Multiscale architecture and composition of two South Australian Bryozoa: Celleporaria cristata and Densipora corrugata

महासागर की सतह से काफी नीचे, ऑस्ट्रेलिया के तट के पास के ठंडे, समशीतोष्ण जल में, ब्रायोजोअन (bryozoans) नामक सूक्ष्म औपनिवेशिक जीव जटिल पत्थर के घर बनाते हैं। ये जीव, जिन्हें अक्सर "मॉस एनिमल्स" भी कहा जाता है, एकल व्यक्ति नहीं बल्कि सूक्ष्म क्लोनों के विशाल समुदाय हैं जो मिलकर काम करते हैं। सदियों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि ये कॉलोनियां कैल्शियम कार्बोनेट से बनी हैं, वही खनिज जो चूना पत्थर और समुद्री सीपियों में पाया जाता है। हालांकि, इन जीवों द्वारा अपने कंकाल के निर्माण की कहानी, और उन कंकालों में छिपे उन रहस्यों की कहानी, जो उनके रहने वाले वातावरण के बारे में बताते हैं, काफी हद तक छिपी हुई रही है। चुनौती इसके पैमाने में निहित है: संरचनाएं इतनी छोटी हैं कि उन्हें देखने के लिए शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी की आवश्यकता होती है, और उनमें मौजूद रासायनिक संकेत इतने धुंधले हैं कि वे मानक उपकरणों द्वारा आसानी से छूट जाते हैं। इन नन्हे निर्माताओं को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि वे दुनिया के कार्बोनेट निक्षेपों में प्रमुख योगदानकर्ता हैं, और उनके कंकाल संभावित रूप से महासागरीय स्थितियों के ऐतिहासिक रिकॉर्ड के रूप में कार्य कर सकते हैं, बशर्ते हम उनकी पत्थर की दीवारों के भीतर लिखे रासायनिक भाषा को पढ़ना सीख सकें।

शोधकर्ताओं की एक टीम दक्षिण ऑस्ट्रेलियाई समुद्री घास के मैदानों में पाए जाने वाले दो विशिष्ट ब्रायोजोअन प्रजातियों का अध्ययन करके इस भाषा को डिकोड करने के लिए आगे बढ़ी। अलग-अलग विकासवादी परिवारों से संबंधित होने के बावजूद, जो सैकड़ों मिलियन वर्ष पहले अलग हो गए थे, इन दोनों प्रजातियों, सेलेपोरा क्रिस्टाटा (Celleporaria cristata) और डेन्सिपोरा कोरुगाटा (Densipora corrugata) ने बाहर से लगभग एक समान दिखने के लिए विकास किया है। दोनों ही स्पिंडल के आकार की कॉलोनियां बनाते हैं जो समुद्री घास के तनों के साथ बढ़ती हैं, जिनमें उनकी सतह पर चलने वाली उभरी हुई लकीरों (ridges) की एक श्रृंखला होती है। वैज्ञानिक यह जानना चाहते थे कि क्या आकार की यह आश्चर्यजनक समानता का अर्थ यह है कि उन्होंने अपने घर एक ही तरह से बनाए हैं, या क्या उनके प्राचीन अंतर अभी भी उनके निर्माण के सूक्ष्म विवरणों को निर्धारित करते हैं। यह पता लगाने के लिए, उन्होंने पूरे जीव से लेकर उनके दीवारों को बनाने वाले व्यक्तिगत खनिज कणों तक, उन्नत इमेजिंग तकनीकों के एक समूह का उपयोग किया।

जांच की शुरुआत कॉलोनियों के समग्र आकार और आंतरिक लेआउट को देखकर हुई। उच्च-रिज़ॉल्यूशन 3D स्कैनिंग का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि जबकि बाहरी आकार लगभग जुड़वां थे, उनके आंतरिक कमरे जहाँ व्यक्तिगत जीव रहते थे, मौलिक रूप से भिन्न थे। एक प्रजाति में, रहने के कक्ष डिब्बे जैसे (box-like) थे, जबकि दूसरी में, वे लंबी नलिकाओं के समान थे। यह अंतर उनके विशिष्ट विकासवादी इतिहास को दर्शाता है। फिर भी, जब टीम ने दीवारों को देखने के लिए और अधिक ज़ूम किया, तो उन्होंने पाया कि दोनों प्रजातियों ने अपने घरों के निर्माण में काफी समानता दिखाई। दोनों प्रजातियां सूक्ष्म, चपटे खनिज प्लेटों और कैल्शियम कार्बोनेट के छोटे, दानेदार समूहों के मिश्रण का उपयोग करके अपनी दीवारें बनाती थीं। सबसे सूक्ष्म स्तर पर, दोनों का निर्माण नैनोग्रैन्यूल्स (nanogranules) से हुआ था, जो 65 से 250 नैनोमीटर आकार के छोटे गोल कण थे। यह सुझाव देता है कि अपने विभिन्न विकासवादी मार्गों के बावजूद, दोनों जीव अपने पत्थर के घरों को असेंबल करने के लिए इन्हीं बुनियादी निर्माण खंडों का उपयोग करते हैं, जो संभवतः इन छोटे कणों को आपस में जोड़कर बनते हैं।

