सूक्ष्मजंतु, प्रकाशसंश्लेषी : सूर्यप्रकाशापासूनमिळणाऱ्या ऊर्जेच्या साहाय्याने हिरव्या वनस्पती कार्बन डाय-ऑक्साइडव पाणी यांसारख्या साध्या संयुगांपासून रासायनिक विक्रियेने गुंतागुंतीच्या संयुगांची निर्मिती (कार्बोहायड्रेटे) म्हणजेच अन्ननिर्मितीकरतात. ह्या ⇨ प्रकाशसंश्लेषण  प्रक्रियेत पाण्याच्या रेणूतून हायड्रोजन काढून टाकला जातो व ऑक्सिजन मुक्त होतो. या प्रक्रियेतीलमूलभूत रासायनिक विक्रिया खाली दिली आहे.

                            CO+

कार्बन डाय-ऑक्साइड 

H2O

पाणी 

प्रकाश ऊर्जा 

हरितद्रव्य 

(CH2O)

कार्बोहायड्रेटे (शर्करा) 

+ O2

ऑक्सिजन 

काही सूक्ष्मजंतूंमध्ये, विशेषतः हिरव्या व जांभळट सूक्ष्मजंतूमध्ये, प्रकाशसंश्लेषण करण्याची क्षमता असते, असे ⇨ स्यिर्ग्येईनिकलायेव्ह्यिच विनोग्रॅडस्की   यांना १८८९ मध्ये आढळून आले. पुढेसी. बी. व्हॅन नील यांनी १९४४ – ५४ या काळात त्याचा सखोलअभ्यास केला. प्रकाशसंश्लेषणास आवश्यक असणारी (सूर्यप्रकाशाखेरीज) सूक्ष्मजंतुहरितद्रव्य (बॅक्टिरिओक्लोरोफिल) आणि एक वा अनेककॅरोटिनॉइड रंगद्रव्ये [ ⟶ कॅरोटिनॉइडे] ह्या सूक्ष्मजंतूच्या कोशिकांत(पेशींत) असतात, असे त्यांना आढळले. या रंगद्रव्यांमुळे सूक्ष्मजंतूतांबडे, जांभळट वा तपकिरी दिसतात. सूर्यप्रकाशापासून त्यांना ऊर्जामिळते. सूक्ष्मजंतू प्रकाशसंश्लेषण कसे करतात ते व्हॅन नील यांनीपुढील समीकरणाने दाखविले.

              CO2  +

2H2R

प्रकाश ऊर्जा 

प्रकाशसंश्लेषी रंगद्रव्य

(CH2O) + H2O + 2R

येथे R म्हणजे दाता रेणूतून हायड्रोजन काढल्यावर उरलेला रेणूचाभाग आहे. सूक्ष्मजंतूंकडून होणाऱ्या प्रकाशसंश्लेषणाच्या विक्रियेतऑक्सिजन तयार होत नाही. या विक्रियेत कार्बन डाय-ऑक्साइडाशीदाता संयुगातील हायड्रोजनाची विक्रिया होऊन कार्बनी पदार्थ तयारहोतात. हे कार्बनी पदार्थ सामान्यपणे (CH2O) या प्रातिनिधिक संयुगाने समीकरणात दर्शविले जातात मात्र विविध सूक्ष्मजंतूकडूनदाता संयुगानुसार ही संयुगे तयार होतात.

प्रकाशसंश्लेषी सूक्ष्मजंतू हे प्रामुख्याने समुद्रात, पाणथळ जागेत वातलावात आढळतात. ते शवोपजीवी (मृत प्राण्यांवर वा वनस्पतींवरजगणारे) असून त्यांचा औद्योगिक, कृषी वा वैद्यकीय दृष्ट्या उपयोगअसल्याचे आढळून आलेले नाही. तथापि इतर गंधकीय सूक्ष्मजंतूंसारखेकाही प्रकाशसंश्लेषी सूक्ष्मजंतू हायड्रोजन सल्फाइड वायूचे, तसेच इतरसल्फाइडांचेही रुपांतर सल्फाइटे व सल्फेट यांमध्ये करतात. ही द्रव्येवनस्पतींच्या दृष्टीने महत्त्वाची असल्याने शास्त्रज्ञांचे लक्ष त्यांच्याकडे गेले.

