कृत्रिम पाऊस पाडणे शक्य करणारे जिवाणू!

आमच्या लेखांच्या अपडेट्स मिळवण्यासाठी आमच्या फेसबुक पेजला नक्की Like करा : facebook.com/InMarathi.page

===

लेखक सध्या नैरोबी, केनिया येथील जागतिक कृषिवानिकी संस्थेमध्ये (World Argo forestry Center) शास्त्रज्ञ म्हणून काम करत आहेत.

===

“येरे येरे पावसा” म्हणता म्हणता आपल्या नकळत आपण काही अनाहूत पाहुण्यांना सुद्धा बोलावत असतो. हे भुतालावरचे रहिवासी तरंगत-तरंगत ढगांपर्यंत पोहोचतात, ढगांची स्वारी करत जगभर फिरतात, आणि पावसाबरोबर आपला परतीचा प्रवास पूर्ण करून पुन्हा जमिनीवर येतात.

काही दशकांपूर्वी पृथ्वीच्या वातावरणात असलेले सूक्ष्मजीव शास्त्रज्ञांना पावसाच्या पाण्यात आणि ढगांमध्ये लक्षणीय प्रमाणात आढळले. नेहेमीप्रमाणे त्यातील काही जणांनी त्यांचे तिथे असणे हे योग-योग तर नाही ना?

ह्याची शहानिशा सुरु केली. पाहणीत तसे नसल्याचा बऱ्यापैकी निर्वाळा मिळाला, पण एवढ्या उंचीवर त्यांचे काय काम? पर्यावरणावर ते काही परिणाम करतात का? त्यांचा शेतीवर पडणाऱ्या रोगांशी काही संबंध आहे का? इत्यादी प्रश्नांची उत्तर शोधण्याच्या शास्त्रीय प्रवासाला सुरुवात झाली.

मोन्टाना स्टेट युनिव्हर्सिटी च्या डॉ. डेव्हिड सँड्स ह्यांनी ह्या संशोधनाचा पाया सुमारे ३० वर्षांपूर्वी घातला, पण त्यांच्या संशोधनाला प्रसिद्धी मिळाली, गेल्या १०-१२ वर्षातच.

जिवाणू हे सर्वव्यापी असल्यामुळे, हे संशोधन तसे अवघड होते. पाऊस पडायच्या अगोदर, ढगांतील पाणी निम-शून्य (sub-zero) तापमानाला द्रव स्वरूपातून घन स्वरूपात रूपांतरित होते. त्यासाठी द्रव पाण्याला कुठल्यातरी भौतिक आधाराची गरज असते, ज्याला धरून हे पाण्याचे रेणू एकत्रित येऊ लागतात आणि त्यांचे वजन जास्त झाले कि शेवटी थेंबांच्या रूपात पाऊस म्हणून खाली येतात.

 

ही खूप नियंत्रित भौतिक प्रक्रिया असली तरी नियमितपणे वातावरणात होते. ह्या सर्व प्रकारात जिवाणू, पाऊस आणि ढगांमधले बर्फ यांचा कार्य-कारण भाव किंवा संबंध शोधणे थोडं जिकिरीचे आहे. हे सिद्ध करण्यासाठी, ह्या प्रकारचे जिवाणू, ‘ढगांमध्ये सक्रियपणे पाण्याचे हिम स्वरूपात रूपांतर करू शकत असावेत’, ह्या गृहीतकावर शोधकार्य सुरु झाले.

एका अभ्यासामध्ये पावसाच्या पाण्यात सुमारे ७० सूक्ष्मजीव आढळले पण त्यातील थोड्याच सूक्ष्मजीवांमध्ये बर्फाच्या स्फटीकिकरणासाठी (crystallization) जरुरी असणारे, “सक्रिय हिम-केंद्रीकरण” (Ice Nucleating Active- INA) प्रथिन आढळले.

ही प्रथिनं जिवाणूंच्या पेशी-भित्तिके मध्ये असून, जिवाणूच्या आवरणातून बाहेरच्या बाजूस स्रवून निम्-शून्य (sub -zero) तापमानाचे पाणी गोठण्यासाठी गरजेचे असलेले भौतिक केंद्र पुरवतात. एकदा का हे केंद्र मिळाले कि ढगांमध्ये द्रव पाण्याच्या हिमपरिवर्तनाची प्रक्रिया खूप सुकर होते. सामान्यपणे ढगांमध्ये होत असलेल्या ह्या प्रक्रियेला -२०० ते -१५० सेल्सिअस तापमानाची गरज असते आणि त्यासाठी धूलिकणांसारख्या अजैविक भौतिक कणांचे सहाय्य लागते.

जिवाणूतील “सक्रिय हिम-केंद्रीकरण” प्रथिनांच्या सहाह्याने प्रयोगशाळेत हीच प्रक्रिया -२० सेल्सिअस तापमानाला सुद्धा शक्य होते आणि त्यांच्या ह्या गुणधर्मामुळे पावसाच्या प्रक्रियेमध्ये त्यांच्या सहभाग किती आहे आणि ह्याचा उपयोग कृत्रिम पाऊस पाडण्यासाठी होऊ शकतो का ह्या बद्दल कमालीची उत्सुकता आहे.

ह्या प्रक्रियेला आता जैव-वर्षा किंवा bio-precipitation म्हणले जाते.

