प्राचीन चिलखतधारी माशांनी शिकार चिरडण्यासाठी दोन मार्ग विकसित केले, जीवाश्म दर्शवतात

जबडे आणि दात असलेले पहिले कशेरुकी

४० कोटी वर्षांपूर्वी, प्लॅकोडर्म्स — हाडांच्या पट्ट्यांमध्ये बंदिस्त शरीर असलेले चिलखतधारी मासे — पृथ्वीवरील जबडे आणि दात विकसित करणारे पहिले कशेरुकी बनले. हा उत्क्रांतीचा टप्पा डायनोसॉरपेक्षा शेकडो कोटी वर्षांपूर्वीचा आहे, आणि त्याने माणसासह पुढे आलेल्या जवळपास प्रत्येक चावणाऱ्या, चर्वण करणाऱ्या आणि गिळणाऱ्या प्राण्यासाठी पाया घातला.

फ्लिंडर्स विद्यापीठाच्या नवीन अभ्यासाने आता या प्राचीन भक्षकांचा एक गट प्रत्यक्षात आपले तोंड कसे वापरत होता याची पुनर्रचना केली आहे. आजच्या उत्तर पश्चिम ऑस्ट्रेलियाचा भाग व्यापलेल्या प्राचीन प्रवाळखडकातील जीवाश्मांवर काम करताना, संशोधकांना आढळले की सुमारे ३८.५ कोटी वर्षांपूर्वी जगणाऱ्या प्लॅकोडर्म्सनी प्रतिकार करणाऱ्या शिकारीशी सामना करण्यासाठी एक नव्हे तर दोन वेगळे उपाय स्वीकारले होते.

चिलखत फोडण्यासाठी दोन रणनीती

मुख्य निष्कर्ष म्हणजे वेगवेगळ्या आकाराच्या प्रजातींमध्ये आहार-साधनांमधील फरक. अभ्यासात तपासलेल्या लहान प्लॅकोडर्म्सनी एकाच चावणीत संपूर्ण शिकार चूर्ण करू शकणाऱ्या रुंद, सपाट चिरडणाऱ्या पट्ट्यांवर अवलंबून होते. मोठ्या प्रजातींनी पूर्णपणे वेगळा मार्ग घेतला, आणि गिळण्यासाठी खूप मोठ्या असलेल्या कवचधारी व चिलखतधारी प्राण्यांना भेदून तुकडे करू शकणारे शस्त्रासारखे दात विकसित केले.

दोन्ही पद्धतींनी एकच मूलभूत समस्या सोडवली — कठीण बाह्य आवरणातून आतल्या मऊ ऊतींपर्यंत पोहोचणे — पण शरीररचनात्मक उत्तरे अजिबात सारखी दिसत नाहीत. एक दळणारा दाब आहे. दुसरे भेदणारी हत्यारे आहेत.

एकच हाड नव्हे, जोडीदार पट्ट्यांपासून बनलेले जबडे

प्लॅकोडर्म्सचे आहार समजून घेण्यासाठी आधुनिक प्राण्यांवरून घेतलेल्या गृहीतकांना बाजूला ठेवावे लागते. आहार आणि कवटीचा आकार यांतील संबंधांचा अभ्यास करणारे प्रथम लेखक डॉ. रेक्स मिचेल यांनी स्पष्ट केल्याप्रमाणे, माणसांसह बहुतेक सध्याच्या कशेरुकींप्रमाणे प्लॅकोडर्म्समध्ये एकच खालचे जबड्याचे हाड नव्हते. त्याऐवजी, त्यांचे जबडे कूर्चेने आधारित जोडीदार हाडांच्या पट्ट्यांपासून बनलेले होते, आणि त्या पट्ट्यांचे चावण्याचे पृष्ठभाग रुंद चिरडणाऱ्या व्यासपीठांपासून दातासारख्या रचनांनी रेखलेल्या तीक्ष्ण कापणाऱ्या कडांपर्यंत विविध प्रकारचे होते.

हीच विविधता या गटाला अभ्यासासाठी योग्य बनवते. एकच जबड्याचे हाड त्यांच्या शरीररचनेला बांधणारे नसल्याने, प्लॅकोडर्म्स कोट्यवधी वर्षांच्या उत्क्रांतीत विविध यांत्रिक रचना शोधण्यास मोकळे होते.

