सार:
लंबे समय से, पेलियोन्टोलॉजिकल समुदाय आम तौर पर यह मानता रहा है कि शुरुआती टेट्रापोड्स ने अपने सिर को कंधों से अलग कर लिया और स्वतंत्र गर्दन विकसित की ताकि उनके सिर अधिक स्वतंत्र रूप से घूम सकें, जिससे पानी या जमीन पर शिकारियों से अधिक प्रभावी ढंग से शिकार किया जा सके और उनसे बचा जा सके। हालाँकि, एक नया अध्ययन इस परिकल्पना को चुनौती देता है जो दशकों से लोकप्रिय रही है: शुरुआती गर्दन वास्तव में काफी कठोर थीं, जिससे सिर को हिलने-डुलने के लिए बहुत सीमित जगह मिलती थी।
मछली में, पट्टियाँ सीधे खोपड़ी से जुड़ी होती हैं, इसलिए मछली अपने पूरे शरीर को केवल तभी घुमा सकती है जब वह बाएँ या दाएँ देखना चाहती हो। लगभग 380 मिलियन वर्ष पहले, कुछ जानवर जो पानी से ज़मीन की ओर संक्रमण कर रहे थे, उनके शरीर से अलग गर्दनें विकसित होने लगीं। लेकिन नए शोध से पता चलता है कि इस संरचनात्मक परिवर्तन से उनके सिर को चलने-फिरने की ज्यादा आजादी नहीं मिली। अध्ययन में नए जीवाश्म साक्ष्यों को जीवित मछलियों पर यांत्रिक परीक्षणों के मॉडलिंग के साथ जोड़ा गया, जिससे पता चला कि इन शुरुआती गर्दनें कठोर बनी हुई थीं। यह अंतर्राष्ट्रीय अध्ययन पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी में जीवविज्ञान के सहायक प्रोफेसर टॉम स्टीवर्ट द्वारा आयोजित किया गया था, और परिणाम 14 अक्टूबर को नेचर जर्नल में प्रकाशित हुए थे।
डेवोनियन काल लगभग 420 मिलियन से 360 मिलियन वर्ष पूर्व का है। इस अवधि के जीवाश्मों में कई जानवरों को दर्ज किया गया है जिनमें जलीय विशेषताएं और स्थलीय जीवन से संबंधित विशेषताएं दोनों हैं। उनमें से कुछ के पंख मोटे थे जो शायद उनके शरीर के वजन का समर्थन करने के लिए पर्याप्त मजबूत थे, जिससे वे उथले पानी में खुद को ऊपर उठा सकते थे या नीचे की ओर खुद को आगे बढ़ा सकते थे; साथ ही, इन संक्रमणकालीन मछलियों में स्पष्ट रूप से विभेदित गर्दनें भी दिखाई देने लगीं।
स्टीवर्ट ने कहा कि यह पृथ्वी के इतिहास में एक बहुत ही दिलचस्प अवधि है, जब पहले जंगल बन रहे हैं और पृथ्वी नाटकीय पुनर्गठन के दौर से गुजर रही है। यह समझना कि हमारे वंश ने जल से भूमि में परिवर्तन कब और कैसे किया, और कौन सी शारीरिक प्रणालियाँ बदलीं, इस इतिहास का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। दिलचस्प बात यह है कि लगभग 380 मिलियन वर्ष पहले हड्डियों में हुए कई परिवर्तन आज भी हमारे शरीर में दिखाई देते हैं।
इस प्रकार की संक्रमणकालीन मछली में टिकटालिक शामिल है, जिसके जीवाश्म कनाडा के नुनावुत में आर्कटिक सर्कल के एलेस्मेरे द्वीप पर पाए गए थे। स्टीवर्ट ने कहा कि सामग्री का यह बैच महत्वपूर्ण है क्योंकि टिकटालिक अंग वाले कशेरुकियों के सबसे करीबी रिश्तेदारों में से एक है, और यह हमें जमीन पर जीवन के संक्रमण में कई मध्यवर्ती चरणों के पुनर्निर्माण में मदद करता है, जैसे कि पानी में चूसने से लेकर जमीन पर काटने तक, और तैरने से लेकर चलने तक।
