प्राचीन कवचधारी मछलियों ने शिकार को कुचलने के लिए दो तरीके विकसित किए, जीवाश्मों से पता चला

जबड़े और दाँतों वाले पहले कशेरुकी

400 मिलियन वर्ष से भी अधिक पहले, प्लैकोडर्म्स — कवचधारी मछलियाँ जिनका शरीर अस्थि-प्लेटों में लिपटा था — पृथ्वी पर जबड़े और दाँत विकसित करने वाले पहले कशेरुकी बनीं। यह विकासवादी उपलब्धि डायनासोरों से करोड़ों वर्ष पहले की है, और इसने उस लगभग हर काटने, चबाने और निगलने वाले जीव की नींव रखी जो बाद में आया, मनुष्य भी शामिल।

फ्लिंडर्स विश्वविद्यालय के एक नए अध्ययन ने अब पुनर्निर्माण किया है कि इन प्राचीन शिकारियों के एक समूह ने वास्तव में अपने मुँह का उपयोग कैसे किया। आज के उत्तरी पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया पर कभी फैली एक प्राचीन प्रवाल-भित्ति के जीवाश्मों पर काम करते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि लगभग 385 मिलियन वर्ष पूर्व रहने वाले प्लैकोडर्म्स ने लड़ने वाले शिकार से निपटने के लिए एक नहीं, बल्कि दो अलग समाधान चुने थे।

कवच तोड़ने की दो रणनीतियाँ

मुख्य निष्कर्ष विभिन्न आकारों की प्रजातियों के बीच भोजन-उपकरणों में विभाजन है। अध्ययन में जाँचे गए छोटे प्लैकोडर्म्स चौड़ी, चपटी कुचलने वाली प्लेटों पर निर्भर थे जो एक ही काट में पूरे शिकार को चूर-चूर कर सकती थीं। बड़ी प्रजातियों ने पूरी तरह अलग रास्ता अपनाया, और हथियार जैसे दाँत विकसित किए जो कवचधारी और खोलदार जानवरों को भेदने और तोड़ने में सक्षम थे, जो निगलने के लिए बहुत बड़े थे।

दोनों दृष्टिकोणों ने एक ही मूल समस्या हल की — कठोर बाहरी आवरण को भेदकर अंदर के मुलायम ऊतक तक पहुँचना — लेकिन शारीरिक उत्तर बिल्कुल अलग दिखते हैं। एक पीसने वाला दबाव है। दूसरा भेदने वाले औज़ारों का समूह।

जबड़े एकल अस्थियों से नहीं, जोड़ीदार प्लेटों से बने

प्लैकोडर्म्स के भोजन को समझने के लिए आधुनिक जानवरों से लिए गए अनुमानों को एक ओर रखना ज़रूरी है। प्रथम लेखक डॉ. रेक्स मिशेल, जो आहार और खोपड़ी के आकार के बीच संबंध का अध्ययन करते हैं, ने समझाया कि प्लैकोडर्म्स में मनुष्यों सहित अधिकांश जीवित कशेरुकियों की तरह एकल निचली जबड़े की हड्डी नहीं थी। इसके बजाय, उनके जबड़े उपास्थि द्वारा समर्थित जोड़ीदार अस्थि-प्लेटों से बने थे, और उन प्लेटों की काटने वाली सतहें चौड़े कुचलने वाले मंचों से लेकर दाँत जैसी संरचनाओं से युक्त तीखे काटने वाले किनारों तक फैली थीं।

यही विविधता इस समूह को अध्ययन योग्य बनाती है। चूँकि उनकी शारीरिक रचना को किसी एकल जबड़े की हड्डी ने सीमित नहीं किया, प्लैकोडर्म्स लाखों वर्षों के विकास में कई प्रकार के यांत्रिक डिज़ाइनों का पता लगाने के लिए स्वतंत्र थे।

