பழங்கால கவச மீன்கள் இரண்டு வழிகளில் இரையை நசுக்க பரிணமித்தன, புதைபடிவங்கள் காட்டுகின்றன

தாடைகள் மற்றும் பற்கள் கொண்ட முதல் முதுகெலும்புகள்

400 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, பிளாகோடெர்ம்கள் — எலும்புத் தட்டுகளால் சூழப்பட்ட கவச மீன்கள் — பூமியில் தாடைகள் மற்றும் பற்களை உருவாக்கிய முதல் முதுகெலும்புகளாக மாறின. அந்தப் பரிணாம மைல்கல் டைனோசர்களை விட நூற்றுக்கணக்கான மில்லியன் ஆண்டுகள் முந்தையது, மேலும் அது மனிதர்கள் உட்பட பின்வந்த கடிக்கும், மெல்லும், விழுங்கும் விலங்குகள் அனைத்திற்கும் அடித்தளத்தை அமைத்தது.

ஃப்ளின்டர்ஸ் பல்கலைக்கழகத்தின் ஒரு புதிய ஆய்வு, இந்தப் பழங்கால வேட்டையாடிகளின் குழு ஒன்று தங்கள் வாய்களை எவ்வாறு பயன்படுத்தியது என்பதை மீண்டும் கட்டமைத்துள்ளது. இன்றைய வடமேற்கு ஆஸ்திரேலியாவை முன்பு மூடியிருந்த ஒரு பழங்கால பவளத்திட்டின் புதைபடிவங்களுடன் பணியாற்றிய ஆய்வாளர்கள், சுமார் 385 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு வாழ்ந்த பிளாகோடெர்ம்கள் எதிர்த்துப் போராடும் இரையைக் கையாள ஒன்றல்ல, இரண்டு தனித்தனி தீர்வுகளைத் தேர்ந்தெடுத்திருந்தன எனக் கண்டறிந்தனர்.

கவசத்தை உடைக்க இரண்டு உத்திகள்

மையக் கண்டுபிடிப்பு, வெவ்வேறு அளவுகளிலான இனங்களுக்கு இடையே உணவு உபகரணங்களில் ஏற்பட்ட பிளவாகும். ஆய்வில் ஆராயப்பட்ட சிறிய பிளாகோடெர்ம்கள், ஒரே கடியில் முழு இரையையும் நசுக்கக்கூடிய அகலமான, தட்டையான நசுக்கும் தட்டுகளைச் சார்ந்திருந்தன. பெரிய இனங்கள் முற்றிலும் வேறு பாதையை எடுத்து, விழுங்க முடியாத அளவுக்குப் பெரிய ஓட்டு மற்றும் கவச விலங்குகளைத் துளைத்து உடைக்கக்கூடிய ஆயுதம் போன்ற பற்களைப் பரிணமித்தன.

இரண்டு அணுகுமுறைகளும் ஒரே அடிப்படைப் பிரச்சினையைத் தீர்த்தன — உள்ளேயுள்ள மென்மையான திசுக்களை அடைய கடினமான வெளிப்புறத்தை ஊடுருவுவது — ஆனால் உடற்கூறியல் பதில்கள் ஒன்றுபோல் தெரியவில்லை. ஒன்று அரைக்கும் அழுத்தி. மற்றொன்று துளைக்கும் கருவிகளின் தொகுப்பு.

