कृपाण दांत – विलुप्त शिकारियों में पाए जाने वाले लंबे, नुकीले, ब्लेड जैसे नुकीले दांत स्माइलोडोन – प्रकृति में सबसे चरम दंत अनुकूलन में से एक का प्रतिनिधित्व करता है।
वे पूरे स्तनधारी इतिहास में कम से कम पांच बार विकसित हुए और अभिसरण का एक उत्कृष्ट उदाहरण हैं, जो तब होता है जब समान संरचनाएं असंबंधित पशु समूहों में स्वतंत्र रूप से विकसित होती हैं।
कोई जीवित प्रतिनिधि न होने के कारण, वैज्ञानिकों ने लंबे समय से इस बात पर बहस की है कि इन शिकारियों ने अपने डरावने दांतों का उपयोग कैसे किया, और दांतों का यह चरम आकार इतनी बार क्यों विकसित हुआ।
करंट बायोलॉजी में आज प्रकाशित हमारा नया अध्ययन, एक उत्तर प्रदान करता है। हमने पाया कि चरम कृपाण दांत कार्यात्मक रूप से इष्टतम हैं, जिसका अर्थ है कि उनके आकार ने विशेष हथियारों के रूप में वास्तविक लाभ प्रदान किया है।
उनके पतले और नुकीले रूप शिकार को छेदने के लिए एकदम उपयुक्त थे। हालाँकि, इसकी कीमत चुकानी पड़ी: कृपाण के दाँत भी कमज़ोर थे और उनके टूटने का खतरा अधिक था।
ये निष्कर्ष महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे हमें बेहतर ढंग से समझने में मदद करते हैं कि प्रकृति में चरम अनुकूलन कैसे विकसित होते हैं। वे इष्टतम डिज़ाइन सिद्धांतों में अंतर्दृष्टि भी प्रदान करते हैं जो जीव विज्ञान से परे इंजीनियरिंग और प्रौद्योगिकी तक विस्तारित हैं।
समय के साथ कृपाण-दांतेदार शिकारी
कृपाण-दांतेदार शिकारी एक समय दुनिया भर के पारिस्थितिक तंत्रों में घूमते थे। इनके जीवाश्म उत्तरी अमेरिका, यूरोप, अफ्रीका और एशिया में पाए गए हैं।
जो विशेषता उन्हें परिभाषित करती है वह है उनके कृपाण, एक विशिष्ट प्रकार के कैनाइन दांत। ये दांत लंबे, नुकीले, पार्श्व रूप से संकुचित (किनारों से चपटे) और घुमावदार होते हैं।
यह शेर और बाघ जैसी आधुनिक बड़ी बिल्लियों के छोटे, मजबूत, शंक्वाकार कुत्तों से भिन्न है।
यह प्रतिष्ठित दांत डायनासोर से भी पुराना है। यह पहली बार लगभग 265 मिलियन वर्ष पहले गोर्गोनोप्सिड्स नामक स्तनपायी जैसे सरीसृपों के एक समूह में दिखाई दिया था।
लाखों वर्षों में, मांसाहारी स्तनधारियों, मार्सुपियल रिश्तेदारों के विभिन्न समूहों में कृपाण दांत बार-बार विकसित हुए थायलाकोस्मिलस और “झूठी” कृपाण-दांतेदार बिल्लियाँ जैसे बारबोरोफेलिस.
सबसे प्रसिद्ध कृपाण-दांतेदार शिकारी है स्माइलोडोन. यह केवल 10,000 वर्ष पहले तक कायम था।
आप इनमें से किसी एक शिकारी का 3डी मॉडल देख सकते हैं – स्मिलोडोन फेटालिस – नीचे। इस मॉडल को लॉस एंजिल्स काउंटी के प्राकृतिक इतिहास संग्रहालय के एक कास्ट नमूने से डिजिटलीकृत किया गया है।
सेबर-टूथ पारिस्थितिकी में व्यापक शोध के आधार पर आम सहमति है कि ये शिकारी मुख्य रूप से बड़े शिकार को निशाना बनाते हैं, जो मजबूत गर्दन की मांसपेशियों द्वारा संचालित गले के नरम ऊतकों को काटने का काम करते हैं।
ऐसा माना जाता है कि ऐसा करने से उनके दांतों को फायदा हुआ, जिससे उन्हें जानलेवा काटने में मदद मिली।
इसी विचार की जांच के लिए हम निकले हैं।
पंचर-शक्ति व्यापार-बंद का परीक्षण
विशेष रूप से, हमने परीक्षण किया कि क्या उनका आकार दांतों के कार्य से संबंधित दो प्रतिस्पर्धी आवश्यकताओं के बीच इष्टतम संतुलन था। सबसे पहले, शिकार को प्रभावी ढंग से छेदने के लिए पर्याप्त तेज़ और पतला होना। दूसरा, टूटने से बचाने के लिए पर्याप्त मजबूत और मजबूत होना।
इसकी जांच करने के लिए, हमने 200 से अधिक विभिन्न मांसाहारी दांतों का बड़े पैमाने पर विश्लेषण किया, जिसमें विलुप्त कृपाण-दांतेदार प्रजातियां और आधुनिक जानवर दोनों शामिल थे।
सबसे पहले, हमने यह दिखाने के लिए उनके 3डी आकार को मापा कि कृपाण दांत अन्य मांसाहारियों की तुलना में कैसे हैं। फिर हमने दो प्रयोगों के माध्यम से परीक्षण किया कि इन दांतों का एक उपसमूह काटने के दौरान कैसा प्रदर्शन करता है।
