वैज्ञानिकों ने ऑक्टोपस वर्णक ज़ैंथोमैटिन के औद्योगिक उत्पादन के लिए बैक्टीरिया को रूपांतरित किया

ऑक्टोपस की रंग बदलने की क्षमता, जो दशकों से वैज्ञानिक जांच का विषय रही है, मौलिक रूप से ज़ैंथोमैटिन नामक वर्णक से जुड़ी हुई है। ऐतिहासिक रूप से, इस जटिल ओम्मोक्रोम को किसी जानवर के बाहर संश्लेषित करना रसायनज्ञों के लिए एक बड़ी बाधा थी, क्योंकि पिछले सिंथेटिक प्रयास धीमे, अत्यधिक महंगे थे और अणु की जटिल रासायनिक संरचना के कारण न्यूनतम परिणाम देते थे। आपूर्ति की इस चुनौती को अब कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो के शोधकर्ताओं ने नवंबर 2025 में एक महत्वपूर्ण विकास की घोषणा करते हुए संबोधित किया है। इस टीम ने सफलतापूर्वक एक जैविक प्रणाली को इंजीनियर किया जो औद्योगिक पैमाने पर ज़ैंथोमैटिन का उत्पादन करने में सक्षम है, जिससे यह यौगिक प्रयोगशाला की जिज्ञासा से एक संभावित वाणिज्यिक सामग्री बन गया है।

इस नवाचार का मूल, जो नेचर बायोटेक्नोलॉजी में प्रकाशित एक अध्ययन में विस्तृत है, सामान्य मिट्टी के बैक्टीरिया *स्यूडोमोनास पुटिडा* के रणनीतिक पुन:प्रोग्रामिंग में निहित है। वैज्ञानिकों ने "बायोसिंथेसिस कपल्ड टू ग्रोथ" (ग्रोबायो) नामक एक उपन्यास, बुद्धिमान प्रणाली पेश की, जो सीधे सूक्ष्मजीव के अस्तित्व को लक्षित वर्णक के निर्माण से जोड़ती है। इस दृष्टिकोण ने उस विशिष्ट समस्या को दूर किया जहां उच्च-उपज उत्पादन मार्ग अक्सर कोशिकीय विकास को धीमा कर देते हैं या रोक देते हैं। एक चयापचय निर्भरता को इंजीनियर करके, शोधकर्ताओं ने सुनिश्चित किया कि बैक्टीरिया केवल ज़ैंथोमैटिन का निर्माण करके ही पनप सकते थे। यह जुड़ाव इंजीनियर किए गए *पी. पुटिडा* तनाव के भीतर एक सटीक चयापचय लूप को डिजाइन करके प्राप्त किया गया था।

ज़ैंथोमैटिन का इसके अग्रदूत, ट्रिप्टोफैन से बायोसिंथेसिस स्वाभाविक रूप से एक-कार्बन (C1) मोइटी, विशेष रूप से फॉर्मेट, को उप-उत्पाद के रूप में जारी करता है। शोध दल ने बैक्टीरिया को 5,10-मिथाइलीनटेट्राहाइड्रोफोलेट ऑटोट्रॉफ़ के रूप में डिजाइन किया, जिसका अर्थ है कि यह तब तक विकसित नहीं हो सकता जब तक कि इस C1 की कमी को ठीक नहीं किया जाता। ज़ैंथोमैटिन उत्पादन के दौरान जारी किया गया फॉर्मेट आवश्यक विकास चालक के रूप में कार्य करता है, जिससे एक आत्मनिर्भर प्रतिक्रिया तंत्र बनता है जहां वर्णक उत्पादन सीधे बायोमास उत्पादन को बढ़ावा देता है। इस अनुकूलन को अनुकूली प्रयोगशाला विकास (एएलई) के माध्यम से और परिष्कृत किया गया, एक ऐसी तकनीक जिसने सूक्ष्मजीवों को विकास दर चयन के माध्यम से अपने उत्पादन को स्वायत्त रूप से बेहतर बनाने की अनुमति दी। इस कठोर, डेटा-संचालित शोधन प्रक्रिया ने सरल कार्बन स्रोतों जैसे ग्लूकोज का उपयोग करके बायोप्रोडक्शन को ग्राम-स्केल तक सुव्यवस्थित किया। इस विकास ने ज़ैंथोमैटिन के उत्पादन को 1,000 गुना तक बढ़ा दिया है, जिससे यह पहले से कहीं अधिक आसानी से अध्ययन और उपयोग के लिए उपलब्ध हो गया है।

यह सफलता पर्यावरण पर कर लगाने वाले रासायनिक संश्लेषण और प्राकृतिक निष्कर्षण से एक प्रतिमान बदलाव का संकेत देती है, जो ज़ैंथोमैटिन के लिए नैतिक और तकनीकी बाधाओं के कारण कभी भी व्यवहार्य नहीं था। इस वर्णक को साफ-सुथरे और पुनरुत्पादनीय रूप से बनाने की क्षमता विभिन्न उद्योगों में स्थायी समाधानों के लिए रास्ते खोलती है। ज़ैंथोमैटिन न केवल ऑक्टोपस जैसे सेफलोपॉड में छलावरण के लिए जिम्मेदार है, बल्कि मोनार्क तितलियों जैसे कीड़ों में चमकीले नारंगी और लाल रंग में भी योगदान देता है। इसके अतिरिक्त, ज़ैंथोमैटिन की उपयोगिता केवल रंग से परे है, क्योंकि शोध ने उन्नत सामग्रियों में इसकी क्षमता का पता लगाया है। इसकी रेडॉक्स-निर्भर अवशोषण प्रोफ़ाइल इसे रंग बदलने वाली पेंट्स में कार्य करने की अनुमति देती है जो प्रकाश के संपर्क में आने पर रंग बदलती हैं, एक ऐसा गुण जिसका उपयोग फोटोक्रोमिक कोटिंग्स में किया जाता है। अध्ययन बताते हैं कि ज़ैंथोमैटिन पारंपरिक यूवी फिल्टर के यूवीए और यूवीबी अवशोषण गुणों को 50% से अधिक बढ़ा सकता है, जिससे यह एक बहुक्रियाशील कॉस्मेटिक घटक बन जाता है जो जीवाणु परख में गैर-उत्परिवर्तजन है।

कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो के शोधकर्ताओं, जिनमें वरिष्ठ लेखक ब्रैडली मूर भी शामिल हैं, ने निष्कर्ष निकाला कि यह विकास-युग्मित रणनीति अत्यधिक बहुमुखी है। वे मानते हैं कि यह मॉडल, जो एक कुशल कारखाने के रूप में जीव विज्ञान का लाभ उठाता है, को विशेष दवाओं और कार्यात्मक सामग्रियों सहित उच्च-मूल्य वाले यौगिकों की बड़े पैमाने पर विनिर्माण के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। सिंथेटिक जीव विज्ञान संस्थानों के अंतःविषय कार्य में निहित यह उपलब्धि, टिकाऊ, उच्च-प्रदर्शन सामग्री को डिजाइन करने के लिए प्रकृति को एक गहन स्रोत के रूप में पुष्टि करती है। यह विकास कॉस्मेटिक कंपनियों के साथ अवसरों की खोज और पेंट और सेंसर जैसे अन्य व्यावहारिक अनुप्रयोगों की खोज को प्रेरित कर रहा है, जिसमें अमेरिकी रक्षा विभाग ने भी रुचि व्यक्त की है।