এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে, বিজ্ঞানীরা আমাদের বিবর্তনীয় ইতিহাসে একটি মৌলিক রহস্যের জন্য বিস্মিত হয়েছেন: স্তন্যপায়ী প্রাণীরা কীভাবে বিড়াল এবং কুকুরের মতো ঝাঁকুনির মতো ছড়িয়ে পড়েছিল? এই রূপান্তর – একটি বিস্তৃত অবস্থান (টিকটিকি মতো) থেকে খাড়া (প্যারাসাগিটাল) ভঙ্গিতে – স্তন্যপায়ী বিবর্তনে একটি গুরুত্বপূর্ণ মুহূর্ত হিসাবে চিহ্নিত। যদিও প্রথম দিকের অ-স্তন্যপায়ী সিনাপাসিডস, জীবিত স্তন্যপায়ী প্রাণীর পূর্বপুরুষদের একটি বিস্তৃত ভঙ্গি ছিল, গবেষকরা কখন এবং কীভাবে আধুনিক স্তন্যপায়ী প্রাণীর খাড়া ভঙ্গিগুলি বিকশিত হয়েছিল তা নিয়ে বিতর্ক করেছিলেন।
এখন, একটি গ্রাউন্ডব্রেকিং স্টাডিতে পিএলওএস জীববিজ্ঞান হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের অর্গানিজম এবং বিবর্তনীয় জীববিজ্ঞান বিভাগের প্রাক্তন পোস্টডক্টোরাল ফেলো ডাঃ রবার্ট ব্রোকলেহার্স্টের নেতৃত্বে একটি আশ্চর্যজনক উত্তর দেওয়া হয়েছে: খাড়া ভঙ্গির পথটি লিনিয়ার ছিল না, তবে অপ্রত্যাশিত পথচলা, বিবর্তনীয় পরীক্ষা এবং নাটকীয় অ্যানাটমিক্যাল উত্থান দ্বারা পূর্ণ।
“স্তন্যপায়ী প্রাণীর বিবর্তন পূর্বে বিস্তৃত থেকে শুরু করে আধা-স্প্রোলিং, খাড়া করে পর্যন্ত বিভিন্ন পদক্ষেপ হিসাবে চিহ্নিত করা হয়েছে,” ব্রোকলেহার্স্ট বলেছেন। “তবে, আমরা যা আবিষ্কার করেছি তা স্তন্যপায়ী ইতিহাস জুড়ে একটি আরও অরৈখিক বিবর্তনীয় অগ্রগতি ছিল।”
সমস্ত স্তন্যপায়ী প্রাণীরা – বাদুড় এবং তিমি থেকে শুরু করে মোল এবং মানুষ – চলার একটি স্বতন্ত্র উপায় ভাগ করে: তারা তাদের দেহের নীচে তাদের অঙ্গগুলি ধরে রাখে, পাশের অঙ্গগুলির সাথে বিস্তৃত ভঙ্গি থেকে পৃথক। এই ভঙ্গিটি আরও দক্ষ আন্দোলন সক্ষম করে এবং স্তন্যপায়ী প্রাণীদের বিভিন্ন লাইফস্টাইলের সাথে খাপ খাইয়ে দেওয়ার, খনন থেকে উড়ন্ত পর্যন্ত খাপ খাইয়ে নিতে পারে। এই নাটকীয় রূপান্তরটিও অঙ্গগুলির হাড়ের আকার এবং যান্ত্রিকগুলিতে বড় পরিবর্তনগুলির সাথে ছিল। এই পরিবর্তনগুলি মূল্যায়নের জন্য, দলটি স্তন্যপায়ী প্রাণী, সরীসৃপ এবং উভচর সহ 60 টিরও বেশি অ-স্তন্যপায়ী সিনাপাসিড জীবাশ্ম এবং ১৪০ টি জীবন্ত প্রাণীর হিউমারাস (উপরের বাহু হাড়) বিশ্লেষণ করেছে।
সিনিয়র লেখক অধ্যাপক স্টেফানি পিয়ার্সের ল্যাব (ওইবিতেও) এর অগ্রণী একটি অভিনব বিশ্লেষণাত্মক কৌশল ব্যবহার করে, গবেষকরা দৈর্ঘ্য, ভর বিতরণ, পেশী লিভারেজ এবং টোরশন (হাড়ের দৈর্ঘ্যের সাথে যে ডিগ্রিটি মোচড় দেয়) এর মতো বৈশিষ্ট্যগুলি পরিমাপ করার জন্য প্রতিটি হাড়ের পৃষ্ঠকে ম্যাপ করেছিলেন। এই বৈশিষ্ট্যগুলি লোকোমোশনের নির্দিষ্ট পদ্ধতির সাথে সম্পর্কিত এবং গবেষকদের জীবাশ্মগুলিতে ভঙ্গি এবং লোকোমোশন পুনর্গঠন করার অনুমতি দেয়।
