Characterization of corneal epithelium and endothelium with scanning electron microscopy in three avian species

अपनी आँख की कल्पना एक उच्च-तकनीकी कैमरा लेंस के रूप में करें, लेकिन कांच के बजाय, इसका सामने का हिस्सा जीवित ऊतकों से बना है जिसे कॉर्निया (cornea) कहा जाता है। यह स्पष्ट, गुंबद के आकार की ढाल, प्रकाश को केंद्रित करने के लिए स्टार है ताकि आप दुनिया को स्पष्ट विवरण के साथ देख सकें। लेकिन इस "खिड़की" को क्रिस्टल जैसा साफ रखने के लिए, इसे इसकी सतह और इसके पिछले हिस्से पर काम करने वाली एक बहुत ही विशेष टीम की आवश्यकता होती है। इसकी सामने की परत (एपिथेलियम/epithelium) को एक हलचल भरे शहर के फुटपाथ की तरह समझें, जो छोटी, उंगली जैसी संरचनाओं से ढकी होती है जो पोषक तत्वों को पकड़ने और आंसू की फिल्म को स्थिर रखने में मदद करती है, जैसे गीले फर्श पर फिसलन रोकने वाला मैट। दूसरी ओर, पीछे की परत (एंडोथेलियम/endothelium) एक वन-वे पंप और एक संरचनात्मक सपोर्ट बीम के रूप में कार्य करती है, जो कॉर्निया को पानी से भरने और धुंधला होने से बचाती है। वैज्ञानिकों ने मनुष्यों और कुछ जानवरों में इन कोशिकीय "टाइल्स" का अध्ययन करने में वर्षों बिताए हैं, लेकिन पक्षियों के बारे में हमारे ज्ञान में अभी भी बहुत बड़ी कमियां हैं। आकाश में उड़ने वाले 11,000 से अधिक पक्षी प्रजातियों के साथ, हम आश्चर्यजनक रूप से कम जानते हैं कि उनकी आंखों की खिड़कियां कैसे बनी हैं, विशेष रूप से कोलंबिफोर्मेस (कबूतरों) और पासरिफोर्मेस (गायक पक्षी) के ऑर्डर्स के बारे में। इन सूक्ष्म संरचनाओं को समझना हमें उड़ान और दृष्टि के पीछे की विकासवादी इंजीनियरिंग की सराहना करने में मदद करता है, और यह हमें यह पहचानने के लिए एक आधार देता है कि जब चीजें गलत होती हैं तो क्या होता है।

इस अध्ययन ने गहराई से देखने का निर्णय लिया—बहुत गहराई से—तीन बहुत अलग पक्षियों पर, यह देखने के लिए कि उनके कॉर्नियल "टाइल्स" एक सुपर-पॉवरफुल माइक्रोस्कोप जिसे स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) कहा जाता है, उसके नीचे कैसे दिखते हैं। शोधकर्ताओं ने एक ब्लू-एंड-व्हाइट स्वलो (blue-and-white swallow), एक सामान्य कबूतर और एक रुफस-बेलिड थ्रश (rufous-bellied thrush) को चुना। उन्होंने केवल एक त्वरित झलक नहीं ली; उन्होंने कोशिकाओं को गिना, उनके आकार को मापा, और उनकी सतह पर छोटे उभारों और छेदों को देखा। यह एक सूक्ष्म शहर की जनगणना करने जैसा है कि वहां कितने घर हैं, वे कितने बड़े हैं, और क्या छतों पर शिंगल्स (tiles) हैं या नुकीले कांटे।

उन्हें यहाँ क्या मिला। तीनों पक्षियों में कॉर्निया की सामने की परत विभिन्न आकार की कोशिकाओं का एक मोज़ेक है, और प्रत्येक कोशिका सूक्ष्म बालों जैसी संरचनाओं से घनी भरी हुई है जिन्हें माइक्रोविली (microvilli) कहा जाता है। यह सतह को ढकने वाली सूक्ष्म घास के जंगल की तरह है। ब्लू-एंड-व्हाइट स्वलो में, इन कोशिकाओं के किनारे ऊपर उठे हुए हैं, जो छोटी दीवारें बनाते हैं, लेकिन कबूतर और थ्रश में, सीमाएं थोड़ी धुंधली और अस्पष्ट हैं। जब उन्होंने जनसंख्या की गणना की, तो स्वलो में प्रति वर्ग मिलीमीटर लगभग 8,333 कोशिकाएं थीं, कबूतर में लगभग 8,667, और थ्रश सबसे अधिक भीड़भाड़ वाला था जिसमें 9,000 कोशिकाएं प्रति वर्ग मिलीमीटर थीं।

