மின்மினிப் பூச்சிகள் உடலில் ஒளி உருவாவது எப்படி? இயற்கை அதிசயத்தின் அறிவியல் பின்னணி

உலகின் பல பகுதிகளில், ஈரப்பதமான கோடை இரவுகளில், வயல்கள், சதுப்பு நிலங்கள், ஆற்றங்கரைகள் எனச் சூழலியல் ரீதியாக ஆரோக்கியமாக இருக்கும் பகுதிகளில், காற்றில் மிதக்கும் அந்த இயற்கை விளக்குகள் தோன்றுகின்றன.

மின்மினிப் பூச்சிகள் அடிப்படையில், லேம்பிரிடே என்னும் அறிவியல் குடும்பத்தைச் சேர்ந்த வண்டுகள். கடந்த ஆண்டு மே மாதம் உத்தர பிரதேசம் விலங்கியல் ஆய்விதழில் (Uttar Pradesh Journal of Zoology) வெளியான ஆய்வுக் கட்டுரையின்படி, உலகளவில் 2500க்கும் மேற்பட்ட இயற்கை ஒளியை உருவாக்கும் வண்டு இனங்கள் இருப்பதாக விஞ்ஞானிகள் மதிப்பிட்டுள்ளனர். அதில் சுமார் 2,200 இனங்கள் மின்மினிப் பூச்சிகளாக வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.

இருட்டிய பிறகு இந்த ஒளிரும் பூச்சிகளைக் காண்பது சமீப காலமாக அரிதாகிவிட்டது என்றாலும், அவற்றைப் பார்க்கும் போதெல்லாம் பலருக்கும் இயல்பாகவே எழக்கூடிய கேள்வி, 'இது எப்படி சாத்தியம்?' என்பதுதான்.

இயற்கையாகவே ஒளியை உருவாக்கக் கூடிய உடலமைப்பு மின்மினிப் பூச்சிகளுக்குக் கிடைத்தது எப்படி? ஏதோ மாயாஜாலம் போலத் தெரியும் அவற்றுடைய தோற்றத்தின் அறிவியல் பின்னணி என்ன?

இதற்கான பதில் இயற்கையின் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க உயிரியல் அமைப்புகளில் ஒன்றான உயிரி ஒளிர்வில் (bioluminescence) அடங்கியுள்ளது.

மின்மினிப் பூச்சிகளின் உடலுக்குள் நிகழும் வேதிவினை

மின்மினிப் பூச்சியின் ஒளியானது, அதன் அடிவயிற்றில் அமைந்துள்ள ஒரு சிறிய ஒளி உற்பத்தி உறுப்புக்குள் நிகழும் மிகவும் திறமையான வேதிவினை மூலம் உருவாகிறது. இந்த ஒளிரும் பகுதி பெரும்பாலும், 'லேன்டர்ன் (lantern)' என்று அழைக்கப்படுகிறது.

மின்மினிப் பூச்சியின் ஒளி, லூசிஃபெரின் எனப்படும் ஒரு வேதிப்பொருள் மற்றும் லூசிஃபெரேஸ் எனப்படும் ஒரு நொதியைச் சாந்துள்ளதை விஞ்ஞானிகள் பல தசாப்தங்களாக அறிந்துள்ளனர். லூசிஃபெரேஸ் நொதியின் உதவியுடன், லூசிஃபெரின் என்ற வேதிமம் ஆக்சிஜனுடன் வினைபுரியும்போது உருவாகும் ஆற்றல் கண்ணுக்குப் புலப்படக்கூடிய ஒளியின் வடிவில் வெளியிடப்படுகிறது.

வழக்கமாக நாம் பார்க்கும் ஒரு மின் விளக்கு அல்லது தீச்சுடரைப் போலன்றி, இந்த வேதிவினையில் மிகக் குறைந்த வெப்பமே உற்பத்தியாகிறது. கிட்டத்தட்ட அனைத்து ஆற்றலும் வெப்பத்திற்குப் பதிலாக கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியாக மாறுவதால், விஞ்ஞானிகள் மின்மினிப் பூச்சி உருவாக்கும் ஒளியை 'குளிர் ஒளி (cold light)' என்று விவரிக்கின்றனர். அறிவியல் ஆய்வுகளின்படி, இயற்கையில் அறியப்பட்ட மிகவும் ஆற்றல் திறன்மிக்க உயிரி ஒளிர்வு அமைப்புகளில் ஒன்றை மின்மினிப் பூச்சிகள் உருவாக்குகின்றன.

