ആധുനിക പക്ഷി മസ്തിഷ്കം ദിനോസറുകളുടെ പഴക്കമുള്ള പറക്കലിൻ്റെ പരിണാമ ചരിത്രം വെളിപ്പെടുത്തുന്നു

ജീവശാസ്ത്രത്തിലെ നിലനിൽക്കുന്ന ഒരു ചോദ്യത്തിന് ഉത്തരം നൽകാൻ സഹായിക്കുന്നതിന് ആധുനിക പ്രാവുകളുടെ PET സ്കാനുകളും ദിനോസർ ഫോസിലുകളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങളും സംയോജിപ്പിച്ചതായി പരിണാമ ജീവശാസ്ത്രജ്ഞർ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു: പറക്കാൻ പ്രാപ്തമാക്കുന്നതിന് പക്ഷികളുടെ മസ്തിഷ്കം എങ്ങനെ പരിണമിച്ചു?

ഒരു പക്ഷി - ചിത്രീകരണ ഫോട്ടോ. ചിത്രത്തിന് കടപ്പാട്: pixabay (സൗജന്യ പിക്സബേ ലൈസൻസ്)

ചില ഫോസിൽ കശേരുക്കളിൽ സെറിബെല്ലത്തിൻ്റെ വലുപ്പത്തിലുള്ള അഡാപ്റ്റീവ് വർദ്ധനവാണ് ഉത്തരം. പക്ഷിയുടെ തലച്ചോറിൻ്റെ പിൻഭാഗത്തുള്ള ഒരു ഭാഗമാണ് സെറിബെല്ലം, അത് ചലനത്തിനും മോട്ടോർ നിയന്ത്രണത്തിനും ഉത്തരവാദിയാണ്.

ഗവേഷണഫലങ്ങൾ ജേണലിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുണ്ട് റോയൽ സൊസൈറ്റിയുടെ നടപടികൾ ബി.

“പക്ഷികൾ വിശ്രമത്തിൽ നിന്ന് പറക്കലിലേക്ക് മാറുമ്പോൾ, തലച്ചോറിൻ്റെ മറ്റേതൊരു ഭാഗത്തേക്കാളും സെറിബെല്ലത്തിലെ സർക്യൂട്ടുകൾ സജീവമാകുമെന്ന് ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തി,” പഠന സഹ രചയിതാവ് പറഞ്ഞു. പോൾ ജിഗ്നാക്അരിസോണ സർവകലാശാലയിലെ അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസർ കോളേജ് ഓഫ് മെഡിസിൻ - ട്യൂസൺ, ന്യൂറോഅനാട്ടമിയും പരിണാമവും പഠിക്കുന്നു. അമേരിക്കൻ മ്യൂസിയം ഓഫ് നാച്ചുറൽ ഹിസ്റ്ററിയുടെ റിസർച്ച് അസോസിയേറ്റ് കൂടിയാണ് അദ്ദേഹം.

“ഞങ്ങൾ ഈ പ്രദേശവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട തലയോട്ടി ദിനോസറുകളിലും പക്ഷി ഫോസിലുകളിലും നോക്കി, സെറിബെല്ലം എപ്പോൾ വലുതായി എന്ന് കണ്ടെത്താൻ,” ജിഗ്നാക് പറഞ്ഞു. "ദിനോസറുകൾ ചിറകടിക്കുന്നതിന് മുമ്പാണ് വിപുലീകരണത്തിൻ്റെ ആദ്യ സ്പന്ദനം സംഭവിച്ചത്, ഏവിയൻ ഫ്ലൈറ്റ് പുരാതനവും നന്നായി സംരക്ഷിച്ചിരിക്കുന്നതുമായ ന്യൂറൽ റിലേകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, എന്നാൽ അതുല്യമായ ഉയർന്ന പ്രവർത്തന തലങ്ങളോടെയാണ് ഇത് കാണിക്കുന്നത്."

പക്ഷി പറക്കലിൽ സെറിബെല്ലം പ്രധാനമാണെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ പണ്ടേ ചിന്തിച്ചിരുന്നുവെങ്കിലും അവർക്ക് നേരിട്ടുള്ള തെളിവുകൾ ഇല്ലായിരുന്നു. അതിൻ്റെ മൂല്യം കൃത്യമായി ചൂണ്ടിക്കാണിക്കാൻ, പുതിയ ഗവേഷണം സാധാരണ പ്രാവുകളുടെ ആധുനിക PET സ്കാൻ ഇമേജിംഗ് ഡാറ്റയെ ഫോസിൽ റെക്കോർഡുമായി സംയോജിപ്പിച്ചു, പറക്കുമ്പോൾ പക്ഷികളുടെ മസ്തിഷ്ക ഭാഗങ്ങളും പുരാതന ദിനോസറുകളുടെ ബ്രെയിൻകേസുകളും പരിശോധിച്ചു. അവയവങ്ങളും ടിഷ്യുകളും എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് PET സ്കാനുകൾ കാണിക്കുന്നു.