संगणकीय अनुकरणांद्वारे प्राचीन चावणीची पुनर्रचना

त्या रचना प्रत्यक्षात कशा काम करत होत्या हे शोधण्यासाठी, संशोधकांनी मर्यादित घटक विश्लेषण तंत्र संगणक-आधारित अनुकरणांसोबत आणि चावण्याच्या पृष्ठभागांच्या त्रिमितीय विश्लेषणासोबत एकत्र केले. अभियांत्रिकीतून घेतलेले मर्यादित घटक विश्लेषण एका रचनेचे अनेक लहान तुकड्यांत विभाजन करते आणि त्यातून बल कसे प्रवास करतात याचे प्रतिरूप तयार करते — कठीण कवच असलेल्या शिकारीचे कवच फोडण्याचा ताण जबडा सहन करू शकतो का हे तपासण्यासाठी ही पद्धत उत्तम आहे.

ही साधने वापरून, संघाने आठ प्लॅकोडर्म प्रजातींच्या आहार-वर्तनाची पुनर्रचना केली, आणि प्रागैतिहासिक ऑस्ट्रेलियाच्या सागरी परिसंस्थांमध्ये प्रत्येक प्रजाती अन्न कसे हाताळत असेल याचे चित्र तयार केले.

निकाल संशोधकांनी अपेक्षित धरलेल्या नमुन्याशी जुळले नाहीत. या कामात सहभागी असलेल्या एआरसी फ्यूचर फेलो डॉ. अॅलिस क्लेमेंट यांनी नमूद केले की कठीण अन्न खाणाऱ्या प्राण्यांमध्ये सामान्यतः अधिक मजबूत जबडे आणि रुंद, सपाट चिरडणारे पृष्ठभाग विकसित होतात. ती अपेक्षा, त्या म्हणाल्या, या विश्लेषणात आढळली नाही — मोठ्या प्रजातींनी मजबूत सपाट पट्ट्यांऐवजी भेदक साधनांमध्ये गुंतवणूक केली होती.

कठीण अन्न खाणाऱ्यांमधील अनपेक्षित नमुना

हा फरक महत्त्वाचा आहे कारण तो आहार शरीररचना कशी घडवतो या सुटसुटीत नियमाला गुंतागुंतीचा बनवतो. जर कठीण अन्नाचे तज्ञ सामान्यतः त्याच मजबूत, सपाट वरच्या जबड्याच्या रचनेकडे झुकत असतील, तर प्लॅकोडर्म प्रवाळखडक समुदाय हा खरा पर्याय दर्शवतो. चिलखत फोडण्यासाठी एकच सर्वोत्तम उपाय नाही, तर येथे उत्क्रांतीने अंशतः शरीर-आकाराच्या रेषेवर विभागलेली दोन-मार्गी प्रणाली निर्माण केली.

पुनर्रचित चावणी यंत्रणेवर आधारित एक संभाव्य अर्थ असा की या दोन रणनीती वेगवेगळ्या शिकार-आकारांसाठी योग्य होत्या, वेगवेगळ्या शिकार-कठिणतेसाठी नव्हे. लहान मासे चिरडणाऱ्या पट्ट्याने संपूर्ण शिकार संपवू शकत होते. मोठ्या माशांना गिळू शकण्यापेक्षा मोठ्या असलेल्या चिलखतधारी प्राण्यांना निष्क्रिय करून तुकडे करणे आवश्यक होते, आणि त्या उद्देशासाठी रुंद दाबापेक्षा तीक्ष्ण, दातासारख्या रचना अधिक उपयुक्त ठरल्या.

प्रारंभिक जबडा-विशेषीकरणाची दुर्मीळ खिडकी

क्लेमेंट प्लॅकोडर्म्सचे वर्णन कशेरुकींच्या प्रारंभिक उत्क्रांतीदरम्यान जबड्यांचे आकार आणि चावण्याचे भाग यांच्या असाधारण श्रेणीसह प्रयोग करणारे असे करतात, ज्यामुळे ते असामान्यपणे मौल्यवान अभ्यास-विषय बनतात. ते जबड्यांच्या उगमाच्या इतके जवळ असल्याने, काही अगदी प्रारंभिक कशेरुकी तोंडाचे भाग विशिष्ट आहारांसाठी कसे विशेषीकृत झाले याचा पुरावा ते जतन करतात — अन्यथा थेट निरीक्षण करणे कठीण असलेला संक्रमण.

