ഭീമൻ പ്രാണികളുടെ രഹസ്യം: പഴയ സിദ്ധാന്തം പൊളിയുന്നു

ഒന്ന് സങ്കൽപ്പിക്കൂ, ഇന്നത്തെ ഒരു മൈനയുടെയോ കാക്കയുടെയോ വലിപ്പമുള്ള ഒരു തുമ്പി നിങ്ങളുടെ തലയ്ക്ക് മുകളിലൂടെ ഒരു മുരൾച്ചയോടെ പറന്നുപോകുന്നത്! ഇതൊരു സയൻസ് ഫിക്ഷൻ സിനിമയിലെ രംഗമല്ല. ഏകദേശം 30 കോടി വർഷങ്ങൾക്ക് മുൻപ്, ഭൂമിയിലെ പാലിയോസോയിക് കാലഘട്ടത്തിൽ ഇത് ഒരു സാധാരണ കാഴ്ചയായിരുന്നു.

അന്നത്തെ ആകാശത്തെ ഭരിച്ചിരുന്നത് ഇന്നത്തെ പ്രാണികളുടെ ഭീമാകാരന്മാരായ പൂർവ്വികരായിരുന്നു. അതിലൊന്നായിരുന്നു ‘മെഗാന്യൂറോപ്സിസ് പെർമിയാന’ (Meganeuropsis permiana). ഇന്നത്തെ തുമ്പികളോട് സാമ്യമുള്ള ഈ ഭീകരന് 70 സെന്റിമീറ്ററിലധികം ചിറകുവിരിവും 100 ഗ്രാമിലധികം ഭാരവുമുണ്ടായിരുന്നു. ഈ ഭീമൻ പ്രാണികൾ എങ്ങനെ അപ്രത്യക്ഷമായി എന്ന ചോദ്യം ശാസ്ത്രജ്ഞരെ പതിറ്റാണ്ടുകളായി കുഴക്കിയിരുന്നു. ഏകദേശം മുപ്പത് വർഷം മുൻപ് അവർ അതിനൊരു ഉത്തരം കണ്ടെത്തി – “ഓക്സിജൻ പരിമിതി സിദ്ധാന്തം” (oxygen constrain hypothesis).

എന്നാൽ ഇപ്പോൾ, ആ മനോഹരമായ സിദ്ധാന്തം പുതിയ കണ്ടെത്തലുകൾക്ക് മുന്നിൽ തകർന്നടിയുകയാണ്. പ്രിട്ടോറിയ സർവകലാശാലയിലെ ഗവേഷകരുടെ നേതൃത്വത്തിൽ നടന്ന ഒരു സുപ്രധാന പഠനം, ഭീമൻ പ്രാണികളുടെ വളർച്ചയെയും തകർച്ചയെയും കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ധാരണകളെ അപ്പാടെ മാറ്റിമറിക്കുന്നു.

പ്രാണികളുടെ അത്ഭുതകരമായ ശ്വസനരീതി

എന്തുകൊണ്ടാണ് പ്രാണികൾക്ക് നമ്മളെപ്പോലെ വലുതാകാൻ കഴിയാത്തത് എന്ന ചോദ്യത്തിന് ഉത്തരം തേടിയാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഓക്സിജൻ സിദ്ധാന്തത്തിൽ എത്തിയത്. അതിന് ആദ്യം പ്രാണികളുടെ ശ്വസനവ്യവസ്ഥയെക്കുറിച്ച് അറിയണം.

മനുഷ്യരെപ്പോലെയോ മറ്റ് സസ്തനികളെപ്പോലെയോ പ്രാണികൾക്ക് ശ്വാസകോശങ്ങളില്ല. രക്തത്തിലൂടെ ഓക്സിജൻ ശരീരത്തിന്റെ എല്ലാ ഭാഗത്തും എത്തിക്കുന്ന കേന്ദ്രീകൃത സംവിധാനവും അവയ്ക്കില്ല. പകരം, അവയുടെ ശരീരത്തിനുള്ളിൽ പടർന്നു കിടക്കുന്ന കുഴലുകളുടെ ഒരു ശൃംഖല വഴിയാണ് ശ്വാസമെടുക്കുന്നത്. ഇതിനെ ‘ട്രേക്കിയൽ സിസ്റ്റം’ (tracheal system) എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

അവയുടെ ശരീരത്തിന്റെ പുറംചട്ടയിലുള്ള ‘സ്പൈക്കിൾസ്’ (spiracles) എന്ന ചെറിയ സുഷിരങ്ങളിലൂടെ വായു ഉള്ളിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നു. ഈ വായു പിന്നീട് ‘ട്രേക്കിയ’ (tracheae) എന്നറിയപ്പെടുന്ന വലിയ കുഴലുകളിലൂടെ സഞ്ചരിച്ച്, ഒടുവിൽ ‘ട്രേക്കിയോളുകൾ’ (tracheoles) എന്ന അതിസൂക്ഷ്മമായ കുഴലുകളിലേക്ക് എത്തുന്നു. ഈ കുഞ്ഞൻ കുഴലുകൾ ശരീരത്തിലെ കോശങ്ങൾക്കിടയിലേക്ക് നേരിട്ട് ഓക്സിജൻ എത്തിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയുടെ അവസാന ഘട്ടം നടക്കുന്നത് ‘പാസ്സീവ് ഡിഫ്യൂഷൻ’ (passive diffusion) എന്ന ഭൗതിക നിയമം അനുസരിച്ചാണ്.