“കശേരുക്കൾക്കിടയിൽ പറക്കുന്ന പറക്കൽ പരിണാമ ചരിത്രത്തിലെ അപൂർവ സംഭവമാണ്,” ജോൺസ് ഹോപ്കിൻസ് യൂണിവേഴ്സിറ്റി സ്കൂൾ ഓഫ് മെഡിസിനിൽ നിന്നുള്ള പ്രധാന എഴുത്തുകാരി ആമി ബാലനോഫ് പറഞ്ഞു.

വാസ്തവത്തിൽ, വെറും മൂന്ന് കൂട്ടം കശേരുക്കൾ അല്ലെങ്കിൽ നട്ടെല്ലുള്ള മൃഗങ്ങൾ പറക്കാൻ പരിണമിച്ചു: വംശനാശം സംഭവിച്ച ടെറോസറുകൾ - 65 ദശലക്ഷം വർഷങ്ങൾക്ക് മുമ്പ് അവസാനിച്ച മെസോസോയിക് കാലഘട്ടത്തിലെ ആകാശത്തിൻ്റെ ഭീകരത - വവ്വാലുകളും പക്ഷികളും, ബാലനോഫ് പറഞ്ഞു. മൂന്ന് പറക്കുന്ന ഗ്രൂപ്പുകളും പരിണാമ വൃക്ഷവുമായി അടുത്ത ബന്ധമുള്ളവരല്ല, കൂടാതെ മൂന്നിലും പറക്കൽ സാധ്യമാക്കിയ പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ അവ്യക്തമായി തുടരുന്നു.

നീണ്ട മുകളിലെ കൈകാലുകൾ, ചിലതരം തൂവലുകൾ, സ്ട്രീംലൈനഡ് ബോഡി, മറ്റ് സവിശേഷതകൾ എന്നിങ്ങനെയുള്ള ഫ്ലൈറ്റിനുള്ള ബാഹ്യ ശാരീരിക അഡാപ്റ്റേഷനുകൾ കൂടാതെ, ഒരു ഫ്ലൈറ്റ്-റെഡി ബ്രെയിൻ സൃഷ്ടിക്കുന്ന സവിശേഷതകൾ കണ്ടെത്താൻ ടീം ഗവേഷണം രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തു.

അതിനായി ന്യൂയോർക്കിലെ സ്റ്റോണി ബ്രൂക്ക് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ബയോമെഡിക്കൽ എഞ്ചിനീയർമാരെ ഉൾപ്പെടുത്തി, പറക്കുന്നതിന് മുമ്പും ശേഷവും ആധുനിക പ്രാവുകളുടെ മസ്തിഷ്ക പ്രവർത്തനം താരതമ്യം ചെയ്തു.

പക്ഷി വിശ്രമത്തിലായിരിക്കുമ്പോഴും ഒരു പെർച്ചിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് 26 മിനിറ്റ് പറന്ന ഉടനെയും തലച്ചോറിൻ്റെ 10 മേഖലകളിലെ പ്രവർത്തനം താരതമ്യം ചെയ്യാൻ ഗവേഷകർ PET സ്കാൻ നടത്തി. അവർ വിവിധ ദിവസങ്ങളിലായി എട്ട് പക്ഷികളെ സ്കാൻ ചെയ്തു. PET സ്കാനുകൾ ഗ്ലൂക്കോസിന് സമാനമായ ഒരു സംയുക്തം ഉപയോഗിക്കുന്നു, അത് മസ്തിഷ്ക കോശങ്ങൾ എവിടെയാണ് ഏറ്റവും കൂടുതൽ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതെന്ന് ട്രാക്ക് ചെയ്യാൻ കഴിയും, ഇത് ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ വർദ്ധിച്ച ഉപയോഗത്തെയും അതുവഴി പ്രവർത്തനത്തെയും സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ട്രാക്കർ ഒന്നോ രണ്ടോ ദിവസത്തിനുള്ളിൽ ശരീരത്തിൽ നിന്ന് പുറന്തള്ളപ്പെടും.

