పురాతన కవచ చేపలు ఆహారాన్ని నలగ్గొట్టడానికి రెండు విధాలుగా పరిణామం చెందాయని శిలాజాలు చూపుతున్నాయి

దవడలు మరియు దంతాలతో కూడిన మొదటి వెన్నెముక జంతువులు

400 మిలియన్ సంవత్సరాలకు పైగా క్రితం, ప్లాకోడెర్మ్‌లు — ఎముక పలకలతో శరీరం కప్పబడిన కవచ చేపలు — భూమిపై దవడలు మరియు దంతాలను అభివృద్ధి చేసిన మొదటి వెన్నెముక జంతువులుగా నిలిచాయి. ఈ పరిణామ మైలురాయి డైనోసార్ల కంటే వందల మిలియన్ సంవత్సరాల ముందు జరిగింది, మరియు మనుషులతో సహా తరువాత వచ్చిన దాదాపు ప్రతి కరిచే, నమిలే మరియు మింగే జంతువుకు ఇది వేదికను సిద్ధం చేసింది.

ఫ్లిండర్స్ విశ్వవిద్యాలయం నుండి వచ్చిన ఒక కొత్త అధ్యయనం ఇప్పుడు ఈ పురాతన వేటాడే జంతువుల సమూహం తమ నోళ్లను వాస్తవంగా ఎలా ఉపయోగించాయో పునర్నిర్మించింది. ఈ రోజు ఉత్తర పశ్చిమ ఆస్ట్రేలియాలో ఉన్న ప్రాంతాన్ని ఒకప్పుడు కప్పి ఉన్న పురాతన పగడపు దిబ్బ నుండి లభించిన శిలాజాలతో పనిచేస్తూ, సుమారు 385 మిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం జీవించిన ప్లాకోడెర్మ్‌లు ఎదురుతిరిగే ఆహారాన్ని ఎదుర్కోవడానికి ఒకటి కాదు, రెండు వేర్వేరు పరిష్కారాలను ఎంచుకున్నాయని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు.

కవచాన్ని ఛేదించడానికి రెండు వ్యూహాలు

కేంద్ర పరిశోధన ఫలితం ఏమిటంటే, వేర్వేరు పరిమాణాల జాతుల మధ్య ఆహార తీసుకునే పరికరాలలో ఒక విభజన ఉంది. అధ్యయనంలో పరిశీలించిన చిన్న ప్లాకోడెర్మ్‌లు ఒకే కాటులో మొత్తం ఆహారాన్ని పొడిచేయగల విశాలమైన, చదునైన నలగ్గొట్టే పలకలపై ఆధారపడ్డాయి. పెద్ద జాతులు పూర్తిగా భిన్నమైన మార్గాన్ని తీసుకున్నాయి, మింగడానికి చాలా పెద్దవిగా ఉన్న పెంకులు మరియు కవచం ఉన్న జంతువులను గుచ్చడానికి మరియు ముక్కలు చేయడానికి సామర్థ్యం ఉన్న ఆయుధం లాంటి దంతాలను అభివృద్ధి చేశాయి.

రెండు విధానాలూ ఒకే ప్రాథమిక సమస్యను పరిష్కరించాయి — లోపలి మృదువైన కణజాలాన్ని చేరుకోవడానికి కఠినమైన బాహ్య పొరను ఛేదించడం — కానీ శరీర నిర్మాణ సంబంధిత పరిష్కారాలు ఒకటిలా కనిపించవు. ఒకటి నలగ్గొట్టే ప్రెస్. మరొకటి గుచ్చే పరికరాల సమూహం.