कंप्यूटर सिमुलेशन से प्राचीन काट का पुनर्निर्माण

यह पता लगाने के लिए कि ये डिज़ाइन व्यवहार में कैसे काम करते थे, शोधकर्ताओं ने परिमित तत्व विश्लेषण तकनीक को कंप्यूटर-आधारित सिमुलेशन और काटने वाली सतहों के त्रि-आयामी विश्लेषण के साथ जोड़ा। इंजीनियरिंग से लिया गया परिमित तत्व विश्लेषण किसी संरचना को कई छोटे टुकड़ों में विभाजित करता है और यह मॉडल करता है कि बल उसमें कैसे यात्रा करते हैं — यह परीक्षण के लिए उपयुक्त दृष्टिकोण है कि कोई जबड़ा कठोर खोल वाले शिकार को तोड़ने के दबावों को झेल सकता है या नहीं।

इन उपकरणों का उपयोग करते हुए, टीम ने आठ प्लैकोडर्म प्रजातियों के भोजन-व्यवहार का पुनर्निर्माण किया, और यह चित्र बनाया कि प्रागैतिहासिक ऑस्ट्रेलिया के समुद्री पारिस्थितिक तंत्रों में प्रत्येक ने भोजन को कैसे संभाला होगा।

परिणाम शोधकर्ताओं द्वारा अपेक्षित पैटर्न से मेल नहीं खाए। इस काम में शामिल एआरसी फ्यूचर फेलो डॉ. एलिस क्लेमेंट ने कहा कि कठोर भोजन खाने वाले जानवर आमतौर पर मज़बूत जबड़े और चौड़ी, चपटी कुचलने वाली सतहें विकसित करते हैं। उन्होंने कहा कि इस विश्लेषण में यह अपेक्षा सामने नहीं आई — बड़ी प्रजातियों ने मज़बूत चपटी प्लेटों के बजाय भेदने वाले उपकरणों में निवेश किया था।

कठोर भोजन खाने वालों में एक अप्रत्याशित पैटर्न

यह असंगति महत्वपूर्ण है क्योंकि यह इस सुव्यवस्थित नियम को जटिल बनाती है कि आहार शारीरिक रचना को कैसे आकार देता है। यदि कठोर भोजन के विशेषज्ञ आमतौर पर एक ही मज़बूत, चपटे शीर्ष वाले जबड़े के डिज़ाइन पर अभिसरित होते हैं, तो प्लैकोडर्म प्रवाल-समुदाय एक वास्तविक विकल्प प्रस्तुत करता है। कवच तोड़ने के एक ही इष्टतम समाधान के बजाय, यहाँ विकास ने आंशिक रूप से शरीर-आकार की रेखाओं पर विभाजित दो-मार्गीय प्रणाली उत्पन्न की।

पुनर्निर्मित काट यांत्रिकी के आधार पर एक संभावित व्याख्या यह है कि दोनों रणनीतियाँ भिन्न शिकार आकारों के लिए उपयुक्त थीं, न कि भिन्न शिकार कठोरता के लिए। छोटी मछलियाँ कुचलने वाली प्लेट से पूरे शिकार को निपटा सकती थीं। बड़ी मछलियों को उन कवचधारी जानवरों को अक्षम और विघटित करना था जो उनके निगलने की क्षमता से बड़े थे, और तीखी, दाँत जैसी संरचनाएँ उस उद्देश्य के लिए चौड़े दबाव से बेहतर थीं।

प्रारंभिक जबड़ा विशेषज्ञता की दुर्लभ झलक

क्लेमेंट प्लैकोडर्म्स को ऐसे समूह के रूप में वर्णित करती हैं जिन्होंने कशेरुकियों के प्रारंभिक विकास के दौरान जबड़े के आकारों और काटने वाले भागों की असाधारण श्रृंखला के साथ प्रयोग किया, जो उन्हें असामान्य रूप से मूल्यवान अध्ययन-विषय बनाता है। चूँकि वे स्वयं जबड़ों की उत्पत्ति के इतने निकट हैं, वे इस बात का प्रमाण संरक्षित करते हैं कि कैसे कुछ प्रारंभिक कशेरुकी मुँह के भाग विशिष्ट आहारों के लिए विशेषीकृत हुए — एक संक्रमण जिसे अन्यथा सीधे देखना कठिन है।

