বিবর্তনীয় জীববিজ্ঞানীরা রিপোর্ট করেছেন যে তারা জীববিজ্ঞানের একটি স্থায়ী প্রশ্নের উত্তর দিতে সাহায্য করার জন্য আধুনিক কবুতরের পিইটি স্ক্যানের সাথে ডাইনোসরের জীবাশ্ম অধ্যয়ন করেছেন: কীভাবে পাখিদের মস্তিষ্ক তাদের উড়তে সক্ষম করার জন্য বিবর্তিত হয়েছিল?
একটি পাখি - চিত্রিত ছবি। ছবি ক্রেডিট: pixabay (বিনামূল্যে Pixabay লাইসেন্স)
উত্তরটি কিছু জীবাশ্ম মেরুদণ্ডী প্রাণীর সেরিবেলামের আকারে অভিযোজিত বৃদ্ধি বলে মনে হয়। সেরিবেলাম হল পাখির মস্তিষ্কের পিছনের একটি অঞ্চল যা চলাচল এবং মোটর নিয়ন্ত্রণের জন্য দায়ী।
গবেষণার ফলাফল জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে রয়েল সোসাইটি এর কার্যপ্রণালী বি.
"আমরা দেখতে পেয়েছি যে পাখিরা যখন বিশ্রাম থেকে উড়ে যায়, তখন মস্তিষ্কের অন্যান্য অংশের তুলনায় সেরিবেলামের সার্কিটগুলি বেশি সক্রিয় হয়," গবেষণার সহ-লেখক বলেছেন পল গিগনাক, অ্যারিজোনা বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন সহযোগী অধ্যাপক মেডিসিন কলেজ - টুকসন, নিউরোঅ্যানটমি এবং বিবর্তন অধ্যয়নরত। তিনি আমেরিকান মিউজিয়াম অফ ন্যাচারাল হিস্ট্রির একজন গবেষণা সহযোগীও।
"আমরা তখন ডাইনোসর এবং পাখির জীবাশ্মে এই অঞ্চলের সাথে সম্পর্কিত খুলির দিকে তাকিয়েছিলাম কখন সেরিবেলামটি বড় হয়েছে তা ট্র্যাক করার জন্য," জিগন্যাক বলেছিলেন। "ডাইনোসরদের ডানা নেওয়ার আগে বর্ধনের প্রথম স্পন্দন ঘটেছিল, যা দেখায় যে এভিয়ান ফ্লাইট প্রাচীন এবং সুসংরক্ষিত নিউরাল রিলে ব্যবহার করে, কিন্তু কার্যকলাপের অনন্যভাবে উন্নত স্তরের সাথে।"
বিজ্ঞানীরা দীর্ঘকাল ধরে ভেবেছিলেন যে পাখির উড্ডয়নে সেরিবেলাম গুরুত্বপূর্ণ হওয়া উচিত, তবে তাদের সরাসরি প্রমাণের অভাব ছিল। এর মূল্য চিহ্নিত করার জন্য, নতুন গবেষণায় জীবাশ্ম রেকর্ডের সাথে সাধারণ কবুতরের আধুনিক PET স্ক্যান ইমেজিং ডেটা একত্রিত করা হয়েছে, যা উড়ার সময় পাখিদের মস্তিষ্কের অঞ্চল এবং প্রাচীন ডাইনোসরের ব্রেনকেস পরীক্ষা করে। PET স্ক্যানগুলি দেখায় কিভাবে অঙ্গ এবং টিস্যু কাজ করছে।
জনস হপকিন্স ইউনিভার্সিটি স্কুল অফ মেডিসিনের প্রধান লেখক অ্যামি ব্যালানফ বলেছেন, "মেরুদণ্ডী প্রাণীদের মধ্যে চালিত উড়ান বিবর্তনের ইতিহাসে একটি বিরল ঘটনা।"
প্রকৃতপক্ষে, মেরুদণ্ডী প্রাণীদের মাত্র তিনটি দল, বা একটি মেরুদণ্ডের প্রাণী, উড়তে বিবর্তিত হয়েছিল: বিলুপ্ত টেরোসরস - মেসোজোয়িক যুগে আকাশের আতঙ্ক, যা 65 মিলিয়ন বছর আগে শেষ হয়েছিল - বাদুড় এবং পাখি, ব্যালানফ বলেছেন। তিনটি ফ্লাইং গ্রুপ বিবর্তনীয় গাছের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত নয়, এবং তিনটিতে ফ্লাইট সক্ষম করার মূল কারণগুলি অস্পষ্ট রয়ে গেছে।