शोधकर्ताओं ने इन पत्थर की दीवारों की रासायनिक संरचना पर ध्यान केंद्रित किया, विशेष रूप से मैग्नीशियम की तलाश की, जो कैल्शियम कार्बोनेट के निर्माण के दौरान अक्सर इसमें फंस जाता है। उन्होंने पाया कि दोनों प्रजातियों ने अपने कंकालों में मैग्नीशियम को शामिल किया, लेकिन उन्होंने इसे बहुत अलग पैटर्न में किया। ट्यूब के आकार के कक्षों वाली प्रजाति में, मैग्नीशियम स्पष्ट बैंडों में केंद्रित था जो कॉलोनी की सतह पर बाहरी लकीरों के साथ पूरी तरह से संरेखित थे। इस पैटर्न ने वैज्ञानिकों को एक सम्मोहक परिकल्पना की ओर प्रेरित किया: ये लकीरें वार्षिक विकास के निशान हो सकती हैं, जो पेड़ के छल्लों के समान हैं। चूंकि समुद्री जीवों में मैग्नीशियम का स्तर अक्सर गर्म गर्मियों के महीनों के दौरान बढ़ जाता है, इसलिए उच्च-मैग्नीशियम वाली लकीरें तीव्र गर्मी के विकास के काल का प्रतिनिधित्व कर सकती हैं। यदि यह सच है, तो ये कॉलोनियां कई साल पुरानी हो सकती हैं, और लकीरों की संख्या उनकी आयु को दर्शाती है। इसके विपरीत, दूसरी प्रजाति में मैग्नीशियम इसकी दीवारों में अनियमित बैंडों के रूप में बिखरा हुआ था, जिसका बाहरी आकार से कोई स्पष्ट संबंध नहीं था, जिससे उसी पद्धति का उपयोग करके उसकी आयु निर्धारित करना असंभव हो गया।

खनिजों के अलावा, टीम ने पत्थर के भीतर फंसे जैविक पदार्थों की भी जांच की। सभी जीवित चीजें जो कठोर कवच बनाती हैं, वे खनिज निर्माण को निर्देशित करने के लिए कुछ जैविक अणुओं, जैसे प्रोटीन और शर्करा को मिलाती हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि दोनों प्रजातियों ने बहुत अलग जैविक व्यंजनों (recipes) का उपयोग किया। डिब्बे के आकार के कक्षों वाली प्रजाति की दीवारें प्रोटीन से समृद्ध थीं, जो एक सुरक्षात्मक बाहरी त्वचा, या क्यूटिकल (cuticle) का हिस्सा प्रतीत होती थी, जो जीव के बढ़ते समय दीवार में शामिल हो जाती है। दूसरी प्रजाति, जिसमें यह बाहरी त्वचा नहीं है, उसकी दीवारें खनिज कणों के बीच स्थित कार्बोहाइड्रेट-समृद्ध जैविक परतों से भरी हुई थीं। यह अंतर इस बात को उजागर करता है कि कैसे दो जीव जो बाहर से एक जैसे दिखते हैं, उनके कंकाल बनाने के लिए पूरी तरह से अलग आंतरिक जैविक रणनीतियां हो सकती हैं।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि जबकि इन दोनों ब्रायोजोअन ने एक ही वातावरण में जीवित रहने के लिए एक समान आकार को अपनाया है, उनका आंतरिक निर्माण उनके अद्वितीय विकासवादी अतीत का प्रमाण बना हुआ है। ये निष्कर्ष इन सूक्ष्म कॉलोनियों को देखने का एक नया तरीका प्रदान करते हैं, यह सुझाव देते हुए कि मैग्नीशियम-समृद्ध लकीरों वाली प्रजाति अतीत के महासागरीय तापमान के प्राकृतिक रिकॉर्डर के रूप में कार्य कर सकती है। लकीरों को गिनकर और उनकी रसायन विज्ञान का विश्लेषण करके, वैज्ञानिक अतीत के ग्रीष्मकालीन गर्म होने के इतिहास का पुनर्निर्माण कर सकते हैं। यह कार्य केवल यह वर्णन नहीं करता है कि ये जीव कैसे निर्माण करते हैं; यह इन सूक्ष्म कॉलोनियों को अतीत के जलवायु के लिए एक खिड़की में बदलकर, उन्हें निगरानी उपकरण के रूप में उपयोग करने का द्वार खोलता है।