टेट्रापोड्स (चार अंगों वाले कशेरुक) के पूर्वजों के लिए, नीचे या किनारों पर देखने में सक्षम होने से उन्हें भोजन खोजने और उथले पानी या जमीन पर शिकारियों से बचने में मदद मिली होगी। इसलिए वैज्ञानिकों ने तर्क दिया कि गहरे पानी की तुलना में ऐसे वातावरण में सिर की स्वतंत्र गति का अधिक महत्व हो सकता है। स्टीवर्ट ने कहा कि टिकटालिक का वर्णन पहली बार 2006 में किया गया था, और दशकों से यह उचित रूप से माना जाता रहा है कि सिर और कंधों के इस अलगाव ने सिर को अधिक स्वतंत्र रूप से घूमने की अनुमति दी होगी। इसलिए, यह परिकल्पना कि "गर्दन की गतिशीलता टेट्रापोड्स की शारीरिक संरचना में इस परिवर्तन के लिए विकासवादी प्रेरक शक्ति है" कम से कम अब तक प्रभावी रही है।
इस स्पष्टीकरण का परीक्षण करने के लिए, किसी को रीढ़ की हड्डी का पुनर्निर्माण करना होगा जो आज के अधिकांश कशेरुकियों से अलग है। प्रारंभिक टेट्रापोड्स और उनके रिश्तेदारों के पास एक रॉड जैसा ऊतक होता था जिसे नोटोकॉर्ड कहा जाता था जो उनकी रीढ़ की पूरी लंबाई तक चलता था; उनकी कशेरुकाएँ बहुत छोटी थीं, नरम ऊतकों के इस विशाल द्रव्यमान के चारों ओर व्यवस्थित थीं, और उनका यांत्रिक व्यवहार आधुनिक जानवरों में कशेरुकाओं के बीच के जोड़ों से बहुत अलग था। स्टीवर्ट बताते हैं कि इन परिवर्तनों से गुजरने वाली मछलियों की रीढ़ें ज्यादातर नरम ऊतकों से बनी होती हैं, जो हड्डियों की तरह जीवाश्मों में आसानी से संरक्षित नहीं होती हैं। इस मामले में, आधुनिक जानवरों को अतीत के संदर्भ के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जैसे जीवित पक्षी हमें विलुप्त डायनासोर को समझने में मदद करते हैं।
नोटोकॉर्ड के चारों ओर बने कांटे आज दुर्लभ हैं, लेकिन जीवन के इतिहास में एक बार आम थे। स्टर्जन, एक दूर से संबंधित मछली जिसे कभी-कभी अपनी मूल विशेषताओं के कारण "जीवित जीवाश्म" कहा जाता है, अभी भी इस रीढ़ को बरकरार रखती है, जिससे यह जीवाश्म से गायब यांत्रिक गुणों का अध्ययन करने के लिए एक उपयोगी विषय बन जाता है। स्टीवर्ट ने कहा, "हम यह समझना चाहते हैं कि ये शुरुआती चार पैर वाले जानवर कैसे रहते थे और यह उनके शरीर में होने वाले परिवर्तनों में कैसे परिलक्षित होता था।" यह पुनर्निर्माण करना बहुत कठिन है कि कोई जानवर कहाँ रहता है, कैसे चलता है और उसका व्यवहार क्या है। जो बात इस अध्ययन को उल्लेखनीय बनाती है वह यह है कि यह जीवाश्म डेटा को जीवित जानवरों के अध्ययन के साथ जोड़ता है ताकि यांत्रिक और कार्यात्मक दृष्टिकोण से उनके व्यवहार के लिए हम जो शारीरिक परिवर्तन देखते हैं उसका पुनर्निर्माण किया जा सके।