സിദ്ധാന്തം പറഞ്ഞ കഥ

ഇവിടെയാണ് പഴയ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ കാതൽ. ഡിഫ്യൂഷൻ വളരെ പതുക്കെ നടക്കുന്ന ഒരു പ്രക്രിയയാണ്. ഒരു പ്രാണിയുടെ ശരീരം വലുതാകുന്തോറും ഓക്സിജന് കൂടുതൽ ദൂരം സഞ്ചരിക്കേണ്ടി വരും. ഇത് കാര്യക്ഷമമല്ലാത്തതിനാൽ ഒരു പരിധിയിൽ കൂടുതൽ വലുപ്പം വെക്കാൻ പ്രാണികൾക്ക് കഴിയില്ലെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ വാദിച്ചു.

അവരുടെ വാദം ഇതായിരുന്നു: ശരീരം വലുതാകുമ്പോൾ പേശികൾക്ക് ആവശ്യമായ ഓക്സിജൻ എത്തിക്കാൻ ഈ ശ്വസനക്കുഴലുകളുടെ എണ്ണവും വലുപ്പവും ഭീമമായി വർദ്ധിപ്പിക്കേണ്ടി വരും. ഒരു ഘട്ടമെത്തുമ്പോൾ, ഈ കുഴലുകൾ തന്നെ ശരീരത്തിൽ ഒരുപാട് സ്ഥലം അപഹരിക്കും. ഇത് പേശികളുടെ പ്രവർത്തനത്തെയും പറക്കാനുള്ള കഴിവിനെയും പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കും.

എന്നാൽ, കോടിക്കണക്കിന് വർഷങ്ങൾക്ക് മുൻപ് അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഓക്സിജന്റെ അളവ് ഇന്നത്തേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലായിരുന്നു. ഇന്ന് 21 ശതമാനമാണെങ്കിൽ, അന്ന് അത് 30 ശതമാനം വരെയായിരുന്നു. ഈ അധിക ഓക്സിജൻ, ശ്വസനത്തിലെ പരിമിതികളെ മറികടക്കാൻ പ്രാണികളെ സഹായിച്ചെന്നും, അതാണ് ഭീമൻ പ്രാണികൾ ഉണ്ടാകാൻ കാരണമെന്നും സിദ്ധാന്തം വിശദീകരിച്ചു. വളരെ ലളിതവും വിശ്വസനീയവുമായ ഒരു വിശദീകരണം.

പഴയ കഥയെ പൊളിച്ചെഴുതിയ പുതിയ പഠനം

പ്രിട്ടോറിയ സർവകലാശാലയിലെ പ്രൊഫസർ എഡ്വേർഡ് സ്നെല്ലിംഗും സംഘവുമാണ് ഈ സിദ്ധാന്തത്തെ ചോദ്യം ചെയ്തത്. “അതൊരു ലളിതവും മനോഹരവുമായ വിശദീകരണമായിരുന്നു. പക്ഷേ അത് തെറ്റായിരുന്നു,” സ്നെല്ലിംഗ് പറയുന്നു. പതിറ്റാണ്ടുകളായി ശാസ്ത്രലോകം അംഗീകരിച്ച ഒരു ആശയത്തെ വെല്ലുവിളിക്കാൻ അവർ തീരുമാനിച്ചു.

അതിനായി അവർ വളരെ വിപുലമായ ഒരു പരീക്ഷണം നടത്തി. ഇന്ന് ജീവിച്ചിരിക്കുന്ന പ്രാണികളിലെ വലുപ്പച്ചെറുപ്പത്തിന്റെ ഒരു പരിച്ഛേദം തന്നെ അവർ പഠനത്തിനായി തിരഞ്ഞെടുത്തു.

• ഏറ്റവും ചെറുതായി, വെറും 0.334 മില്ലിഗ്രാം ഭാരമുള്ള ‘ട്രിയോസ എറിത്രിയ’ എന്ന പ്രാണി.
• ഏറ്റവും വലുതായി, 7.74 ഗ്രാം ഭാരമുള്ള ഭീമാകാരനായ ‘ഗോലിയാത്ത് വണ്ട്’ (Goliathus albosignatus).

ഇങ്ങനെ പതിനായിരം മടങ്ങ് വരെ ഭാരവ്യത്യാസമുള്ള 44 വ്യത്യസ്ത ഇനം പ്രാണികളെയാണ് അവർ പഠനവിധേയമാക്കിയത്. ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഈ പ്രാണികളുടെ പറക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന പേശികളുടെ 1,320 ഹൈ-റെസല്യൂഷൻ ചിത്രങ്ങൾ അവർ പകർത്തി.

