म-विलयनं प्रवर्धयति तथा च सुगन्धित-हाइड्रोकार्बनस्य शोषणं सुलभं भवति, यस्य परिणामेण कुशलं जैव-अपघटनं भवति (रहमान इत्यादयः, २००२) एतेषां गुणानाम् कारणात् जैवपृष्ठसक्रियकानाम् उपयोगः विभिन्नेषु उद्योगेषु बहुधा भवति । जीवाणुसंस्कृतौ रासायनिकपृष्ठसक्रियद्रव्याणां जैवपृष्ठसक्रियद्रव्याणां वा योजनेन हाइड्रोकार्बनक्षयस्य कार्यक्षमतां दरं च वर्धयितुं शक्यते । जैवपृष्ठसक्रियद्रव्येषु स्यूडोमोनास एरुगिनोसा द्वारा उत्पादितानां रैम्नोलिपिड्स् इत्यस्य व्यापकरूपेण अध्ययनं कृत्वा विशेषतां ज्ञातं (Hisatsuka et al., 1971; Rahman et al., 2002)। तदतिरिक्तं अन्यप्रकारस्य जैवपृष्ठसक्रियकारकाणां मध्ये लिपोपेप्टाइड्स् (स्यूडोमोनास् फ्लोरोसेंसतः म्यूसिन्स्), पायसीकारी ३७८ (स्यूडोमोनास् फ्लोरोसेंसतः) (रोसेन्बर्ग् तथा रॉन्, १९९९), रोडोकोकस् (रामडाल्, १९८५) इत्यस्मात् ट्रेहालोज डिसैकराइड् लिपिड्स्, बैसिलस् (Saraswathy and Hallberg, 2002), तथा बेसिलस सबटिलिस् (Siegmund and Wagner, 1991) तथा बेसिलस एमिलोलिक्वेफेसियन्स (Zhi et al., 2017) इत्यस्मात् सरफैक्टन्ट् । एतेषां शक्तिशाली पृष्ठसक्रियद्रव्याणां पृष्ठीयतनावः ७२ डायन/से.मी.तः ३० डाइन/से.मी.तः न्यूनं यावत् न्यूनीकरोति इति दर्शितम् अस्ति, येन हाइड्रोकार्बनशोषणं उत्तमं भवति इदं ज्ञातं यत् स्यूडोमोनास्, बेसिलस, रोडोकोकस, बर्कहोल्डेरिया इत्यादयः जीवाणुप्रजातयः नेफ्थालीन-मिथाइलनाफ्थालीन-माध्यमेषु वर्धमानाः विविधाः रैम्नोलिपिड-ग्लाइकोलिपिड्-आधारित-बायोसर्फैक्टन्टान् उत्पादयितुं शक्नुवन्ति (Kanga et al., 1997; Puntus et al., 2005)। स्यूडोमोनास् माल्टोफिलिया CSV89 नेफ्थोइक अम्ल इत्यादिसु सुगन्धितयौगिकेषु वर्धमानं बाह्यकोशिकीयं जैवपृष्ठसक्रियकं बायोसुर-पीएम उत्पादयितुं शक्नोति (Phale et al., 1995)। बायोसुर-पीएम-निर्माणस्य गतिविज्ञानेन ज्ञातं यत् तस्य संश्लेषणं वृद्धि- तथा पीएच-निर्भर-प्रक्रिया अस्ति । तटस्थ पीएच इत्यत्र कोशिकाभिः उत्पादितस्य बायोसुर-पीएम इत्यस्य मात्रा पीएच ८.५ इत्यस्य अपेक्षया अधिका इति ज्ञातम् । पीएच ८.५ इत्यत्र वर्धिताः कोशिका: अधिकं जलघोषकाः आसन्, पीएच ७.० इत्यत्र वर्धितानां कोशिकानां अपेक्षया सुगन्धित-अलिफेटिक-यौगिकस्य प्रति अधिकं सापेक्षता आसीत् । Rhodococcus spp. N6, उच्चतरकार्बन-नाइट्रोजन-अनुपातः (C:N) च लोहसीमा च बाह्यकोशिकीयजैवपृष्ठसक्रियद्रव्याणां उत्पादनार्थं इष्टतमाः परिस्थितयः सन्ति (Mutalik et al., 2008) उपभेदानाम् अनुकूलनं किण्वनं च कृत्वा जैवपृष्ठसक्रियद्रव्याणां (सर्फैक्टिन्) जैवसंश्लेषणं सुधारयितुम् प्रयत्नाः कृताः सन्ति । परन्तु संस्कृतिमाध्यमे पृष्ठसक्रियकस्य टीटरः न्यूनः (1.0 g/L) भवति, यत् बृहत्-परिमाणेन उत्पादनस्य कृते एकं चुनौतीं जनयति (Jiao et al., 2017; Wu et al., 2019)। अतः अस्य जैवसंश्लेषणस्य उन्नयनार्थं आनुवंशिक-इञ्जिनीयरिङ्ग-पद्धतीनां उपयोगः कृतः अस्ति । तथापि, ओपेरोनस्य बृहत् आकारस्य (∼25 kb) तथा कोरम संवेदनप्रणाल्याः जटिलजैवसंश्लेषणविनियमनस्य कारणेन अस्य अभियांत्रिकीसंशोधनं