“ভঙ্গির সাথে হাড়ের আকৃতি এবং অঙ্গ বায়োমেকানিক্সের সাথে সম্পর্ক স্থাপনের মাধ্যমে আমরা পরীক্ষা করতে পারি যে জীবাশ্ম হাড়গুলি নির্দিষ্ট কার্যকরী কাজের জন্য কতটা ভালভাবে অনুকূলিত হয়েছিল, যেমন খাড়া হাঁটা বনাম বিস্তৃত হাঁটার মতো,” ব্রোকলহর্স্ট বলেছিলেন। গবেষকরা জীবাশ্ম নন-ম্যামালিয়ান সিনাপাসিডগুলিকে একটি কার্যকরী অভিযোজিত ল্যান্ডস্কেপে ম্যাপিং করে এটি অর্জন করেছিলেন, একটি টপোগ্রাফিক মানচিত্রের মতো, বিভিন্ন লোকোমোটর ভঙ্গির উচ্চ এবং নিম্ন পারফরম্যান্সের সাথে সম্পর্কিত শিখর এবং উপত্যকাগুলির সাথে।
“আমরা একটি ঝরঝরে অগ্রগতি দেখতে আশা করেছিলাম – বিস্তৃত পেলাইকোসর থেকে শুরু করে আরও কিছুটা খাড়া থেরাপিডস, তারপরে সাইনোডন্টস, তারপরে পুরোপুরি খাড়া স্তন্যপায়ী প্রাণীদের,” ব্রকলেহার্স্ট বলেছিলেন। “পরিবর্তে, আমরা উদ্ভাবনের বিস্ফোরণ পেয়েছি।”
অনুসন্ধানগুলি প্রমাণ করে যে স্তন্যপায়ী বিবর্তনে প্রতিটি প্রধান পৈতৃক গোষ্ঠীগুলি বিভিন্ন ফোরিম্ব ফাংশন এবং ভঙ্গিমা অন্বেষণ করে – যার মধ্যে কয়েকটি আধুনিক স্তন্যপায়ী প্রাণীর কাছাকাছি ছিল, অন্যরা নয়, তাদের সাথে একাধিক অভিযোজিত বিকিরণ জড়িত ছিল।
পিয়ার্স বলেছেন, “খাঁটি ভঙ্গির পথটি সরলরেখার ছিল না,” স্তন্যপায়ী প্রাণীর পূর্বপুরুষরা শীর্ষে আধুনিক স্তন্যপায়ী প্রাণীর সাথে কোনও সিঁড়িতে পদক্ষেপ নেননি। স্তন্যপায়ী প্রাণীরা তাদের ইতিহাস জুড়ে বিভিন্ন কুলুঙ্গি এবং আবাসে বিকশিত হয়ে উঠছে এবং তাদের ভঙ্গিগুলি সেই পরিবর্তনের প্রতিফলন করে। “
একটি জীবাশ্ম, আজকের মার্সুপিয়ালস এবং প্লাসেন্টালের ঘনিষ্ঠ আত্মীয়, হাড়ের বৈশিষ্ট্যগুলি একটি আধুনিক খাড়া গাইটের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ দেখিয়েছিল, যা পরামর্শ দেয় যে সম্পূর্ণরূপে প্যারাসাগিটাল ভঙ্গিগুলি পূর্বে অনুষ্ঠিত অনুমানের বিপরীতে স্তন্যপায়ী ইতিহাসে তুলনামূলকভাবে দেরিতে বিকশিত হয়েছিল। এই ফলাফলটি ব্যাকবোন এবং হিন্ডলিম্বের একই ল্যাব থেকে সাম্প্রতিক কাজকে সমর্থন করে।
পিয়ার্স বলেছিলেন, “আমাদের কাজটি এই ধারণাটিকে চ্যালেঞ্জ জানায় যে ভঙ্গি ধীরে ধীরে এবং শুরুর দিকে পরিবর্তিত হয়েছিল,” পরিবর্তে এটি দেখায় যে খাড়া ভঙ্গি এবং লোকোমোশন একটি দেরী বিবর্তনীয় উদ্ভাবন ছিল, স্তন্যপায়ী বংশের প্রাথমিক সংজ্ঞাযুক্ত বৈশিষ্ট্য নয়। “
গবেষকরা দীর্ঘস্থায়ী ধারণাটিকেও চ্যালেঞ্জ জানায় যে প্রথম দিকের নন-ম্যামালিয়ান সিনাপাসিডগুলি জীবিত টিকটিকি বা কুমিরের মতো একইভাবে ছড়িয়ে পড়েছিল। “আমাদের গবেষণায় দেখা গেছে যে বেশিরভাগ সিনাপাসিড অঙ্গগুলি আধুনিক সরীসৃপগুলির তুলনায় আলাদাভাবে কাজ করেছিল They তারা কেবল সরীসৃপের অনুলিপিই নয়, তাদের নিজস্ব ডানদিকে স্বতন্ত্র প্রাণী যা আজ জীবিত যে কোনও কিছুর চেয়ে কিছুটা আলাদা,”