प्रकाशसंश्लेषी सूक्ष्मजंतूंची वाढ योग्य परिस्थितीत अंधारातही होऊशकते परंतु त्यांच्याकडून अंधारात प्रकाशसंश्लेषण होत नाही कारणअंधारात हायड्रोजन आयन (विद्युत् भारित अणू) कार्बन डाय-ऑक्साइडाकडे न जाता हायड्रोजनाकडे जातो. ही विक्रिया अंधारात हवेच्यासान्निध्यात होते प्रकाशसंश्लेषण ही विक्रिया प्रकाशाच्या सान्निध्यातव हवेशिवाय होते. व्हॅन नील यांच्या मते, काही विशिष्ट परिस्थितीतगंधक न साठविणाऱ्या प्रकाशसंश्लेषी सूक्ष्मजंतूंकडून प्रकाशसंश्लेषीविशिष्ट रंगद्रव्ये तयार झाली नाहीत, तर स्यूडोमोनस, व्हिब्रि  वास्पायरिलम  या प्रजातींपासून ते वेगळे आहेत हे ओळखता येणार नाही.

प्रकाशसंश्लेषी सूक्ष्मजंतूंच्या संवर्धक विद्रावातून प्रकाशकिरणसोडल्यास सूक्ष्मजंतू अंधारातून बाहेर येऊन प्रकाशाच्या भागात गर्दीकरतात, यालाच प्रकाशानुचलन असे म्हणतात. काही चल सूक्ष्मजंतूंच्यासंवर्धनावर प्रकाशकिरण टाकल्यास वर्णपटाच्या अवरक्त (दृश्य वर्णपटाच्या लाल रंगाच्या अलीकडील) भागात हे सूक्ष्मजंतू एकवटतातआणि या अवरक्त भागातूनच ते प्रकाशसंश्लेषणास लागणारी ऊर्जामिळवितात. उदा.,ऱ्होडोबॅक्टिरिनी.

प्रकाशसंश्लेषी सूक्ष्मजंतूचे वर्गीकरण : बहुतेक प्रकाशसंश्लेषी सूक्ष्मजंतूंचे वर्गीकरण क्लोरोबिएसी, क्रोमॅटीएसी व रोडोस्पायरलेसी (क्लोरोबॅक्टिरिएसी, थायोऱ्होडेसी व ॲथिओऱ्होडेसी)या तीन कुलांत करतात.


 क्लोरोबिएसी : (क्लोरोबॅक्टिरिएसी). हे सूक्ष्मजंतू हिरवे वआकारमानाने लहान असून एकटे वा विविध आकारात आणि आकारमानात एकत्रित आढळतात. हायड्रोजन सल्फाइड असलेल्या भागात वप्रकाशात या सूक्ष्मजंतूंची वाढ होते. यांच्या कोशिकेत (पेशीत)गंधककण आढळत नाहीत, परंतु क्वचित ते कोशिकांच्या बाहेर टाकलेजातात. ⇨ हरितद्रव्या सारखे रंगद्रव्य त्यांत असते. हायड्रोजनसल्फाइडाच्या सान्निध्यात ते प्रकाशसंश्लेषण करतात परंतु ऑक्सिजनवेगळा करीत नाहीत. मात्र सुटे गंधक बाहेर सोडतात त्याचा उपयोगकार्बन डाय-ऑक्साइडाच्या सात्मीकरणात इलेक्ट्रॉनाचा दाता म्हणून केलाजातो. प्रकाशसंश्लेषणाची ही विक्रिया पुढीलप्रमाणे आहे.

                   CO2   +

2H2S

प्रकाश ऊर्जा 

सूक्ष्मजंतु-हरितद्रव्य

CH2O + H2O + 2S

क्लोरोबियम थायोसल्फेटोफायलम  व क्लोरोस्यूडोमोनस एथिलिकम  हे या कुलातील सूक्ष्मजंतू होत. 