शोधकर्ताओं ने आधुनिक स्टर्जन के नॉटोकॉर्ड की कठोरता को मापा और फिर इन भौतिक गुणों को शुरुआती टेट्रापोड्स और टिकटालिक जैसे संक्रमणकालीन रिश्तेदारों के गर्दन के मॉडल पर लागू किया ताकि यह परीक्षण किया जा सके कि क्या कंधों को खोपड़ी से अलग करने से मौजूदा रीढ़ की हड्डी की संरचना को देखते हुए सिर को स्वतंत्र रूप से घूमने की अनुमति मिल जाएगी। पेपर की पहली लेखिका और स्वीडन में उप्साला विश्वविद्यालय में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता डाना कोनेसेल ने कहा कि उन्होंने यह अध्ययन यह पता लगाने के लिए किया कि इस शारीरिक परिवर्तन का इन जानवरों पर कितना प्रभाव पड़ा। स्टर्जन की रीढ़ की संरचना प्रारंभिक टेट्रापोड्स के समान है, लेकिन यह विशेष रूप से कठोर नहीं दिखती है, इसलिए उन्हें यह जानकर आश्चर्य हुआ कि मॉडलिंग के बाद लगभग ऐसे सभी जानवरों में सिर की महत्वपूर्ण गतिशीलता की कमी होती है।
ये अनुमान केवल रीढ़ की हड्डी को ही ध्यान में रखते हैं। इनमें से कई जानवरों की मांसपेशियाँ, त्वचा और त्वचा में अंतर्निहित हड्डियाँ आगे चलकर गति को प्रतिबंधित कर सकती हैं, जिसका अर्थ है कि वास्तविक जानवर की गर्दन की गति की सीमा मॉडल के सुझाव से छोटी हो सकती है। कोनेसेल ने कहा, ये जानवर अपना सिर मछली के स्तर से अधिक नहीं उठाते हैं, और कभी-कभी कम, और जब हम अपना सिर हिलाते हैं तो जिस तरह का सिर घुमा सकते हैं वह इन जानवरों में संभव नहीं है।
चूंकि सिर को अतिरिक्त गति के लिए बहुत कम जगह मिलती है, इसलिए शोधकर्ताओं का सुझाव है कि एक स्वतंत्र गर्दन के उभरने की अधिक संभावना है, जो आगे के अंगों के साथ हरकत से जुड़े शारीरिक परिवर्तनों का परिणाम है, अधिक लचीलेपन के साथ एक लाभ की तुलना में बाद में लाभ होता है जो शुरू में सिर और कंधों को अलग करने के लिए प्रेरित करता है। कोनेसेल ने कहा, "हम जानते हैं कि टेट्रापोड ने अंततः गर्दन की अधिक गतिशीलता हासिल कर ली, जो स्पष्ट रूप से फायदेमंद थी, लेकिन शुरुआती टेट्रापोड शारीरिक बाधाओं के कारण इस लाभ का आनंद लेने में सक्षम नहीं थे।"
पेपर का शीर्षक है "मौजूदा एनालॉग्स का उपयोग करके प्रारंभिक टेट्रापोड्स में गर्दन की गतिशीलता का मॉडलिंग" और लेखकों में डाना ई. कॉर्नसेल, कैसेंड्रा एम. डोनाटेली, हान लिनफैंग, थॉमस ए. स्टीवर्ट, एंड्रयू एल. ट्रेयनोर, बेंजामिन के.ए. ओटो, मार्कोस मार्टिनेज, टेटसुओ मियाशिता, एमिली एम. स्टैंडेन और हिलेरी सी. मार्टिन शामिल हैं। इस शोध को सोसाइटी ऑफ वर्टेब्रेट पेलियोन्टोलॉजी के स्टीवन कोहेन स्टूडेंट रिसर्च अवार्ड और कनाडा के प्राकृतिक विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद के वित्त पोषण द्वारा समर्थित किया गया था।
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