प्राचीन प्रवाळखडकाचे वातावरण या मूल्यात भर घालते. जीवाश्म एका समृद्ध सागरी परिसंस्थेतून आले आहेत जी एकाच वेळी अनेक प्लॅकोडर्म प्रजातींना आधार देत होती, म्हणजे वेगवेगळ्या आहार-रणनीती काळाच्या प्रचंड अंतरांनी विभागलेल्या नव्हत्या. त्या सहअस्तित्वात होत्या.

अभ्यासाने काय दारे उघडली

सायंटिफिक रिपोर्ट्समध्ये प्रकाशित हे संशोधन जीवाश्म शरीररचना आणि संगणकीय प्रतिरूपण यांची जोडी किती उपयुक्त आहे हे दर्शवते. जबड्याच्या हाडांचे पारंपरिक वर्णन आकार उघड करू शकते पण यांत्रिक कार्यक्षमता नाही; ताण-तणावाचे अनुकरण संशोधकांना दिलेली रचना विशिष्ट प्रकारची शिकार प्रत्यक्षात चिरडू, कापू किंवा भेदू शकते का हे तपासण्याची परवानगी देते.

हे संयोजन आठ प्रजातींना लागू केल्याने एकाच प्राचीन प्रवाळखडकावर आहार-विभाजनाचा पुरावा मिळाला. यामुळे हा नमुना किती व्यापक होता, पृथ्वीवरील इतरत्रच्या प्लॅकोडर्म्सनीही आपल्या आहार-रणनीती अशाच रेषांवर विभागल्या का, आणि ही विविधता उपलब्ध अन्नाच्या कठिणतेपेक्षा शरीर-आकाराकडे किती परत जाते याबद्दल पुढील प्रश्नही उपस्थित होतात.

स्पष्ट असलेली गोष्ट म्हणजे पहिले जबडे असलेले कशेरुकी एकाच उत्क्रांती-मार्गावर अडकले नव्हते. एका वंशावळीत, एका प्रवाळखडकावर, सुमारे ३८.५ कोटी वर्षांपूर्वी, चावण्याचे यंत्र कमीत कमी दोन कार्यरत रचनांमध्ये फुटले — एक चूर्ण करण्यासाठी बांधलेली, दुसरी भेदण्यासाठी बांधलेली.

एका दृष्टिक्षेपात मुख्य निष्कर्ष

• प्लॅकोडर्म्स हे ४० कोटी वर्षांपूर्वी जबडे आणि दात विकसित करणारे पहिले कशेरुकी होते.
• फ्लिंडर्स विद्यापीठाच्या संशोधकांनी आजच्या उत्तर पश्चिम ऑस्ट्रेलियातील प्राचीन प्रवाळखडकावर सुमारे ३८.५ कोटी वर्षांपूर्वी जगलेल्या आठ प्रजातींचे विश्लेषण केले.
• लहान प्रजाती संपूर्ण शिकार चूर्ण करण्यासाठी रुंद, सपाट चिरडणारे पट्टे वापरत होत्या.
• मोठ्या प्रजातींनी गिळण्यासाठी खूप मोठ्या असलेल्या चिलखतधारी शिकारीला भेदून तुकडे करण्यासाठी शस्त्रासारखे दात विकसित केले.
• प्लॅकोडर्म जबडे एकच खालचे जबड्याचे हाड नव्हे, तर कूर्चेने आधारित जोडीदार हाडांच्या पट्ट्यांपासून बनलेले होते.
• आहार-यंत्रणेची पुनर्रचना करण्यासाठी मर्यादित घटक विश्लेषण, संगणकीय अनुकरणे आणि त्रिमितीय पृष्ठभाग विश्लेषण एकत्र वापरले गेले.

हा लेख फिज.ऑर्गच्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.