এ জাতীয় বিস্তৃত হাড়ের তুলনা করার জন্য – কয়েকশো প্রজাতির বিস্তৃত এবং কয়েক মিলিয়ন বছর বয়সের মধ্যে কয়েক শতাধিক প্রজাতির বিস্তৃত এবং আকারে বন্যভাবে আলাদা – দলটিকে বড় প্রযুক্তিগত বাধাগুলি কাটিয়ে উঠতে হয়েছিল। অনুরূপ কাঠামোগুলিতে আকৃতি বর্ণনা করে এমন dition তিহ্যবাহী পদ্ধতিগুলি কার্যকর হয়নি। সুতরাং, দলটি একটি ভিন্ন কাজের জন্য ডিজাইন করা একটি বিদ্যমান আর সফ্টওয়্যার প্যাকেজটিকে পুনরায় ইঞ্জিনিয়ার করেছে, এটিকে এই অধ্যয়নের জন্য তৈরি একটি “স্লাইস-ভিত্তিক” ল্যান্ডমার্কিং সরঞ্জামে রূপান্তরিত করে। হার্ভার্ডের ইন্টিগ্রেটিভ বায়োলজি প্রোগ্রামের প্রাক্তন স্নাতক শিক্ষার্থী সহ-লেখক ম্যাগডালেন মার্কাডো তার সিনিয়র থিসিস এবং পিয়ার্স ল্যাবে গবেষণার অংশ হিসাবে বিস্তৃত ডেটাসেট সংগ্রহ করতে সহায়তা করেছিলেন।
অধ্যয়নটি একটি সমৃদ্ধ বৈজ্ঞানিক উত্তরাধিকার তৈরি করে – উভয়ই হার্ভার্ড এবং প্যালেওন্টোলজিতে। পিয়ার্স, যিনি তুলনামূলক প্রাণিবিদ্যার (এমসিজেড) যাদুঘরের ভার্টেব্রেট প্যালেওন্টোলজিরও কিউরেটরও উল্লেখ করেছেন যে, “গবেষক এবং প্রাক্তন এমসিজেড কিউরেটর, যেমন আলফ্রেড শেরউড রোমার এবং ফারিশ জেনকিনস, জুনিয়র এর মতো, এই একই প্রশ্নগুলির সাথে এই একই প্রশ্নগুলি নিয়ে ঝাঁপিয়ে পড়েছিলেন। এখন আমরা নতুন সরঞ্জামগুলি এবং তথ্যগুলি পর্যালোচনা করতে পারি।
এই অধ্যয়নটি পরিমাণগত বায়োমেকানিক্স ব্যবহার করে স্তন্যপায়ী ভঙ্গির প্রথম বৃহত আকারের বিবর্তনীয় বিশ্লেষণ চিহ্নিত করে। তবে এটি কেবল শুরু। দলটি এখন প্রাচীন প্রাণীদের মধ্যে জয়েন্টগুলি এবং পেশীগুলি কীভাবে কাজ করেছিল তা বোঝার জন্য নির্বাচিত জীবাশ্ম প্রজাতির ফোরেলিম্বসের বিস্তারিত মডেল তৈরি করছে, স্তন্যপায়ী গতির বিবর্তনে আরও গভীর অন্তর্দৃষ্টি সরবরাহ করে।
ব্রোকলহার্স্ট যেমন লিখেছেন: “স্তন্যপায়ী প্রাণীরা কীভাবে সোজা হয়ে হাঁটতে এসেছিল তা বোঝা কেবল হাড় সম্পর্কে নয়, এটি পৃথিবীর জীবনের গতিশীল ইতিহাস উন্মোচন করার বিষয়ে।”
ইউএস ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন (DEB1754459 এবং DEB1754502), তুলনামূলক প্রাণিবিদ্যার হার্ভার্ড মিউজিয়াম এবং ওয়েটমোর কলস তহবিল দ্বারা তহবিল সরবরাহ করা হয়েছিল।
রবার্ট ব্রোকলেহার্স্ট বর্তমানে লোয়েলের ম্যাসাচুসেটস বিশ্ববিদ্যালয়ের জৈবিক বিজ্ঞান বিভাগের একটি পোস্টডক্টোরাল গবেষণা সহযোগী। ম্যাগডালেন মার্কাডো বর্তমানে শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের বিবর্তনীয় জীববিজ্ঞান কমিটির স্নাতক শিক্ষার্থী।