हमने स्टेनलेस स्टील में दांतों के मॉडल को 3डी प्रिंट किया और उन्हें जिलेटिन ब्लॉक (शिकार के मांस का अनुकरण) में डाला ताकि यह मापा जा सके कि पंचर करने के लिए कितने बल की आवश्यकता थी। हमने प्रयोग के दौरान दांतों को झुकने से रोकने के लिए धातु प्रतिकृतियों का उपयोग किया, जिससे सटीक पंचर बल माप सुनिश्चित हुआ।
हमने यह जांचने के लिए इंजीनियरिंग सिमुलेशन भी चलाया कि काटने वाली ताकतों के तहत विभिन्न दांतों के आकार को कितना तनाव महसूस हुआ। इससे उनके टूटने की संभावना का पता चला।
अंत में, हमने यह निर्धारित करने के लिए एक “इष्टतमता” परीक्षण किया कि कौन से दांत का आकार पंचर दक्षता और ताकत के बीच सबसे अच्छा संतुलन बनाता है।
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चरम कृपाण-दाँत रूप इष्टतम हैं
कृपाण-दांत के आकार के संदर्भ में, हमारे परिणाम पारंपरिक विचार को चुनौती देते हैं कि ये शिकारी केवल दो श्रेणियों में आते हैं: डर्क-दांतेदार, जो लंबे और पतले होते हैं, और कैंची-दांतेदार, जो छोटे और पार्श्व रूप से संकुचित होते हैं।
इसके बजाय, हमने कृपाण-दाँत आकृतियों की एक निरंतरता को उजागर किया। यह चरम रूपों से लेकर था, जैसे कि लंबे, घुमावदार कुत्ते बारबोरोफ़ेलिस, स्माइलोडोन और होपोलोफोनसकम चरम रूपों में, जैसे कि सीधे, अधिक मजबूत दांत डिनोफेलिस और निम्रावुस.
हमारे परिणामों से पता चलता है कि अत्यधिक कृपाण-दांतेदार रूप, जैसे स्माइलोडोनन्यूनतम बल के साथ शिकार को छेदने के लिए अनुकूलित किया गया था। हालाँकि, उच्च तनाव के तहत उनके टूटने की संभावना अधिक थी।
कम चरम कृपाण-दांतेदार रूप, जैसे डिनोफेलिसभी इष्टतम थे लेकिन एक अलग तरीके से। उन्होंने पंचर दक्षता और ताकत के बीच अधिक संतुलित समझौता किया।
तथ्य यह है कि विभिन्न कृपाण-दांतेदार प्रजातियों ने पंचर दक्षता और ताकत के बीच अलग-अलग संतुलन विकसित किया है, जो पहले की तुलना में शिकार रणनीतियों की एक विस्तृत श्रृंखला का सुझाव देता है। यह उनकी पारिस्थितिक विविधता पर अनुसंधान के बढ़ते समूह का समर्थन करता है।
एक अद्भुत समाधान
ये परिणाम यह समझाने में मदद करते हैं कि चरम कृपाण दांत इतनी बार क्यों विकसित हुए, संभवतः एक इष्टतम डिजाइन के लिए प्राकृतिक चयन द्वारा संचालित। वे उनके अंतिम निधन के लिए एक संभावित स्पष्टीकरण भी प्रदान करते हैं।
उनकी बढ़ती विशेषज्ञता ने शायद एक “विकासवादी शाफ़्ट” के रूप में काम किया है, जिससे वे अत्यधिक प्रभावी शिकारी बन गए हैं, लेकिन जब पारिस्थितिक तंत्र बदल गया और उनका शिकार दुर्लभ हो गया तो वे विलुप्त होने के प्रति अधिक संवेदनशील हो गए।
हमारा अध्ययन इस बात की भी व्यापक जानकारी प्रदान करता है कि अन्य प्रजातियों में अत्यधिक अनुकूलन कैसे विकसित होता है। बायोमैकेनिक्स को विकासवादी सिद्धांत के साथ एकीकृत करके, हम बेहतर ढंग से समझ सकते हैं कि प्राकृतिक चयन विशेष कार्यों को करने के लिए जीवों को कैसे आकार देता है।
सेबर टूथ फॉर्म एक मौलिक यांत्रिक चुनौती के लिए एक शानदार समाधान का प्रतिनिधित्व करता है, ताकत के साथ दक्षता को संतुलित करता है – जो मानव निर्मित उपकरणों में भी परिलक्षित होता है।
तीक्ष्णता और स्थायित्व के बीच यह समझौता इंजीनियरिंग में एक महत्वपूर्ण विचार है, जो सर्जिकल स्केलपेल से लेकर औद्योगिक कटिंग ब्लेड तक हर चीज के डिजाइन को प्रभावित करता है।
सटीक उपकरण विकसित करने वाले इंजीनियर, जैसे हाइपोडर्मिक सुई या उच्च-प्रदर्शन काटने वाले उपकरण, प्रेरणा के लिए प्रकृति के विकासवादी समाधानों को देख सकते हैं, उन्हीं सिद्धांतों को लागू कर सकते हैं जिन्होंने इन प्रागैतिहासिक शिकारियों को आकार दिया था।
लेखिका वर्तमान में ब्रिस्टल विश्वविद्यालय में कार्यरत हैं और शोध के दौरान उनसे मिले उदार समर्थन को स्वीकार करती हैं।
ताहलिया पोलक, पोस्टडॉक्टरल रिसर्च फेलो, इवांस इवोमोर्फ प्रयोगशाला, मोनाश विश्वविद्यालय
यह लेख क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत द कन्वर्सेशन से पुनः प्रकाशित किया गया है। मूल लेख पढ़ें.
