नई दिल्ली: नॉर्वेजियन यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के पीएचडी छात्र अन्ना एंड्रियासेन ने कहा, “यह वास्तव में काफी अविश्वसनीय था। “पूरा दिमाग जल उठा।” जीवित प्रजातियां, चाहे मछली या इंसान, तापमान के रूप में खराब प्रदर्शन करते हैं उगता है। यह एक ऐसी चीज है जिसे बहुत से लोगों ने निश्चित रूप से बहुत गर्म गर्मी के दिन अनुभव किया है। लेकिन जब तापमान बहुत अधिक बढ़ जाता है तो शरीर के अंदर क्या होता है?
समाधान खोजने के लिए, एनटीएनयू के जीवविज्ञान विभाग के शोधकर्ताओं ने न्यूरोफिज़ियोलॉजिकल पद्धतियों के साथ अनुवांशिक तकनीक का उपयोग किया।
“हम उन कारकों में रुचि रखते थे जो जीवों की गर्मी सहनशीलता को प्रतिबंधित करते हैं।” जलवायु परिवर्तन के परिणामस्वरूप पृथ्वी का तापमान बढ़ने पर कौन से जीव पनपेंगे और क्यों? “हमने मस्तिष्क को देखने का फैसला किया,” एंड्रियासन बताते हैं।
गर्मी की लहरों के कारण जलवायु परिवर्तन
महाद्वीपों में बहने वाली गर्मी की लहरें आम होती जा रही हैं, और पानी में रहने वाले जीव खतरनाक रूप से उच्च तापमान का सामना कर रहे हैं। यह समझना कि अत्यधिक उच्च तापमान पर जीवित रहने की सीमा क्या है, यह भविष्यवाणी करने के लिए महत्वपूर्ण है कि जीव जलवायु परिवर्तन पर कैसे प्रतिक्रिया देंगे।
“दशकों से थर्मल सहिष्णुता का अध्ययन किया गया है और यह विचार कि तापमान मस्तिष्क की गतिविधि को प्रभावित करता है, नया नहीं है। “क्या अलग है कि अब हम आनुवंशिक प्रौद्योगिकियों और न्यूरोफिज़ियोलॉजी का उपयोग करके घटना का विश्लेषण कर सकते हैं,” एंड्रियासन बताते हैं।
ट्रॉनहैम में एनटीएनयू के शोधकर्ताओं ने लार्वा मछली के आसपास के तापमान में उत्तरोत्तर वृद्धि करते हुए नव रचित जेब्राफिश लार्वा की मस्तिष्क गतिविधि का अध्ययन किया।
“इन मछलियों को आनुवंशिक रूप से इस तरह से इंजीनियर किया गया है कि जब मस्तिष्क में न्यूरॉन्स सक्रिय होते हैं, तो वे फ्लोरोसेंट रोशनी का उत्सर्जन करते हैं।” जबकि लार्वा तैरते हैं, हम इस प्रकाश को माइक्रोस्कोप के माध्यम से देख सकते हैं। इन लार्वा मछलियों में पारभासी होने का अतिरिक्त लाभ होता है। “हम सीधे जीवित लार्वा के दिमाग में सहकर्मी हो जाते हैं,” एंड्रियासेन बताते हैं।
प्रतिक्रिया करने की क्षमता खोना
शोधकर्ता तब मस्तिष्क की गतिविधि की निगरानी कर सकते हैं, जबकि धीरे-धीरे पानी के तापमान में वृद्धि कर सकते हैं जिसमें मछलियां तैर रही हैं।
“हम देखेंगे कि जब मौसम गर्म होता है तो लार्वा कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। जब यह बहुत गर्म हो जाता है, तो वे अपना संतुलन खो देते हैं और सर्कल में तैरने लगते हैं, पेट ऊपर।”
शोधकर्ताओं ने मछली के लार्वा को यह देखने के लिए उकसाया कि उन्होंने कैसे प्रतिक्रिया दी। उन्होंने लार्वा की पूंछ को दबा दिया, जो आम तौर पर उन्हें तैरने का कारण बनता है।
लेकिन कुछ अजीब हुआ जब उन्होंने तापमान बढ़ाया।
“एक निश्चित बिंदु पर, मछली ने चुटकुलों का जवाब देना बंद कर दिया।” वे अभी भी जीवित थे, लेकिन एक पारिस्थितिक अर्थ में, वे मर चुके थे। “वे शिकारियों से दूर तैरने में सक्षम नहीं होंगे या प्रकृति में उस स्थिति में ठंडे पानी के लिए अपना रास्ता नहीं बना पाएंगे,” एंड्रियासेन कहते हैं, यह स्थिति केवल छोटी प्रयोगात्मक मछली में अस्थायी है।
“एक बार जब हम उन्हें ठंडे पानी में वापस लाएंगे, तो वे पूरी तरह से ठीक हो जाएंगे,” एंड्रियासेन कहते हैं।
गर्मी दिमाग को बंद कर देती है