26 പ്രദേശങ്ങളിൽ, ഒരു പ്രദേശം - സെറിബെല്ലം - എട്ട് പക്ഷികളിലും വിശ്രമത്തിനും പറക്കലിനും ഇടയിലുള്ള പ്രവർത്തന തലത്തിൽ സ്ഥിതിവിവരക്കണക്കനുസരിച്ച് ഗണ്യമായ വർദ്ധനവുണ്ടായി. മൊത്തത്തിൽ, മസ്തിഷ്കത്തിൻ്റെ മറ്റ് ഭാഗങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ സെറിബെല്ലത്തിലെ പ്രവർത്തന വർദ്ധനയുടെ തോത് ഗണ്യമായി വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

കണ്ണിലെ റെറ്റിനയെ സെറിബെല്ലവുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന മസ്തിഷ്‌ക കോശങ്ങളുടെ ശൃംഖലയായ ഒപ്റ്റിക് ഫ്ലോ പാത്ത്‌വേകൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന തലച്ചോറിൻ്റെ പ്രവർത്തനം വർദ്ധിച്ചതായി ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തി. ഈ പാതകൾ വിഷ്വൽ ഫീൽഡിലുടനീളം ചലനം പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നു.

സെറിബെല്ലം, ഒപ്റ്റിക് ഫ്ലോ പാത്ത്‌വേകൾ എന്നിവയിലെ പ്രവർത്തന വർദ്ധനയെക്കുറിച്ചുള്ള ടീമിൻ്റെ കണ്ടെത്തലുകൾ ആശ്ചര്യകരമല്ല, കാരണം ഈ പ്രദേശങ്ങൾ പറക്കലിൽ ഒരു പങ്ക് വഹിക്കുമെന്ന് അനുമാനിക്കപ്പെടുന്നുവെന്ന് ബാലനോഫ് പറഞ്ഞു.

അവരുടെ ഗവേഷണത്തിൽ പുതിയത് എന്തെന്നാൽ, ആധുനിക പക്ഷികളിലെ ഫ്ലൈറ്റ് പ്രാപ്തമായ തലച്ചോറിൻ്റെ സെറിബെല്ലം കണ്ടെത്തലുകളെ ഫോസിൽ രേഖയുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു, അത് പക്ഷികളെപ്പോലെയുള്ള ദിനോസറുകളുടെ മസ്തിഷ്കം എങ്ങനെ പവർ പറക്കാനുള്ള മസ്തിഷ്ക അവസ്ഥ വികസിപ്പിക്കാൻ തുടങ്ങി എന്ന് കാണിക്കുന്നു.

അങ്ങനെ ചെയ്യുന്നതിന്, ടീം എൻഡോകാസ്റ്റുകളുടെ ഒരു ഡിജിറ്റൈസ്ഡ് ഡാറ്റാബേസ് ഉപയോഗിച്ചു, അല്ലെങ്കിൽ ദിനോസർ തലയോട്ടികളുടെ ആന്തരിക സ്ഥലത്തിൻ്റെ അച്ചുകൾ, നിറച്ചാൽ തലച്ചോറിനോട് സാമ്യമുണ്ട്.

പുരാതന പക്ഷി ബന്ധുക്കൾക്കിടയിൽ പവർഡ് ഫ്ലൈറ്റ് ആദ്യമായി പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതിന് മുമ്പുള്ള ചില ആദ്യകാല മണിരാപ്റ്റോറൻ ദിനോസറുകളിലേക്ക് അവർ സെറിബെല്ലത്തിൻ്റെ അളവിൽ ഗണ്യമായ വർദ്ധനവ് കണ്ടെത്തി. അര്ഛെഒപ്തെര്യ്ക്സ, ചിറകുള്ള ദിനോസർ.

ബാലനോഫിൻ്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഗവേഷകർ, മസ്തിഷ്ക സങ്കീർണ്ണത വർദ്ധിക്കുന്നതിൻ്റെ സൂചനയായ ആദ്യകാല മണിരാപ്‌ടോറനുകളുടെ സെറിബെല്ലത്തിലെ ടിഷ്യു ഫോൾഡിംഗ് വർദ്ധിക്കുന്നതിൻ്റെ എൻഡോകാസ്റ്റുകളിൽ തെളിവുകൾ കണ്ടെത്തി.