ఒకే ఎముకలతో కాకుండా జత పలకలతో నిర్మితమైన దవడలు

ప్లాకోడెర్మ్ ఆహార తీసుకునే విధానాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి ఆధునిక జంతువుల నుండి తీసుకున్న ఊహలను పక్కన పెట్టాలి. ఆహారం మరియు పుర్రె ఆకృతి మధ్య సంబంధాన్ని అధ్యయనం చేసే ప్రధాన రచయిత డాక్టర్ రెక్స్ మిచెల్ వివరించినట్లుగా, మనుషులతో సహా చాలా జీవించి ఉన్న వెన్నెముక జంతువులలా ప్లాకోడెర్మ్‌లకు ఒకే కింది దవడ ఎముక ఉండేది కాదు. బదులుగా, వాటి దవడలు మృదులాస్థితో ఆధారం పొందిన జత ఎముక పలకలతో కూడి ఉండేవి, మరియు ఆ పలకల కరిచే ఉపరితలాలు విశాలమైన నలగ్గొట్టే వేదికల నుండి దంతం లాంటి నిర్మాణాలతో కూడిన పదునైన కోత అంచుల వరకు విస్తరించి ఉండేవి.

ఆ వైవిధ్యమే ఈ సమూహాన్ని అధ్యయనం చేయదగినదిగా చేసింది. వాటి శరీర నిర్మాణాన్ని నియంత్రించే ఒకే దవడ ఎముక లేకపోవడంతో, ప్లాకోడెర్మ్‌లు మిలియన్ల సంవత్సరాల పరిణామంలో అనేక రకాల యాంత్రిక నమూనాలను అన్వేషించడానికి స్వేచ్ఛ పొందాయి.

కంప్యూటర్ అనుకరణలతో పురాతన కాటును పునర్నిర్మించడం

ఆ నమూనాలు ఆచరణలో ఎలా పనిచేశాయో తెలుసుకోవడానికి, పరిశోధకులు ఫైనైట్ ఎలిమెంట్ అనాలిసిస్ పద్ధతిని కంప్యూటర్ ఆధారిత అనుకరణలు మరియు కరిచే ఉపరితలాల త్రీ-డైమెన్షనల్ విశ్లేషణతో కలిపారు. ఇంజినీరింగ్ నుండి తీసుకున్న ఫైనైట్ ఎలిమెంట్ అనాలిసిస్, ఒక నిర్మాణాన్ని అనేక చిన్న ముక్కలుగా విభజించి, వాటి ద్వారా శక్తులు ఎలా ప్రయాణిస్తాయో నమూనా చేస్తుంది — కఠినమైన పెంకుల ఆహారాన్ని పగులగొట్టే ఒత్తిడిని ఒక దవడ తట్టుకోగలదా అని పరీక్షించడానికి ఇది బాగా సరిపోయే విధానం.

ఈ సాధనాలను ఉపయోగించి, బృందం ఎనిమిది ప్లాకోడెర్మ్ జాతుల ఆహార తీసుకునే ప్రవర్తనను పునర్నిర్మించింది, చరిత్రపూర్వ ఆస్ట్రేలియా సముద్ర పర్యావరణ వ్యవస్థలలో ప్రతి ఒక్కటి ఆహారాన్ని ఎలా నిర్వహించి ఉండేదో ఒక చిత్రాన్ని రూపొందించింది.

ఫలితాలు పరిశోధకులు ఊహించిన నమూనాతో సరిపోలలేదు. ఈ పనిలో పాల్గొన్న ARC ఫ్యూచర్ ఫెలో డాక్టర్ ఆలిస్ క్లెమెంట్ గమనించినట్లుగా, కఠినమైన ఆహారాన్ని తినే జంతువులు సాధారణంగా బలమైన దవడలు మరియు విశాలమైన, చదునైన నలగ్గొట్టే ఉపరితలాలను అభివృద్ధి చేస్తాయి. ఆ ఆశించిన ఫలితం ఈ విశ్లేషణలో రాలేదని ఆమె అన్నారు — పెద్ద జాతులు బలోపేతం చేసిన చదునైన పలకలలో కాకుండా గుచ్చే పరికరాలలో పెట్టుబడి పెట్టాయి.