കണ്ടെത്തലുകൾ അമ്പരപ്പിച്ചു

ഓക്സിജൻ സിദ്ധാന്തം ശരിയാണെങ്കിൽ, പ്രാണികളുടെ വലുപ്പം കൂടുന്തോറും അവയുടെ പേശികളിൽ ശ്വസനക്കുഴലുകൾ (tracheoles)占据ക്കുന്ന സ്ഥലത്തിന്റെ അനുപാതം കുത്തനെ കൂടണം. എന്നാൽ സ്നെല്ലിംഗിന്റെയും സംഘത്തിന്റെയും കണ്ടെത്തലുകൾ നേരെ തിരിച്ചായിരുന്നു.

പ്രാണികളുടെ വലുപ്പം എത്ര കൂടിയാലും കുറഞ്ഞാലും, അവയുടെ പേശികളിൽ ശ്വസനക്കുഴലുകൾ എടുക്കുന്ന സ്ഥലത്തിന്റെ അളവിൽ കാര്യമായ മാറ്റമൊന്നും വരുന്നില്ലെന്ന് അവർ കണ്ടെത്തി. അതായത്, വലിയ പ്രാണികളുടെ ശരീരം ശ്വസനക്കുഴലുകൾ കൊണ്ട് “നിറഞ്ഞിരിക്കുകയല്ല”. ഓക്സിജൻ എത്തിക്കാനുള്ള വെല്ലുവിളി അവ മറ്റ് മാർഗ്ഗങ്ങളിലൂടെയാണ് മറികടക്കുന്നത്. ഈ ഒരൊറ്റ കണ്ടെത്തൽ മതിയായിരുന്നു പതിറ്റാണ്ടുകൾ പഴക്കമുള്ള ആ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അടിത്തറയിളക്കാൻ.

വലിയ പ്രാണികൾ ഓക്സിജൻ കാര്യക്ഷമമായി ഉപയോഗിക്കാൻ മറ്റ് പല വഴികളും കണ്ടെത്തിയിരിക്കാമെന്നാണ് പുതിയ പഠനം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. ഒരുപക്ഷേ അവയുടെ ശ്വസനക്കുഴലുകളുടെ ഘടനയിലോ, അല്ലെങ്കിൽ പേശികളിലെ ഊർജ്ജോത്പാദന കേന്ദ്രങ്ങളായ മൈറ്റോകോൺട്രിയയുടെ വിന്യാസത്തിലോ ആകാം ആ രഹസ്യം ഒളിഞ്ഞിരിക്കുന്നത്.

ഇനിയെന്ത്? ഉത്തരം കിട്ടാത്ത ചോദ്യങ്ങൾ

ഇതാണ് ശാസ്ത്രത്തിന്റെ രീതി. എത്രകാലം ഒരു സിദ്ധാന്തം നിലനിന്നാലും, പുതിയതും ശക്തവുമായ തെളിവുകൾക്ക് മുന്നിൽ അതിന് വഴിമാറിക്കൊടുക്കേണ്ടി വരും. ഓക്സിജന്റെ അളവ് ഭീമൻ പ്രാണികളുടെ വളർച്ചയെ സ്വാധീനിച്ച ഒരു ഘടകം തന്നെയായിരിക്കാം, പക്ഷേ അത് മാത്രമായിരുന്നില്ല നിർണ്ണായകമായ കാരണം എന്ന് ഇപ്പോൾ വ്യക്തമായിരിക്കുന്നു.

ഈ പഠനം ഒരു വലിയ വാതിൽ അടയ്ക്കുമ്പോൾ തന്നെ, നിരവധി പുതിയ വാതിലുകൾ തുറന്നിടുന്നു.

• അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഓക്സിജനല്ല കാരണമെങ്കിൽ, പിന്നെ എന്തുകൊണ്ടാണ് അന്ന് അത്രയും വലിയ പ്രാണികൾ ഉണ്ടായത്?
• എന്തുകൊണ്ടാണ് ഇന്ന് അത്തരം ഭീമൻ പ്രാണികൾ ഇല്ലാത്തത്?
• അവയുടെ വംശനാശത്തിന് കാരണമായ മറ്റ് പാരിസ്ഥിതിക ഘടകങ്ങൾ എന്തെല്ലാമായിരുന്നു? വേട്ടക്കാരായ പക്ഷികളുടെയും മറ്റും പരിണാമത്തിന് ഇതിൽ പങ്കുണ്ടോ?

പുരാതന കാലത്തെ ആകാശത്ത് ചിറകടിച്ചു പറന്ന ആ ഭീമാകാരന്മാരുടെ യഥാർത്ഥ രഹസ്യം ഇപ്പോഴും ഒരു പ്രഹേളികയായി തുടരുന്നു. ഉത്തരം കണ്ടെത്താനായി ശാസ്ത്രലോകം പുതിയ വഴികൾ തേടുകയാണ്. ഒരു കാര്യം ഉറപ്പ്, പ്രാണികളുടെ ലോകം നമ്മൾ വിചാരിക്കുന്നതിലും സങ്കീർണ്ണവും അത്ഭുതങ്ങൾ നിറഞ്ഞതുമാണ്.