Formatotrophs
فارمیٹوٹروفس وہ جاندار ہیں جو کاربن کے منبع کے طور پر استعمال کرنے یا طاقت کو کم کرنے کے لیے فارمیٹ یا فارمیک ایسڈ کو جذب کر سکتے ہیں۔ کچھ مصنفین فارمیٹوٹروفس کو میتھانوجینز کے پانچ ٹرافک گروپوں میں سے ایک کے طور پر درجہ بندی کرتے ہیں، جن میں ہائیڈروجنٹروفس، ایسیٹوٹروفس، میتھیلوٹروفس اور الکحلٹروفس بھی شامل ہیں۔ فارمیٹوٹروفس نے بائیوٹیکنالوجی میں "فارمیٹ بائیو اکنامی" کے حصے کے طور پر ایپلی کیشنز کی طرف توجہ مبذول کرائی ہے جس میں سنتھسائزڈ فارمیٹ کو مائکروگانزمز کے لیے غذائیت کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ فارمیٹ کو کاربن ڈائی آکسائیڈ اور قابل تجدید توانائی سے برقی کیمیائی طور پر ترکیب کیا جا سکتا ہے، اور بائیو فیول کے طور پر استعمال ہونے والی بائیو کیمیکل مصنوعات کی پیداوار کو بڑھانے کے لیے فارمیٹوٹروفس کو جینیاتی طور پر تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ کلچرنگ فارمیٹوٹروفس میں تکنیکی حدود نے قدرتی فارمیٹوٹروفس کی دریافت کو محدود کر دیا ہے اور ان کے فارمیٹ میٹابولائزنگ انزائموں پر تحقیق میں رکاوٹ پیدا کی ہے، جو کاربن سیکوسٹریشن اور ایسٹرو بائیولوجی میں استعمال کے لیے دلچسپی کے حامل ہیں۔ ایٹمولوجی فارمیٹوٹروفس اپنا نام لاطینی فارمیکا سے حاصل کرتے ہیں، جس کا مطلب ہے "چیونٹی" (فارمیک ایسڈ کا نام چیونٹیوں میں کیمیائی دفاع کے طور پر اس کی موجودگی کی وجہ سے رکھا گیا ہے) اور یونانی ٹروپیکوس سے، جس کا مطلب ہے "غذائیت یا خوراک سے متعلق"۔ قدرتی فارمیٹوٹروفس اور ان کا ماحولیاتی کردار فارمیٹوٹروفس سنٹروفک تعلقات کے ذریعے کلیدی میٹابولک عمل انجام دیتے ہیں۔ ان رشتوں میں، فارمیٹ کو متنوع ماحول میں توانائی یا کاربن میٹابولزم کے لیے حاصل کیا جاتا ہے۔ یہ تعاملات کاربن سائیکلنگ اور ہائیڈروجن جیسے کم کرنے والے ایجنٹوں کی منتقلی سے متعلق بائیو جیو کیمیکل عمل میں خاص اہمیت کے حامل ہیں، جو ابیوٹک فارمیٹ کے ساتھ کلیدی پتھر کے طور پر کام کرتے ہیں۔ کچھ میتھانوجینک جاندار فارمیٹ کو ہائیڈروجن اور بائی کاربونیٹ میں تبدیل کرتے ہیں، جو دوسرے میتھانوجینز کے لیے ہائیڈروجن فراہم کرتے ہیں۔ فارمیٹ کو فارمیٹ کے آکسیکرن کے دوران موجود میتھانوجینز کے ساتھ سنٹروفک ایسوسی ایشنز میں فارمیٹوٹروفس کے ذریعے جذب کیا جا سکتا ہے ؛ بصورت دیگر، فارمیٹ آکسیکرن نشوونما کو سہارا دینے کے لیے توانائی کے لحاظ سے کافی نہیں ہوگی اور تھرموڈینامک طور پر ناپسندیدہ ہے (τG = + 1.3 kJ/mol)۔ لہذا ہائیڈروجن کو ہٹانے کے لیے کم از کم ایک میتھانوجینک پارٹنر مائکروجنزم موجود ہونا چاہیے۔ کچھ مائکروجنزم، جیسے ڈیسلفوروکوکس امیلولیٹیکس، فارمیٹ کو کاربن ڈائی آکسائیڈ، ایسیٹیٹ، سائٹریٹ اور ایتھنول میں تبدیل کرنے کے قابل ہیں۔ آکسیڈیشن مساوات ایچ سی او او-+ ایچ 2 او-> ایچ سی او 3-+ ایچ 2 تشکیل دیں قدرتی فارمیٹوٹروفس کی مثالیں میتھیلاسیڈیفیلم ایس پی۔ RTK17.1 کپریاویڈس نیکیٹر ڈیسلفوروکوکس امیلولیٹیکس تھرموکوکس اونورینس میتھیلوبیکٹیریم ایکسٹورکوئنس حالیہ میٹاجنومک مطالعات بحر اوقیانوس میں الکلائن ہائیڈروتھرمل چمنی کے ایک علاقے، لوسٹ سٹی ہائیڈروتھرمل فیلڈ میں ممکنہ فارمیٹوٹروفس کی وسیع موجودگی کی نشاندہی کرتے ہیں، جہاں چٹان کے مادے کے سرپینٹائزیشن رد عمل کیلشیم کاربونیٹ ڈھانچے، ہائیڈروجن، میتھین، فارمیٹ اور دیگر اجزاء تشکیل دیتے ہیں۔ چمنی کے بیرونی حصے عام طور پر بائیو فلم میں لیپت ہوتے ہیں۔ سخت ماحولیاتی حالات مائکروجنزموں کی نشوونما کو محدود کرتے ہیں کیونکہ کیمیائی رد عمل تحلیل شدہ غیر نامیاتی کاربن کے ارتکاز کو کم رکھتے ہیں، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کاربن کا بنیادی ذریعہ نہیں ہے۔ اس طرح، ابتدائی مطالعات نے قیاس کیا کہ فارمٹیٹ کاربن کا بنیادی ذریعہ تھا جس کی وجہ میدان میں پائے جانے والے فارمٹیٹ (36 سے 158 مائیکرو میٹر) کی زیادہ تعداد تھی۔ ہائڈرو تھرمل فیلڈ میں مائکروبیل کمیونٹیز کا میٹابولزم لیبارٹری آئسولیشن اور کلچر میں مشکلات کی وجہ سے بڑی حد تک نامعلوم ہے۔ میٹاجنومک اور جینومک شواہد کاربن کے اہم ذریعہ کے طور پر گمشدہ شہر کی چمنی میں فارمیٹ کے انضمام کی حمایت کرتے ہیں۔ میٹاجنوم اسمبلڈ جینومز (ایم اے جیز) نے طے کیا کہ سب سے زیادہ وافر جینوم میتھانوسرسینالس میں تھا، جو فارمیٹ میٹابولزم سے متعلق میٹابولک راستے پیش نہیں کرتا تھا، اور کلوروفلیکسوٹا (سابقہ کلوروفلیکسی) ایم اے جیز پانچ گنا کم وافر تھے۔ گمشدہ شہر میں چمنی کے اوپر بنی بائیو فلم ایک ممکنہ کاربن سائیکل کی جھلک فراہم کرتی ہے جو زمین پر زندگی کے ابتدائی دنوں میں جیو کیمیکل رد عمل پر مبنی ماحولیاتی نظام میں چل رہا ہو سکتا ہے۔ اسی طرح، الٹرا بیسک زمینی پانی میں کاربن کے انضمام کی حکمت عملیوں کے مطالعے نے الٹرا میفیک کوسٹ رینج اوفیئولائٹ مائکروبیل آبزرویٹری (CROMO) میں کھودے گئے کنوؤں میں کیموسنتھیس مائکروبیل رد عمل کی کھوج کی اور پتہ چلا کہ ان آبی ذخائر میں موجود مائکروبیل کمیونٹیز کاربن کے ذرائع کے طور پر فارمیٹ اور میتھین سمیت سرپینٹائنائزیشن کی مصنوعات کا استعمال کرتی ہیں۔ سی۔ نیکیٹر سب سے زیادہ اچھی طرح سے مطالعہ شدہ ایروبک فارمیٹٹٹروفس میں سے ایک ہے۔ یہ کاربن ڈائی آکسائیڈ، فارمیٹ اور ہائیڈروجن کو کاربن اور توانائی کے ذرائع کے طور پر استعمال کر سکتا ہے اور اس میں ڈی نائٹریفیکیشن کا عمل ہوتا ہے۔ یہ ایک ماڈل مائکروجنزم ہے جس کا مطالعہ پولی ہائیڈروکسی الکانوئیٹ کی پیداوار کے لیے کیا جاتا ہے، جو بائیو پلاسٹک انجینئرنگ میں دلچسپی کا ایک مرکب ہے۔ یہ الکحل اور دیگر حیاتیاتی پر مبنی مرکبات کی ترکیب کے لیے میٹابولک انجینئرنگ کے لیے چیسیس کے طور پر استعمال ہونے پر خاص توجہ حاصل کر رہا ہے۔ اس تناؤ کے ساتھ مزید انجینئرنگ کے لیے ایک اہم حد سیل کی محدود کثافت ہے جو کیمیائی طور پر متعین میڈیا میں حاصل کی جا سکتی ہے۔ انضمام میٹابولک راستے تشکیل دیں تشکیل شدہ انضمام کے لیے قدرتی میٹابولک راستوں میں تخفیف پینٹوز فاسفیٹ راستہ، سیرائن راستہ، ایسیٹوجینز میں تخفیف ایکٹیل-سی او اے راستہ، میتھانوجینز میں تخفیف ایکٹیل-سی او اے راستہ، اور گلائسین راستہ شامل ہیں۔ تخفیف پذیر پینٹوز فاسفیٹ راستہ 1 ایسیٹیل-سی او اے پیدا کرنے کے لیے 11 فارمیٹ مالیکیولز کا استعمال کرتا ہے، جبکہ تخفیف پذیر ایسیٹیل-سی او اے راستہ صرف 4 کا استعمال کرتا ہے۔ کاربن کو الگ کرنے کے لیے فارمیٹوٹروفس فارمیٹ کی کم آئنائزیشن صلاحیت اسے مائکروجنزموں کو کم کرنے کی طاقت فراہم کرنے کے لیے ایک اچھا الیکٹران ڈونر بناتی ہے۔ کاربن کو الگ کرنے کے لیے، برقی ترکیب کے ذریعے فارمیٹ کی پیداوار-ایک ابیوٹک عمل-کو ایک حیاتیاتی عمل کے ساتھ مربوط کیا جا سکتا ہے جو اسے کاربن کے منبع کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ فارمیٹوٹروفک مائکروجنزم کو قابل قدر کیمیکل تیار کرنے کے لیے ممکنہ طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کچھ فارمیٹوٹروفس کا مطالعہ کیا گیا ہے، اور اس طرح فارمیٹ کے خمیر کے بارے میں زیادہ تر تحقیق مصنوعی راستوں کی ترقی یا مختلف مائکروجنزموں سے ملنے والے انزائموں پر مرکوز ہے تاکہ مکمل طور پر نئے راستے بنائے جا سکیں اور ارتقاء کی تکنیکوں کے ذریعے انزائموں کی بہتری پر توجہ دی جا سکے۔ ایسے بہت سے راستے ہیں جو ممکنہ طور پر بائیو فیولز، دیگر بائیو سنتھیٹک مصنوعات یا سنگل سیل پروٹین کی پیداوار کے لیے فارمیٹ کو ضم کر سکتے ہیں، چاہے وہ موجودہ فارمیٹ فکسنگ رد عمل کا استعمال کر کے ہو یا نئے انزائمز کو ڈیزائن کر کے۔ یو ایس ڈیپارٹمنٹ آف انرجی، یو ایس نیشنل رینوایبل انرجی لیبارٹری اور یو ایس ایڈوانسڈ ریسرچ پروجیکٹس ایجنسی-انرجی نے سی نیکیٹر کے ساتھ فارمیٹ انضمام کو بہتر بنانے کے لیے فنڈنگ کے مواقع قائم کیے ہیں۔ سرپینٹائنائزیشن سسٹم میں بڑھنے والے مائکروجنزم ابیوٹک اور بائیوٹک سسٹم کے درمیان کاربن سائیکلنگ کو سمجھنے میں دلچسپی رکھتے ہیں۔ ان مطالعات کا فلکیاتی حیاتیات اور ارتقاء اور زندگی کے ظہور کے مطالعے میں مزید استعمال ہوتا ہے۔ حوالہ جات فارمیٹوٹروفس