కఠిన ఆహారం తినే జంతువులలో ఊహించని నమూనా

ఈ వ్యత్యాసం ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే ఇది ఆహారం శరీర నిర్మాణాన్ని ఎలా రూపొందిస్తుంది అనే స్పష్టమైన నియమాన్ని క్లిష్టతరం చేస్తుంది. కఠిన ఆహార నిపుణులు సాధారణంగా ఒకే రకమైన దృఢమైన, చదునైన పైభాగం ఉన్న దవడ నమూనాపై కలుస్తుంటే, ప్లాకోడెర్మ్ పగడపు దిబ్బ సమాజం నిజమైన ప్రత్యామ్నాయాన్ని సూచిస్తుంది. కవచాన్ని పగులగొట్టడానికి ఒకే ఉత్తమ పరిష్కారం కాకుండా, ఇక్కడ పరిణామం శరీర పరిమాణ రేఖల వెంట కొంతవరకు విభజించబడిన రెండు-మార్గ వ్యవస్థను ఉత్పత్తి చేసింది.

పునర్నిర్మించిన కాటు యాంత్రికత ఆధారంగా ఒక సమంజసమైన వ్యాఖ్యానం ఏమిటంటే, ఆ రెండు వ్యూహాలు వేర్వేరు ఆహార కాఠిన్యం కంటే వేర్వేరు ఆహార పరిమాణాలకు సరిపోయాయి. చిన్న చేపలు నలగ్గొట్టే పలకతో మొత్తం బాధితులను మట్టుబెట్టగలవు. పెద్ద చేపలు తాము మింగగలిగే దానికంటే మించిన కవచం ఉన్న జంతువులను నిర్వీర్యం చేయాల్సి వచ్చింది మరియు ముక్కలు చేయాల్సి వచ్చింది, మరియు పదునైన, దంతం లాంటి నిర్మాణాలు విశాలమైన ప్రెస్ కంటే ఆ ప్రయోజనానికి బాగా సరిపోయాయి.

ప్రారంభ దవడ ప్రత్యేకతల్లోకి అరుదైన కిటికీ

వెన్నెముక జంతువుల ప్రారంభ పరిణామంలో ప్లాకోడెర్మ్‌లు అసాధారణమైన దవడ ఆకృతులు మరియు కరిచే భాగాల శ్రేణితో ప్రయోగాలు చేశాయని క్లెమెంట్ వివరిస్తారు, ఇది వాటిని అసాధారణంగా విలువైన కేస్ స్టడీగా చేస్తుంది. అవి దవడల మూలానికి చాలా దగ్గరగా ఉన్నందున, కొన్ని ప్రారంభ వెన్నెముక జంతువుల నోటి భాగాలు నిర్దిష్ట ఆహారాలకు ఎలా ప్రత్యేకత పొందాయనే దానికి సంబంధించిన ఆధారాలను అవి భద్రపరుస్తాయి — ఈ పరివర్తనను నేరుగా గమనించడం లేకపోతే కష్టం.

పురాతన పగడపు దిబ్బ వాతావరణం ఆ విలువను పెంచుతుంది. శిలాజాలు ఒకేసారి అనేక ప్లాకోడెర్మ్ జాతులకు ఆధారమిచ్చిన సమృద్ధిగల సముద్ర పర్యావరణ వ్యవస్థ నుండి వచ్చాయి, అంటే వేర్వేరు ఆహార వ్యూహాలు విస్తారమైన కాల వ్యవధులతో వేరు చేయబడలేదు. అవి సహజీవనం చేశాయి.