कठिनं भवति (Jiao et al., 2017; Wu et al., 2019)। बेसिलस जीवाणुषु आनुवंशिक-इञ्जिनीयरिङ्ग-संशोधनस्य संख्या कृता अस्ति, यस्य मुख्य उद्देश्यं प्रवर्तकं (srfA ओपेरोन्) प्रतिस्थापयित्वा सरफैक्टिन-उत्पादनं वर्धयितुं, सरफैक्टिन-निर्यात-प्रोटीनस्य YerP-इत्यस्य अतिअभिव्यक्तिः, तथा च नियामककारकाणां ComX तथा PhrC (Jiao et al., 2017) अस्ति परन्तु एतेषु आनुवंशिक-इञ्जिनीयरिङ्ग-विधिषु केवलं एकं वा कतिपयानि आनुवंशिक-संशोधनानि प्राप्तानि, अद्यापि व्यावसायिक-उत्पादनं न प्राप्तानि । अतः ज्ञान-आधारित-अनुकूलन-विधिनाम् अग्रे अध्ययनम् आवश्यकम् अस्ति ।
पीएएच जैव अपघटनस्य अध्ययनं मुख्यतया मानकप्रयोगशालास्थितौ क्रियते । परन्तु दूषितस्थलेषु अथवा दूषितवातावरणेषु अनेके अजैविकजैविककारकाः (तापमानं, पीएच, आक्सीजनं, पोषकद्रव्याणां उपलब्धता, उपधातुजैव उपलब्धता, अन्ये क्षेनोबायोटिक्स्, अन्त्योत्पादनिरोधः इत्यादयः) सूक्ष्मजीवानां अपघटनक्षमतायां परिवर्तनं प्रभावं च कुर्वन्ति इति दर्शितम् अस्ति
तापमानस्य PAH जैव-अपघटने महत्त्वपूर्णः प्रभावः भवति । यथा यथा तापमानं वर्धते तथा तथा विलीन-आक्सीजन-सान्द्रता न्यूनीभवति, येन एरोबिक-सूक्ष्मजीवानां चयापचयः प्रभावितः भवति, यतः तेषां कृते हाइड्रोक्सिलीकरण-अथवा वलय-विच्छेदन-विक्रियाः कुर्वतां आक्सीजनेज-उपधातुषु अन्यतमरूपेण आणविक-आक्सीजनस्य आवश्यकता भवति प्रायः एतत् ज्ञायते यत् उन्नततापमानं मातापितृ-पीएएच-इत्येतत् अधिकविषाक्तयौगिकं परिणमयति, तस्मात् जैव-अपघटनं निरुद्धं भवति (Muller et al., 1998) ।
ज्ञातं यत् अनेकेषु PAH दूषितस्थलेषु अत्यन्तं pH मूल्यं भवति, यथा अम्लखानजलनिकासी दूषितस्थलानि (pH 1–4) तथा च क्षारीयलीचेट् (pH 8–12) दूषितानि प्राकृतिकवायु/कोयलागैसीकरणस्थलानि च एताः परिस्थितयः जैव-अपघटन-प्रक्रियाम् गम्भीररूपेण प्रभावितं कर्तुं शक्नुवन्ति । अतः जैव-उपचारार्थं सूक्ष्मजीवानां उपयोगात् पूर्वं क्षारीय-मृदाभ्यः अमोनियम-सल्फेट् अथवा अमोनियम-नाइट्रेट् इत्यादीनां उपयुक्त-रसायनानां (मध्यमतः अत्यन्तं न्यून-आक्सीडेशन-कमीकरण-क्षमतायुक्तानां) अथवा अम्ल-स्थलानां कृते कैल्शियम-कार्बोनेट् अथवा मैग्नीशियम-कार्बोनेट्-सहितं चूनाकरणं कृत्वा पीएच-समायोजनं करणीयम् (Bowlen et al. 1995; Gupta and Sar 2020)
प्रभावितक्षेत्रे आक्सीजनस्य आपूर्तिः PAH जैवविघटनस्य दरसीमितकारकः अस्ति । पर्यावरणस्य रेडॉक्स-स्थितेः कारणात्, स्थाने एव जैव-उपचार-प्रक्रियासु सामान्यतया बाह्य-स्रोताभ्यः (टिलिंग्, एयर-स्पार्जिंग्, रासायनिक-संयोजनं च) आक्सीजन-प्रवेशस्य आवश्यकता भवति (Pardieck et al., 1992) ओडेन्क्रान्ज एट अल। (1996) इत्यनेन प्रदर्शितं यत् दूषितजलस्तरस्य मैग्नीशियमपेरोक्साइडस्य (आक्सीजनमुक्तं यौगिकं) योजनेन बीटीईएक्स यौगिकस्य प्रभावीरूपेण जैवनिवारणं कर्तुं शक्यते अन्येन अध्ययनेन प्रभावी जैवनिवारणं प्राप्तुं सोडियम नाइट्रेट् इत्यस्य इन्जेक्शनं कृत्वा निष्कर्षणकूपानां निर्माणं कृत्वा दूषितजलस्तरस्य फिनोलस्य बीटीईएक्सस्य च स्थाने एव क्षयस्य अन्वेषणं कृतम् (Bewley and Webb, 2001)