ஒற்றை எலும்புகளால் அல்ல, இணை தட்டுகளால் கட்டப்பட்ட தாடைகள்

பிளாகோடெர்ம்களின் உணவூட்டத்தைப் புரிந்துகொள்ள, நவீன விலங்குகளிலிருந்து எடுக்கப்பட்ட அனுமானங்களை ஒதுக்க வேண்டும். உணவுக்கும் மண்டை ஓட்டு வடிவத்திற்கும் இடையிலான உறவை ஆய்வு செய்யும் முதல் ஆசிரியர் டாக்டர் ரெக்ஸ் மிட்செல் விளக்கியபடி, மனிதர்கள் உட்பட பெரும்பாலான வாழும் முதுகெலும்புகளைப் போல பிளாகோடெர்ம்களுக்கு ஒற்றைக் கீழ்த் தாடை எலும்பு இல்லை. மாறாக, அவற்றின் தாடைகள் குருத்தெலும்பால் தாங்கப்பட்ட இணை எலும்புத் தட்டுகளால் கூட்டப்பட்டிருந்தன, மேலும் அந்தத் தட்டுகளின் கடிக்கும் மேற்பரப்புகள் அகலமான நசுக்கும் தளங்கள் முதல் பல் போன்ற அமைப்புகளால் வரிசையிடப்பட்ட கூர்மையான வெட்டும் விளிம்புகள் வரை வேறுபட்டன.

அந்த வேறுபாடுதான் இந்தக் குழுவை ஆய்வு செய்யத் தகுந்ததாக்கியது. எந்த ஒற்றைத் தாடை எலும்பும் அவற்றின் உடற்கூறியலைக் கட்டுப்படுத்தாததால், பிளாகோடெர்ம்கள் மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகள் பரிணாமத்தில் பரந்த அளவிலான இயந்திர வடிவமைப்புகளை ஆராய சுதந்திரமாக இருந்தன.

கணினி உருவகப்படுத்துதல்கள் மூலம் பழங்காலக் கடியை மீண்டும் கட்டமைத்தல்

அந்த வடிவமைப்புகள் நடைமுறையில் எவ்வாறு செயல்பட்டன என்பதைக் கண்டறிய, ஆய்வாளர்கள் ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட உறுப்பு பகுப்பாய்வு நுட்பத்தை கணினி அடிப்படையிலான உருவகப்படுத்துதல்கள் மற்றும் கடிக்கும் மேற்பரப்புகளின் முப்பரிமாண பகுப்பாய்வுடன் இணைத்தனர். பொறியியலிலிருந்து கடன் வாங்கப்பட்ட வரையறுக்கப்பட்ட உறுப்பு பகுப்பாய்வு, ஒரு கட்டமைப்பை பல சிறிய துண்டுகளாகப் பிரித்து, விசைகள் அதன் வழியாக எவ்வாறு பயணிக்கின்றன என்பதை மாதிரியாக்குகிறது — கடினமான ஓட்டு இரையை உடைக்கும் அழுத்தங்களை ஒரு தாடை தாங்குமா என்பதைச் சோதிக்க ஏற்ற அணுகுமுறை.

இந்தக் கருவிகளைப் பயன்படுத்தி, குழு எட்டு பிளாகோடெர்ம்கள் இனங்களின் உணவூட்ட நடத்தையை மீண்டும் கட்டமைத்து, வரலாற்றுக்கு முந்தைய ஆஸ்திரேலியாவின் கடல் சூழல்களில் ஒவ்வொன்றும் உணவை எவ்வாறு கையாண்டிருக்கும் என்பதற்கான படத்தை உருவாக்கியது.

முடிவுகள் ஆய்வாளர்கள் எதிர்பார்த்த முறையுடன் பொருந்தவில்லை. இந்தப் பணியில் ஈடுபட்ட ARC எதிர்கால ஆய்வாளர் டாக்டர் ஆலிஸ் கிளெமென்ட், கடினமான உணவுகளை உண்ணும் விலங்குகள் பொதுவாக வலுவான தாடைகளையும் அகலமான, தட்டையான நசுக்கும் மேற்பரப்புகளையும் பரிணமிக்கின்றன எனக் குறிப்பிட்டார். அந்த எதிர்பார்ப்பு, இந்தப் பகுப்பாய்வில் வெளிப்படவில்லை என்று அவர் கூறினார் — பெரிய இனங்கள் வலுவூட்டப்பட்ட தட்டையான தட்டுகளுக்குப் பதிலாக துளைக்கும் உபகரணங்களில் முதலீடு செய்திருந்தன.