উড্ডয়নের জন্য বাহ্যিক শারীরিক অভিযোজন ছাড়াও, যেমন লম্বা উপরের অঙ্গ, নির্দিষ্ট ধরণের পালক, একটি সুবিন্যস্ত শরীর এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্য, দলটি এমন বৈশিষ্ট্যগুলি খুঁজে বের করার জন্য গবেষণার নকশা করেছে যা একটি ফ্লাইটের জন্য প্রস্তুত মস্তিষ্ক তৈরি করে।
এটি করার জন্য, দলটি নিউইয়র্কের স্টনি ব্রুক ইউনিভার্সিটির বায়োমেডিকেল ইঞ্জিনিয়ারদের অন্তর্ভুক্ত করেছিল যাতে উড়ানের আগে এবং পরে আধুনিক কবুতরের মস্তিষ্কের কার্যকলাপের তুলনা করা যায়।
গবেষকরা মস্তিষ্কের 26টি অঞ্চলে ক্রিয়াকলাপ তুলনা করার জন্য PET স্ক্যান করেছেন যখন পাখিটি বিশ্রামে ছিল এবং অবিলম্বে এটি 10 মিনিটের জন্য এক পার্চ থেকে অন্যটিতে উড়ে যায়। তারা বিভিন্ন দিনে আটটি পাখি স্ক্যান করেন। পিইটি স্ক্যানগুলি গ্লুকোজের অনুরূপ একটি যৌগ ব্যবহার করে যা ট্র্যাক করা যেতে পারে যেখানে এটি মস্তিষ্কের কোষ দ্বারা সবচেয়ে বেশি শোষিত হয়, শক্তির ব্যবহার বৃদ্ধি এবং এইভাবে কার্যকলাপ নির্দেশ করে। ট্র্যাকারটি হ্রাস পায় এবং এক বা দুই দিনের মধ্যে শরীর থেকে নির্গত হয়।
26টি অঞ্চলের মধ্যে একটি অঞ্চল - সেরিবেলাম - সমস্ত আটটি পাখির বিশ্রাম এবং উড়ার মধ্যে কার্যকলাপের মাত্রায় পরিসংখ্যানগতভাবে উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি পেয়েছে। সামগ্রিকভাবে, মস্তিষ্কের অন্যান্য অংশের তুলনায় সেরিবেলামের কার্যকলাপ বৃদ্ধির মাত্রা উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন।
গবেষকরা তথাকথিত অপটিক প্রবাহ পথে মস্তিষ্কের ক্রিয়াকলাপও শনাক্ত করেছেন, মস্তিষ্কের কোষগুলির একটি নেটওয়ার্ক যা চোখের রেটিনাকে সেরিবেলামের সাথে সংযুক্ত করে। এই পথগুলি চাক্ষুষ ক্ষেত্র জুড়ে আন্দোলন প্রক্রিয়া করে।
ব্যালানফ বলেছেন যে দলের সেরিবেলাম এবং অপটিক প্রবাহ পথের কার্যকলাপ বৃদ্ধির ফলাফলগুলি অগত্যা আশ্চর্যজনক ছিল না, যেহেতু অঞ্চলগুলিকে ফ্লাইটে ভূমিকা পালন করার জন্য অনুমান করা হয়েছে।
তাদের গবেষণায় নতুন যা ছিল তা হল আধুনিক পাখিদের মধ্যে ফ্লাইট-সক্ষম মস্তিষ্কের সেরিবেলাম অনুসন্ধানগুলিকে জীবাশ্ম রেকর্ডের সাথে সংযুক্ত করা যা দেখায় যে কীভাবে পাখির মতো ডাইনোসরের মস্তিষ্ক চালিত উড়ানের জন্য মস্তিষ্কের অবস্থার বিকাশ শুরু করে।
এটি করার জন্য, দলটি এন্ডোকাস্টের একটি ডিজিটাইজড ডাটাবেস, বা ডাইনোসরের খুলির অভ্যন্তরীণ স্থানের ছাঁচ ব্যবহার করেছে, যা পূর্ণ হলে, মস্তিষ্কের অনুরূপ।