प्राचीन प्रवाल-भित्ति का परिवेश इस मूल्य को और बढ़ाता है। जीवाश्म एक समृद्ध समुद्री पारिस्थितिक तंत्र से आते हैं जो एक साथ कई प्लैकोडर्म प्रजातियों का समर्थन करता था, जिसका अर्थ है कि भिन्न भोजन-रणनीतियाँ विशाल समय-अंतरालों से अलग नहीं थीं। वे सह-अस्तित्व में थीं।

अध्ययन क्या रास्ते खोलता है

साइंटिफिक रिपोर्ट्स में प्रकाशित यह शोध जीवाश्म शारीरिक रचना को कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग के साथ जोड़ने के मूल्य को प्रदर्शित करता है। जबड़े की हड्डियों के पारंपरिक विवरण आकार तो बता सकते हैं, पर यांत्रिक प्रदर्शन नहीं; तनाव और विकृति के सिमुलेशन शोधकर्ताओं को यह परीक्षण करने देते हैं कि कोई दी गई संरचना वास्तव में विशिष्ट प्रकार के शिकार को कुचल, काट या भेद सकती है या नहीं।

इस संयोजन को आठ प्रजातियों पर लागू करने से एक ही प्राचीन प्रवाल-भित्ति पर आहार-विभाजन का प्रमाण मिला। यह आगे के प्रश्न भी उठाता है कि यह पैटर्न कितना व्यापक था, क्या ग्रह पर अन्यत्र प्लैकोडर्म्स ने भी इसी तरह अपनी भोजन-रणनीतियाँ विभाजित कीं, और कितनी विविधता उपलब्ध भोजन की कठोरता के बजाय शरीर के आकार से जुड़ी है।

जो स्पष्ट है वह यह है कि पहले जबड़े वाले कशेरुकी एक ही विकासवादी पथ पर अटके नहीं थे। एक ही वंश में, एक ही प्रवाल-भित्ति पर, लगभग 385 मिलियन वर्ष पूर्व, काटने की मशीनरी कम से कम दो कार्यशील डिज़ाइनों में विभाजित हुई — एक चूर-चूर करने के लिए बनी, दूसरी भेदने के लिए बनी।

मुख्य निष्कर्ष एक नज़र में

• प्लैकोडर्म्स 400 मिलियन वर्ष से भी अधिक पहले जबड़े और दाँत विकसित करने वाले पहले कशेरुकी थे।
• फ्लिंडर्स विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने आठ प्रजातियों का विश्लेषण किया जो लगभग 385 मिलियन वर्ष पूर्व आज के उत्तरी पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया में एक प्राचीन प्रवाल-भित्ति पर रहती थीं।
• छोटी प्रजातियाँ पूरे शिकार को चूर-चूर करने के लिए चौड़ी, चपटी कुचलने वाली प्लेटों का उपयोग करती थीं।
• बड़ी प्रजातियों ने निगलने के लिए बहुत बड़े कवचधारी शिकार को भेदने और तोड़ने के लिए हथियार जैसे दाँत विकसित किए।
• प्लैकोडर्म के जबड़े एकल निचली जबड़े की हड्डी से नहीं, बल्कि उपास्थि द्वारा समर्थित जोड़ीदार अस्थि-प्लेटों से बने थे।
• भोजन यांत्रिकी के पुनर्निर्माण के लिए परिमित तत्व विश्लेषण, कंप्यूटर सिमुलेशन और 3डी सतह विश्लेषण को संयोजित किया गया।

यह लेख Phys.org की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।