கடின உணவு உண்ணிகளில் எதிர்பாராத முறை

இந்தப் பொருந்தாமை முக்கியமானது, ஏனெனில் இது உணவு உடற்கூறியலை எவ்வாறு வடிவமைக்கிறது என்பதற்கான ஒரு ஒழுங்கான விதியை சிக்கலாக்குகிறது. கடின உணவு நிபுணர்கள் பொதுவாக அதே வலுவான, தட்டையான உச்சி தாடை வடிவமைப்பில் ஒன்றிணைந்தால், பிளாகோடெர்ம்களின் பவளத்திட்டு சமூகம் ஒரு உண்மையான மாற்றீட்டைக் குறிக்கிறது. கவசத்தை உடைப்பதற்கான ஒரே உகந்த தீர்வுக்குப் பதிலாக, இங்கு பரிணாமம் உடல் அளவு வரிகளில் ஓரளவு பிரிக்கப்பட்ட இரண்டு பாதை அமைப்பை உருவாக்கியது.

மீண்டும் கட்டமைக்கப்பட்ட கடி இயக்கவியலை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு நம்பத்தகுந்த வாசிப்பு என்னவென்றால், இரண்டு உத்திகளும் வெவ்வேறு இரை கடினத்தன்மைக்கு அல்ல, வெவ்வேறு இரை அளவுகளுக்குப் பொருத்தமானவை. சிறிய மீன்கள் நசுக்கும் தட்டு மூலம் முழு இரையையும் ஒழிக்க முடிந்தது. பெரிய மீன்கள் தாங்கள் விழுங்கக்கூடியதை மிஞ்சிய கவச விலங்குகளை செயலிழக்கச் செய்து பிரிக்க வேண்டியிருந்தது, மேலும் கூர்மையான, பல் போன்ற அமைப்புகள் அந்த நோக்கத்திற்கு அகலமான அழுத்தியை விட சிறந்ததாக இருந்தன.

ஆரம்பகால தாடை சிறப்பாக்கத்திற்கான அரிய சாளரம்

முதுகெலும்புகளின் ஆரம்பகால பரிணாமத்தின் போது பிளாகோடெர்ம்கள் அசாதாரண அளவிலான தாடை வடிவங்கள் மற்றும் கடிக்கும் பகுதிகளைப் பரிசோதித்தன என்று கிளெமென்ட் விவரிக்கிறார், இது அவற்றை அசாதாரணமாக மதிப்புமிக்க ஒரு ஆய்வாக மாற்றுகிறது. அவை தாடைகளின் தோற்றத்திற்கு மிக அருகில் இருப்பதால், ஆரம்பகால முதுகெலும்பு வாய்ப்பகுதிகள் குறிப்பிட்ட உணவுகளுக்கு எவ்வாறு சிறப்பாக்கப்பட்டன என்பதற்கான ஆதாரங்களை அவை பாதுகாக்கின்றன — நேரடியாகக் கவனிக்க கடினமான ஒரு மாற்றம்.

பழங்கால பவளத்திட்டு அமைப்பு அந்த மதிப்பைக் கூட்டுகிறது. புதைபடிவங்கள் ஒரே நேரத்தில் பல பிளாகோடெர்ம் இனங்களைத் தாங்கிய ஒரு செழுமையான கடல் சூழலில் இருந்து வருகின்றன, அதாவது வெவ்வேறு உணவூட்ட உத்திகள் பெரும் கால இடைவெளிகளால் பிரிக்கப்படவில்லை. அவை ஒன்றாக வாழ்ந்தன.