ह्या सगळ्या प्रकारात स्युडोमोनास सिरींजी (Pseudomonas syringe) ह्या जिवाणूवर सर्वात जास्त संशोधन झाले आहे. स्युडोमोनास जिवाणूचे वेगवेगळे प्रकार अमेझॉनच्या जंगलांपासून अंटार्क्टिकापर्यंत सर्वत्र आढळतात आणि कुठल्या वनस्पतीला वाढीसाठी किंवा संसर्गासाठी निवडायचे ह्याबाबत त्यांचे नखरेसुद्धा कमी आहेत.

 

त्यामुळे ह्या जिवाणूंवर अभ्यास सुद्धा बऱ्यापैकी झाला आहे. त्याच्या व्यतिरिक्त अजून काही प्रकारचे सूक्ष्मजीव जसे येरविनिया (Erwinia), झान्थोमोनास (Xanthomonas), आणि फ्युजारियम (Fusarium), मध्ये हे सक्रिय हिम-केंद्रीकरण प्रथिन आढळले आहे. हे सगळे सूक्ष्मजीव वातावरणात, हवेमध्ये मुबलक प्रमाणात आढळतात.

ह्यांच्या व्यतिरिक्त मातीमध्ये आढळणारी बुरशी, मॉर्टिरेल्ला अल्पिना (Mortierella alpina) मध्ये सुद्धा हे प्रथिन सापडले आहे आणि ते हिमस्फटिकरणाची प्रक्रिया -६० सेल्शिअस तापमानातसुद्धा घडवून आणू शकते.

ह्या सर्व सूक्ष्मजीवांचा प्रत्यक्ष पाऊस पाडण्यात किती सहभाग आहे हे अजूनही स्पष्टपणे सिद्ध झालेले नाही. वातावरणात असं हिम-स्फटिकीकरण करणाऱ्या जैविक कणांचे प्रमाण हे अजैविक कणांपेक्षा बऱ्याच प्रमाणात कमी असल्याने ह्या गृहीतकाला अजून पाहिजे तेवढे समर्थन मिळालेले नाही.

पण हे सर्व सूक्ष्मजीव शेतीवर पडणाऱ्या रोगांसाठी कारणीभूत असल्याने, ढगांचा उपयोग ते आपल्या प्रसारासाठी करत असावेत अशी एक दाट शक्यता आहे.

त्यासाठी अनुकूलन (adaptation) प्रक्रियेचा भाग म्हणून हि प्रथिनं ह्या सूक्ष्मजीवांनी उत्क्रांती प्रक्रियेदरम्यान विकसित केली असावीत असा एक तर्क आहे. अशा असहाय्य्य आणि परावलंबी सूक्ष्मजीवांसाठी नवीन वनस्पती, नवीन ठिकाणं शोधायला जलद आणि सुरक्षित मार्ग ढगांशिवाय दुसरा कोणता असू शकतो?

आणि हे ह्या सूक्ष्मजीवांनी ओळखून स्वतःला त्या प्रक्रियेसाठी बदलले आणि आता ते त्याचा उपयोग स्वतःच्या प्रसारासाठी करत आहेत हे मात्र निश्चित.

प्रयोगशाळेत केलेल्या विविध प्रयोगांमध्ये ह्या जिवाणूंचा हिम-स्फटीकिरण प्रक्रियेमध्ये सहभाग हा स्पष्ट आहे. हीच प्रक्रिया ढगांमध्ये होते आहे हे सिद्ध करणे मात्र जरा अवघड आहे. पण बरेचशे परिस्थिजन्य पुरावे असे बहुधा होत असावे, असाच निर्देश करतात.

शुद्ध पाण्याला कुठल्याही प्रकारच्या अशुध्दतेशिवाय गोठण्यासाठी -४०० सेल्सिअस तापमान लागते, पण बऱ्याचश्या ढगांमध्ये हे काम -१०० सेल्सिअस तापमानातच होते आणि असे फक्त जैविक हिम-स्फटिकीकरणाच्या प्रक्रियेमध्ये होऊ शकते असे बरेचशे शास्त्रज्ञ मानतात.

ऍमेझॉन आणि इतरत्र होत असलेल्या जंगलांच्या ऱ्हासामुळे ह्या जिवाणूंच्या प्रसारावर दूरगामी परिणाम होऊन त्याचा परिणाम पृथ्वीच्या जल-चक्रावर होईल का? जागतिक प्रणाली खूप जटिल आणि गुंतागुंतीच्या असतात आणि त्यामुळे जागतिक उष्णतावाढीमूळे ह्या प्रक्रियेवर परिणाम होऊ शकतो, अशी एक शक्यता वर्तविण्यात येत आहे.

 

काही लोकप्रिय स्कीईंग रिसॉर्ट्स स्युडोमोनास सिरींजी ह्या जिवाणूचा वापर कृत्रिम हिम/बर्फ तयार करण्यासाठी अगोदरपासूनच करत आहेत. त्यामुळे, व्यावसायिक पातळीवर ह्या प्रथिनांचा उपयोग कृत्रिम पाऊस पाडण्यास होऊ शकतो, असाही एक विचारप्रवाह आहे. असे जर होऊ शकले तर जरुरीच्या वेळी ह्या रसायनमुक्त तंत्रज्ञानामूळे नियंत्रितपणे विशुद्ध कृत्रिम पाऊस पाडणे सहज शक्य होईल.

===

लेखक : प्रसाद सु. हेंद्रे, जागतिक कृषिवानिकी संस्थान (World Agoforestry Centre), नैरोबी, केनिया

===

आमचे इतर लेख वाचण्यासाठी क्लिक करा: InMarathi.com तसेच, आमच्या लेखांच्या अपडेट्स मिळवण्यासाठी आमच्या फेसबुक पेजला नक्की Like करा: facebook.com/InMarathi.page । Copyright © InMarathi.com | All rights reserved.