क्रोमॅटीएसी : (थायोऱ्होडेसी). हे सूक्ष्मजंतू एककोशिकीय असूनते निळसर व फिकट जांभळ्या आणि तपकिरी ते गडद लाल रंगांचेअसतात. कोशिकांत व कोशिकांच्या समूहात ते विविध आकारांत वआकारमानात सल्फाइडयुक्त परिस्थितीत आढळतात. सर्वसाधारणपणे तेगोलाकार, अंडाकार, लघुदंडाकार, सर्पिल, लंबदंडाकार व स्वल्पविरामाकारअसून एकत्रित स्वरुपात, परंतु साखळीसारखे असतात. यांच्या वाढीसप्रकाशाची गरज असते. हिरव्या रंगाचे सूक्ष्मजंतु-हरितद्रव्य व पिवळी-तांबडी कॅरोटिनॉइडे असलेली रंगद्रव्ये यांच्यात आढळतात. एक-कोशिकेच्या स्वरुपात ते रंगहीन दिसतात. ते हवेत वाढू शकत नाहीत.प्रकाश व हायड्रोजन सल्फाइड यांच्यामुळे हवेशिवाय त्यांची वाढ व प्रकाशसंश्लेषण होते. ते ऑक्सिजन तयार करीत नाहीत, परंतु हायड्रोजनसल्फाइडाचे ऑक्सिडीभवन होते. हवेच्या अभावी ते प्रकाशसंवेदनशीलअसतात. कोशिकेत गंधक-कण आढळत नाहीत. अल्कोहॉले, वसाम्ले,हायड्रॉक्सी व कीटो अम्ले यांसारख्या बाह्य हायड्रोजन दात्याच्यासान्निध्यात ते कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे ⇨ क्षपण  करतात व ऑक्सिजनतयार होत नाही त्यांची प्रकाशसंश्लेषण विक्रिया पुढीलप्रमाणे घडते :

  

             CO2   +

2H2S

प्रकाश ऊर्जा 

सूक्ष्मजंतु-हरितद्रव्य

CH2O + H2O + 2S

क्रोमॅशियम  हे या कुलातील सूक्ष्मजंतूंचे उदाहरण होय. 

रोडोस्पायरिलेसी : (ॲथिओऱ्होडेसी). हे कोशिकीय अगंधकीसूक्ष्मजंतू असून ते गोलाकार, लघुगोलाकार, स्वल्पविरामाकार, दीर्घदंडाकार वा सर्पिल असतात. त्यांच्यात सूक्ष्मजंतु-हरितद्रव्य व एक वाअनेक कॅरोटिनॉइड रंगद्रव्ये असतात. कोशिका पिवळट तपकिरी, ऑलिव्हतपकिरी, गडद तपकिरी वा लाल रंगाच्या अनेक छटा असलेल्या असतात. एककोशिकीय स्वरुपात त्या रंगहीन दिसतात परंतु सामूहिकस्वरुपात त्या रंगीत दिसतात. प्रकाशात हवेच्या अभावी व प्रदीप्तसंवर्धनात तसेच अंधारात हवेच्या सान्निध्यात त्यांची वाढ होते. कार्बनडाय-ऑक्साइड व हायड्रोजन सल्फाइड यांच्या सान्निध्यात वाढ वप्रकाशसंश्लेषण होते. वाढीस जीवनसत्त्वांची गरज असते. प्रकाशसंश्लेषणविक्रिया पुढीलप्रमाणे होते :

CO2 + C3H7COOH + H2O

              (दाता)

प्रकाश ऊर्जा 

बॅक्टिरिओपुर्पुरीन

5 (CH2O)

हायड्रोजन सल्फाइडाच्या सान्निध्यात त्यातून निघालेले गंधककणरुपाने कोशिकेत साठविले जाते व पुढे त्याचे सल्फ्यूरिक अम्लातऑक्सिडीभवन होते. 

पहा : प्रकाशसंश्लेषण सूक्ष्मजंतुविज्ञान. 

संदर्भ : 1. Frobisher, M. Fundamentals of Microbiology, Tokyo, 1961.

    2. Salle, A. J. Fundamental Principle of Bacteriology, Tokyo, 1961.

    3. Stanier, R. Y. Doudoroff, M. Adelberg, E. A. General Microbiology, London, 1963.

 

कुलकर्णी, नी. बा.