అధ్యయనం ఏమి తెరుస్తుంది

సైంటిఫిక్ రిపోర్ట్స్‌లో ప్రచురించబడిన ఈ పరిశోధన, శిలాజ శరీర నిర్మాణాన్ని గణనాత్మక నమూనాతో జోడించడం యొక్క విలువను ప్రదర్శిస్తుంది. దవడ ఎముకల సాంప్రదాయ వివరణలు ఆకృతిని వెల్లడించగలవు కానీ యాంత్రిక పనితీరును కాదు; ఒత్తిడి మరియు వికృతి అనుకరణలు ఇచ్చిన నిర్మాణం నిర్దిష్ట రకాల ఆహారాన్ని వాస్తవికంగా నలగ్గొట్టగలదా, కోయగలదా లేదా గుచ్చగలదా అని పరిశోధకులు పరీక్షించడానికి అనుమతిస్తాయి.

ఆ కలయికను ఎనిమిది జాతులకు వర్తింపజేయడం ఒకే పురాతన పగడపు దిబ్బపై ఆహార విభజనకు సంబంధించిన ఆధారాలను ఉత్పత్తి చేసింది. ఈ నమూనా ఎంత విస్తృతంగా ఉంది, ప్రపంచంలోని ఇతర ప్రాంతాలలోని ప్లాకోడెర్మ్‌లు ఇలాంటి రేఖల వెంట తమ ఆహార వ్యూహాలను విభజించాయా, మరియు ఈ వైవిధ్యంలో ఎంత భాగం అందుబాటులో ఉన్న ఆహార కాఠిన్యం కంటే శరీర పరిమాణానికి సంబంధించినది అనే అనుసరణ ప్రశ్నలను కూడా ఇది లేవనెత్తుతుంది.

స్పష్టమైన విషయం ఏమిటంటే, మొదటి దవడలు ఉన్న వెన్నెముక జంతువులు ఒకే పరిణామ మార్గంలో చిక్కుకోలేదు. ఒకే వంశంలో, ఒకే పగడపు దిబ్బపై, సుమారు 385 మిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం, కరిచే యంత్రాంగం కనీసం రెండు పనిచేసే నమూనాలుగా విభజించబడింది — ఒకటి పొడిచేయడానికి నిర్మించబడింది, మరొకటి గుచ్చడానికి నిర్మించబడింది.

ముఖ్యమైన పరిశోధనలు ఒక చూపులో

• 400 మిలియన్ సంవత్సరాలకు పైగా క్రితం దవడలు మరియు దంతాలను అభివృద్ధి చేసిన మొదటి వెన్నెముక జంతువులు ప్లాకోడెర్మ్‌లు.
• ఇప్పుడు ఉత్తర పశ్చిమ ఆస్ట్రేలియాలో ఉన్న ప్రాంతంలోని పురాతన పగడపు దిబ్బపై సుమారు 385 మిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం జీవించిన ఎనిమిది జాతులను ఫ్లిండర్స్ విశ్వవిద్యాలయం పరిశోధకులు విశ్లేషించారు.
• చిన్న జాతులు మొత్తం ఆహారాన్ని పొడిచేయడానికి విశాలమైన, చదునైన నలగ్గొట్టే పలకలను ఉపయోగించాయి.
• పెద్ద జాతులు మింగడానికి చాలా పెద్దవిగా ఉన్న కవచం ఉన్న ఆహారాన్ని గుచ్చడానికి మరియు ముక్కలు చేయడానికి ఆయుధం లాంటి దంతాలను అభివృద్ధి చేశాయి.
• ప్లాకోడెర్మ్ దవడలు ఒకే కింది దవడ ఎముకతో కాకుండా మృదులాస్థితో ఆధారం పొందిన జత ఎముక పలకలతో నిర్మితమయ్యాయి.
• ఆహార తీసుకునే యాంత్రికతను పునర్నిర్మించడానికి ఫైనైట్ ఎలిమెంట్ అనాలిసిస్, కంప్యూటర్ అనుకరణలు మరియు 3D ఉపరితల విశ్లేషణ కలిపి ఉపయోగించబడ్డాయి.

ఈ వ్యాసం Phys.org నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.