अब तक, प्रयोग उम्मीद के मुताबिक ही गए हैं। वे यह भी जांच सकते हैं कि मछली की आंखों के सामने प्रकाश चमकने से मस्तिष्क दृश्य उत्तेजनाओं को समझ रहा था या नहीं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता गया, मस्तिष्क ने इनपुट पर प्रतिक्रिया देना बंद कर दिया और पूरी तरह से निष्क्रिय हो गया। लेकिन कुछ अजीब हुआ जब उन्होंने तापमान बढ़ाया।
“मेरा पूरा सिर जल उठा।” एंड्रियासेन बताते हैं, “हमने जो देखा वह सबसे नज़दीकी वर्णन कर सकता है।”
आम तौर पर, मस्तिष्क की गतिविधि को मस्तिष्क के कुछ क्षेत्रों में केवल प्रकाश के छोटे धब्बे के रूप में देखा जाता है। माइक्रोस्कोप के तहत, शोधकर्ता देख सकते थे कि कैसे फ्लोरोसेंट रोशनी कुछ ही सेकंड में फैल गई और सूक्ष्म मछली के लार्वा के पूरे मस्तिष्क को कवर कर दिया।
“हम जानते हैं कि zebrafish दिमाग में मानव मस्तिष्क के साथ बहुत कुछ है – आनुवंशिक सामग्री का 70% समान है,” एंड्रियासन बताते हैं।
उसके बाद, शोधकर्ता ग्लियाल कोशिकाओं, एक प्रकार की मस्तिष्क कोशिका की जांच करने का इरादा रखते हैं।
“हम विशेष रूप से हीटिंग के दौरान ग्लियाल कोशिकाओं की गतिविधि में रुचि रखते हैं।” ये कोशिकाएं मस्तिष्क के ऑक्सीजन वितरण के लिए महत्वपूर्ण हैं क्योंकि ये दोनों ऑक्सीजन स्तर का आकलन करती हैं और रक्त प्रवाह और ऑक्सीजन की आपूर्ति को नियंत्रित करती हैं। क्योंकि हम देख सकते हैं कि ऑक्सीजन का स्तर तापमान सहनशीलता को प्रभावित करता है, एक सिद्धांत यह है कि मस्तिष्क बंद हो जाता है क्योंकि ग्लियल कोशिकाओं में अब ऑक्सीजन स्तर को नियंत्रित करने की क्षमता नहीं होती है।”
मतभेद विकास को आगे बढ़ाते हैं
क्या हुआ, इसकी बेहतर समझ पाने के लिए, ट्रॉनहैम के शोधकर्ताओं ने तापमान बदलते समय मछली के तैरने वाले पानी में ऑक्सीजन की मात्रा को समायोजित करना शुरू किया।
“हमें यह देखकर आश्चर्य हुआ कि ऑक्सीजन के स्तर ने गर्मी सहनशीलता को संशोधित करने में एक भूमिका निभाई।” जब हमने अधिक ऑक्सीजन पेश की, तो लार्वा मछली ने उच्च तापमान पर बेहतर प्रदर्शन किया, मस्तिष्क की गतिविधि अधिक थी, और कम ऑक्सीजन वाली मछली की तुलना में ऊपरी तापीय सीमाओं के संपर्क में आने से तेजी से उबर गई।
विभिन्न जानवरों में तापमान सहिष्णुता पर ऑक्सीजन सामग्री के प्रभाव का मूल्यांकन करते समय, शोधकर्ताओं ने विरोधाभासी परिणाम पाए।
“ऑक्सीजन के स्तर में परिवर्तन के प्रति “असंवेदनशील” होने के कारण पृथ्वी का तापमान बढ़ने पर संभावित रूप से एक विकासवादी लाभ मिल सकता है।
“आंकड़े बताते हैं कि तापमान सहिष्णुता प्रजातियों के बीच भिन्न होती है।” यह एक ऐसा लक्षण हो सकता है जो यह निर्धारित करता है कि कोई प्रजाति जलवायु परिवर्तन के अनुकूल हो सकती है या तापमान बढ़ने पर नष्ट हो जाएगी। कई प्रजातियाँ ऑक्सीजन की कमी वाली परिस्थितियों में रहती हैं जहाँ तापमान सामान्य से जल्दी बढ़ सकता है। “वे बेहद कमजोर होंगे,” एंड्रियासेन भविष्यवाणी करता है।
वह एक उदाहरण के रूप में उथले मीठे पानी के वातावरण, नदियों या अंतर्ज्वारीय क्षेत्र में रहने वाली प्रजातियों का उपयोग करती है।
“ये ऐसे आवास हैं जहां ऑक्सीजन के स्तर में पर्याप्त परिवर्तन हो सकते हैं, अक्सर तापमान में उतार-चढ़ाव के साथ-साथ।” इन सेटिंग्स में, मछली जिनकी गर्मी सहनशीलता ऑक्सीजन के स्तर से सीमित है, उन मछलियों की तुलना में संघर्ष करने की अधिक संभावना है जो नहीं हैं।
“ऑक्सीजन के स्तर में परिवर्तन के प्रति “असंवेदनशील” होने से पृथ्वी के तापमान में वृद्धि के साथ संभावित रूप से एक विकासवादी लाभ मिल सकता है।
“जानवर जो कम ऑक्सीजन के स्तर के तहत तंत्रिका कार्य को बनाए रख सकते हैं, उच्च तापमान को समझने में सबसे अच्छे हो सकते हैं,” एंड्रियासेन कहते हैं।