ഇവ ആദ്യകാല കണ്ടെത്തലുകളാണെന്നും, പവർ ഫ്ലൈറ്റ് സമയത്ത് മസ്തിഷ്ക പ്രവർത്തനത്തിലെ മാറ്റങ്ങൾ ഗ്ലൈഡിംഗ് പോലുള്ള മറ്റ് പെരുമാറ്റങ്ങളിലും സംഭവിക്കാമെന്നും ഗവേഷകർ മുന്നറിയിപ്പ് നൽകി. അവരുടെ പരിശോധനകളിൽ തടസ്സങ്ങളില്ലാതെ, എളുപ്പമുള്ള ഫ്ലൈറ്റ് പാതയിലൂടെയുള്ള നേരിട്ടുള്ള പറക്കൽ ഉൾപ്പെടുന്നുവെന്നും സങ്കീർണ്ണമായ ഫ്ലൈറ്റ് കുസൃതികളിൽ തലച്ചോറിൻ്റെ മറ്റ് ഭാഗങ്ങൾ കൂടുതൽ സജീവമായിരിക്കാമെന്നും അവർ ശ്രദ്ധിക്കുന്നു.

ഒരു ഫ്ലൈറ്റ്-റെഡി മസ്തിഷ്കവും ഈ ഘടനകൾ തമ്മിലുള്ള ന്യൂറൽ കണക്ഷനുകളും പ്രാപ്തമാക്കുന്ന സെറിബെല്ലത്തിലെ കൃത്യമായ പ്രദേശങ്ങൾ കൃത്യമായി നിർണ്ണയിക്കാൻ ഗവേഷണ സംഘം പദ്ധതിയിടുന്നു.

പരിണാമ ചരിത്രത്തിലുടനീളം മസ്തിഷ്കം വലുതാകുന്നതിൻ്റെ ശാസ്ത്രീയ സിദ്ധാന്തങ്ങളിൽ പുതിയതും വ്യത്യസ്തവുമായ ഭൂപ്രകൃതികൾ സഞ്ചരിക്കേണ്ടതിൻ്റെ ആവശ്യകത ഉൾപ്പെടുന്നു, വിമാനത്തിനും മറ്റ് ലോക്കോമോട്ടീവ് ശൈലികൾക്കും വേദിയൊരുക്കുക, ജോൺസ് ഹോപ്കിൻസ് യൂണിവേഴ്സിറ്റി സ്കൂൾ ഓഫ് മെഡിസിനിലെ സഹ-ലേഖകനായ ഗബ്രിയേൽ ബെവർ പറഞ്ഞു.

മറ്റ് പഠന രചയിതാക്കളിൽ അമേരിക്കൻ മ്യൂസിയം ഓഫ് നാച്ചുറൽ ഹിസ്റ്ററിയിലെ എലിസബത്ത് ഫെററും സാമുവൽ മെറിറ്റ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയും ഉൾപ്പെടുന്നു; സ്റ്റോണി ബ്രൂക്ക് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ലെമിസ് സലേയും പോൾ വാസ്കയും; അമേരിക്കൻ മ്യൂസിയം ഓഫ് നാച്ചുറൽ ഹിസ്റ്ററിയുടെയും സഫോക്ക് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയുടെയും എം. യൂജീനിയ ഗോൾഡ്; യേശുഎസ് മരുഗ്áഎൻ-ലോബ്മാഡ്രിഡിൻ്റെ സ്വയംഭരണ സർവകലാശാലയിൽ; അമേരിക്കൻ മ്യൂസിയം ഓഫ് നാച്ചുറൽ ഹിസ്റ്ററിയിലെ മാർക്ക് നോറെൽ; വെയിൽ കോർണൽ മെഡിക്കൽ കോളേജിലെ ഡേവിഡ് ഔല്ലറ്റ്; പെൻസിൽവാനിയ സർവകലാശാലയിലെ മൈക്കൽ സലെർനോ; അമേരിക്കൻ മ്യൂസിയം ഓഫ് നാച്ചുറൽ ഹിസ്റ്ററി, ന്യൂയോർക്ക് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജി കോളേജ് ഓഫ് ഓസ്റ്റിയോപതിക് മെഡിസിൻ ആൻഡ് നാച്ചുറൽ ഹിസ്റ്ററി മ്യൂസിയം ഓഫ് ലണ്ടനിലെ അക്കിനോബു വാടനാബെ; ന്യൂയോർക്ക് പ്രോട്ടോൺ സെൻ്ററിലെ ഷൂയി വീയും.

നാഷണൽ സയൻസ് ഫൗണ്ടേഷനാണ് ഈ ഗവേഷണത്തിന് ധനസഹായം നൽകിയത്.

അവലംബം: അരിസോണ സർവകലാശാല