ஆய்வு திறக்கும் விஷயங்கள்

Scientific Reports இதழில் வெளியிடப்பட்ட இந்த ஆய்வு, புதைபடிவ உடற்கூறியலை கணினி மாதிரியாக்கத்துடன் இணைப்பதன் மதிப்பை நிரூபிக்கிறது. தாடை எலும்புகளின் பாரம்பரிய விவரணைகள் வடிவத்தை வெளிப்படுத்தலாம், ஆனால் இயந்திர செயல்திறனை அல்ல; அழுத்தம் மற்றும் திரிபு உருவகப்படுத்துதல்கள், ஒரு குறிப்பிட்ட கட்டமைப்பு குறிப்பிட்ட வகை இரைகளை யதார்த்தமாக நசுக்க, வெட்ட, அல்லது துளைக்க முடியுமா என்பதை ஆய்வாளர்கள் சோதிக்க அனுமதிக்கின்றன.

அந்தக் கலவையை எட்டு இனங்களுக்குப் பயன்படுத்தியது ஒரே பழங்கால பவளத்திட்டில் உணவுப் பங்கீட்டிற்கான ஆதாரங்களை உருவாக்கியது. இந்த முறை எவ்வளவு பரவலாக இருந்தது, கிரகத்தின் மற்ற பகுதிகளில் உள்ள பிளாகோடெர்ம்கள் இதேபோன்ற வரிகளில் தங்கள் உணவூட்ட உத்திகளைப் பிரித்தனவா, மற்றும் கிடைக்கும் உணவின் கடினத்தன்மையை விட உடல் அளவுக்கே எவ்வளவு மாறுபாடு செல்கிறது என்பது பற்றிய தொடர் கேள்விகளையும் இது எழுப்புகிறது.

தெளிவாக இருப்பது என்னவென்றால், முதல் தாடை முதுகெலும்புகள் ஒரே பரிணாம பாதையில் சிக்கவில்லை. ஒரு வம்சாவளிக்குள், ஒரு பவளத்திட்டில், சுமார் 385 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, கடிக்கும் இயந்திரம் குறைந்தது இரண்டு வேலை செய்யும் வடிவமைப்புகளாகப் பிரிந்தது — ஒன்று நசுக்க கட்டப்பட்டது, மற்றொன்று துளைக்க கட்டப்பட்டது.

முக்கிய கண்டுபிடிப்புகள் ஒரு பார்வையில்

• பிளாகோடெர்ம்கள் 400 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு தாடைகள் மற்றும் பற்களைப் பரிணமித்த முதல் முதுகெலும்புகள்.
• ஃப்ளின்டர்ஸ் பல்கலைக்கழக ஆய்வாளர்கள் இன்றைய வடமேற்கு ஆஸ்திரேலியாவில் உள்ள ஒரு பழங்கால பவளத்திட்டில் சுமார் 385 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு வாழ்ந்த எட்டு இனங்களை பகுப்பாய்வு செய்தனர்.
• சிறிய இனங்கள் முழு இரையையும் நசுக்க அகலமான, தட்டையான நசுக்கும் தட்டுகளைப் பயன்படுத்தின.
• பெரிய இனங்கள் விழுங்க முடியாத அளவுக்குப் பெரிய கவச இரையைத் துளைத்து உடைக்க ஆயுதம் போன்ற பற்களைப் பரிணமித்தன.
• பிளாகோடெர்ம் தாடைகள் ஒற்றைக் கீழ்த் தாடை எலும்பால் அல்ல, குருத்தெலும்பால் தாங்கப்பட்ட இணை எலும்புத் தட்டுகளால் கட்டப்பட்டிருந்தன.
• உணவூட்ட இயக்கவியலை மீண்டும் கட்டமைக்க வரையறுக்கப்பட்ட உறுப்பு பகுப்பாய்வு, கணினி உருவகப்படுத்துதல்கள், மற்றும் 3D மேற்பரப்பு பகுப்பாய்வு இணைக்கப்பட்டன.

இந்தக் கட்டுரை Phys.org இன் செய்தியறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.