कॉर्निया के पिछले हिस्से पर, कहानी थोड़ी अधिक एकसमान है। तीनों प्रजातियों में एंडोथेलियल कोशिकाएं ज्यादातर हेक्सागोन (षट्कोणीय) आकार की हैं, जो एक आदर्श हनीकॉम्ब (मधुमक्खी के छत्ते) की तरह दिखती हैं। हालांकि, सतह की बनावट भिन्न होती है। स्वलो और कबूतर में उनकी कोशिकाओं पर छोटे स्पाइक्स (माइक्रोविली) और छोटे गड्ढों (माइक्रोहोल्स) का मिश्रण होता है, जबकि थ्रश की कोशिकाएं ज्यादातर छोटे स्पाइक्स से ढकी होती हैं। शोधकर्ता स्वलो की पिछली परत की कोशिकाओं को नहीं गिन सके क्योंकि उनकी कुछ तस्वीरें खो गई थीं, लेकिन अन्य के लिए संख्या काफी अधिक थी: कबूतर में लगभग 9,074 कोशिकाएं प्रति वर्ग मिलीमीटर थीं, और थ्रश में लगभग 9,537 कोशिकाएं थीं।

इस अध्ययन में हनीकॉम्ब टाइल्स के आकार को भी मापा गया। कबूतर के लिए, औसत कोशिका क्षेत्र 96.84 ± 10.72 µm² था, और थ्रश के लिए, यह 86.25 ± 7.10 µm² था। अन्य पक्षियों में देखी गई चीजों की तुलना में ये काफी छोटे हैं। कोशिकाएं आकार में भी बहुत नियमित थीं; कबूतर और थ्रश दोनों में, ठीक 75% कोशिकाएं पूर्ण हेक्सागोन थीं। कोशिका आकार में भिन्नता (जिसे कोएफिशिएंट ऑफ वेरिएशन कहा जाता है) कम थी, कबूतर के लिए 0.11 और थ्रश के लिए 0.08, जो यह दर्शाता है कि ये स्वस्थ, अच्छी तरह से व्यवस्थित कोशिकीय समुदाय हैं।

एक दिलचस्प बात जो पेपर में नोट की गई है वह यह है कि जबकि कुछ अन्य पक्षियों में उनकी एंडोथेलियल कोशिकाओं के बीच एक छोटा, एकल बाल जैसी संरचना जिसे सिलियम (cilium) कहा जाता है, होती है, शोधकर्ताओं ने इन तीन प्रजातियों में ऐसा कुछ नहीं देखा। वे सुझाव देते हैं कि यह केवल इसलिए हो सकता है क्योंकि यह संरचना कैप्चर के समय कोशिका की स्थिति के आधार पर सिकुड़ जाती है या गायब हो जाती है, न कि इसलिए कि इन पक्षियों में ये पूरी तरह से नहीं हैं।

अंततः, यह पेपर ब्लू-एंड-व्हाइट स्वलो, सामान्य कबूतर और रुफस-बेलिड थ्रश के लिए इन विशिष्ट अल्ट्रास्ट्रक्चरल विवरणों का वर्णन करने वाला पहला अध्ययन है। यह पुष्टि करता है कि हालांकि इन पक्षियों में अन्य प्रजातियों के साथ कुछ सामान्य विशेषताएं साझा की जाती हैं—जैसे कि पिछली कोशिकाओं का हनीकॉम्ब आकार और सामने के स्पाइक्स का कवरेज—लेकिन कोशिका सीमाओं और सतह की बनावट में अद्वितीय भिन्नताएं हैं। लेखक सुझाव देते हैं कि एंडोथेलियल कोशिकाओं का छोटा आकार इन पक्षी ऑर्डर्स के लिए एक विशेष गुण हो सकता है, लेकिन वे सावधानी बरतते हुए कहते हैं कि यह पुष्टि करने के लिए कि क्या यह एक नियम है या केवल एक संयोग, पक्षियों के बड़े समूहों के साथ और अधिक अध्ययन की आवश्यकता है। फिलहाल, हमारे पास उस सूक्ष्म वास्तुकला की एक स्पष्ट तस्वीर है जो इन पक्षियों की आंखों को साफ और उनकी दृष्टि को तेज रखती है।