তারপরে তারা ম্যানিরাপ্টোরান ডাইনোসরের প্রাচীনতম প্রজাতিগুলির মধ্যে সেরিবেলামের পরিমাণে একটি বিশাল বৃদ্ধি সনাক্ত করে এবং সনাক্ত করে, যা প্রাচীন পাখির আত্মীয়দের মধ্যে চালিত ফ্লাইটের প্রথম উপস্থিতির আগে ছিল, যার মধ্যে রয়েছে আর্কিওপ্টেরিক্স, একটি ডানাওয়ালা ডাইনোসর।
ব্যালানফের নেতৃত্বে গবেষকরা প্রারম্ভিক ম্যানিরাপ্টোরানসের সেরিবেলামে টিস্যু ভাঁজ বৃদ্ধির এন্ডোকাস্টে প্রমাণও পেয়েছেন, যা মস্তিষ্কের জটিলতা বৃদ্ধির একটি ইঙ্গিত।
গবেষকরা সতর্ক করেছেন যে এগুলি প্রাথমিক ফলাফল, এবং চালিত ফ্লাইটের সময় মস্তিষ্কের কার্যকলাপের পরিবর্তনগুলি গ্লাইডিংয়ের মতো অন্যান্য আচরণের সময়ও ঘটতে পারে। তারা আরও লক্ষ্য করে যে তাদের পরীক্ষাগুলি সরাসরি উড়ান, বাধা ছাড়াই এবং একটি সহজ ফ্লাইট পাথ সহ, এবং অন্যান্য মস্তিষ্কের অঞ্চলগুলি জটিল ফ্লাইট ম্যানুভারের সময় আরও সক্রিয় হতে পারে।
গবেষণা দলটি সেরিবেলামের সুনির্দিষ্ট এলাকাগুলি চিহ্নিত করার পরবর্তী পরিকল্পনা করে যা একটি ফ্লাইট-প্রস্তুত মস্তিষ্ক এবং এই কাঠামোর মধ্যে স্নায়ু সংযোগ সক্ষম করে।
জনস হপকিন্স ইউনিভার্সিটি স্কুল অফ মেডিসিনের সহ-লেখক গ্যাব্রিয়েল বেভার বলেছেন, বিবর্তনের ইতিহাস জুড়ে মস্তিষ্ক কেন বড় হয় তার বৈজ্ঞানিক তত্ত্বগুলির মধ্যে রয়েছে নতুন এবং বিভিন্ন ল্যান্ডস্কেপ অতিক্রম করার প্রয়োজন, ফ্লাইট এবং অন্যান্য লোকোমোটিভ শৈলীর জন্য মঞ্চ তৈরি করা।
অন্যান্য গবেষণা লেখকদের মধ্যে আমেরিকান মিউজিয়াম অফ ন্যাচারাল হিস্ট্রি এবং স্যামুয়েল মেরিট ইউনিভার্সিটির এলিজাবেথ ফেরার অন্তর্ভুক্ত; স্টনি ব্রুক বিশ্ববিদ্যালয়ের লেমিসে সালেহ এবং পল ভাস্কা; আমেরিকান মিউজিয়াম অফ ন্যাচারাল হিস্ট্রি অ্যান্ড সাফোক ইউনিভার্সিটির এম. ইউজেনিয়া গোল্ড; JE su কমান্ডs মারুগán-লবমাদ্রিদের স্বায়ত্তশাসিত বিশ্ববিদ্যালয়ের ón; আমেরিকান মিউজিয়াম অফ ন্যাচারাল হিস্ট্রির মার্ক নরেল; ওয়েইল কর্নেল মেডিকেল কলেজের ডেভিড ওয়েলেট; পেনসিলভানিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের মাইকেল সালেরনো; আমেরিকান মিউজিয়াম অফ ন্যাচারাল হিস্ট্রির আকিনোবু ওয়াতানাবে, নিউ ইয়র্ক ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি কলেজ অফ অস্টিওপ্যাথিক মেডিসিন এবং ন্যাচারাল হিস্ট্রি মিউজিয়াম অফ লন্ডন; এবং নিউ ইয়র্ক প্রোটন সেন্টারের শোই ওয়েই।
এই গবেষণাটি ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন দ্বারা অর্থায়ন করা হয়েছিল।