கனெடிகட் கல்லூரியின் உயிர் வேதியியலாளர் ப்ரூஸ் பிரான்சினியின் கூற்றுப்படி, விஞ்ஞானிகள் இந்த ஒளியின் பின்னணியில் உள்ள துல்லியமான வேதியியலைப் புரிந்துகொள்ள கிட்டத்தட்ட 60 ஆண்டுகள் ஆனது. இறுதியில், "சூப்பர் ஆக்சைட் அயனி" எனப்படும் ஆக்சிஜன் தொடர்பான ஒரு சிறப்பு மூலக்கூறு, ஒளி உருவாக்கும் வேதிவினையில் முக்கியப் பங்காற்றக் கூடும் என்று ஆய்வுகள் காட்டின.

இந்த வேதிவினை, ஃபோட்டோசைட்டுகள் எனப்படும் சிறப்பு வாய்ந்த செல்களுக்குள் நிகழ்கிறது. இந்த செல்கள் லூசிஃபெரின், லூசிஃபெரேஸ், ஆக்சிஜன் மற்றும் ஏ.டி.பி. எனப்படும் செல்லுலார் ஆற்றல் மூலக்கூறுகளால் நிரம்பியுள்ளன. ஒளியை உருவாக்குவதற்கான வேதிவினை தொடங்கியவுடன், ஃபோட்டான்கள், அதாவது ஒளியின் மிகச்சிறிய தொகுதிகள், உமிழப்படுகின்றன.

இதை, ஒரு நுண்ணிய இயற்கை எல்.இ.டி அமைப்புக்கு இணையான உயிரியல் அமைப்பு என்று விஞ்ஞானிகள் விவரிக்கின்றனர்.

மின்மினிப் பூச்சி ஒளியைக் கட்டுப்படுத்துவது எப்படி?

மின்மினிகளின் உடலில், பொதுவாக அவற்றின் பின்புறத்தில் ஒளி வெளிப்படுகின்றது. ஏனெனில், லேன்டர்ன் எனப்படும் ஒளி உறுப்பு அவற்றுடைய வயிற்றுப் பகுதிகளில் பரிணாம வளர்ச்சி அடைந்துள்ளது. பல இனங்களில், வயிற்றின் அடிப்பகுதியில்தான் ஒளியைப் பிரதிபலிக்கும் அடுக்குகள் உள்ளன. அவை ஒளியைத் திறமையாக வெளிப்படுத்துவதற்கு உதவுகின்றன.

மின்மினிகளின் உடற்கூறியலை ஆய்வு செய்த விஞ்ஞானிகள், லேன்டர்ன் என்ற இந்த உறுப்பு, வெறுமனே ஒளிரும் தோலின் ஒரு பகுதி மட்டுமே இல்லை என்பதையும், இது பல அடுக்குகளைக் கொண்ட ஒரு தனித்துவமான உறுப்பு என்பதையும் கண்டறிந்தனர்.

அதாவது, ஒளியை உருவாக்கும் ஒளி செல்கள், ஒளியை வெளிப்புறமாகச் செலுத்தும் பிரதிபலிப்புப் படிகங்கள், ஆக்சிஜனை வழங்கும் அடர்த்தியான மூச்சுக் குழாய்கள், ஒளிரும் முறைகளைக் கட்டுப்படுத்தும் நரம்பு இணைப்புகள் ஆகிய செயல்முறைகள் அங்கு நடக்கின்றன.

அக்வாடிகா லீ (Aquatica leii) என்ற சீனாவில் காணப்படும் ஒரு மின்மினி வகையைச் சேர்ந்த பூச்சியின் மீதான சமீபத்திய மரபணு ஆய்வில், வளர்ச்சியின்போது லேன்டர்ன் உறுப்பின் உருவாக்கம் மற்றும் நிலைநிறுத்தலுடன் தொடர்புடைய மரபணுக்கள் அடையாளம் காணப்பட்டுள்ளன.

சீன உயிரியலாளர் சின்ஹுவா ஃபூ மற்றும் அவரது குழுவினர், அலப்டி-பி, அல்அன்க்-4 ஆகிய மரபணுக்கள், வயிற்றில் ஒளி எங்கு உருவாக வேண்டும் என்பதைத் தீர்மானிப்பதைக் கண்டறிந்தனர்.

அதாவது, அவற்றின் பின்புறத்திற்கு "ஒளிரும் தன்மை" கிடைத்துள்ளதன் பின்னணியில், லட்சக்கணக்கான ஆண்டுகளாக நடந்த பரிணாம வளர்ச்சி முக்கியப் பங்கு வகிப்பதாக அவர்கள் கூறுகின்றனர்.

இவற்றுடன், மின்மினிப் பூச்சிகள் குறித்து மக்களிடையே இருக்கும் மிக முக்கியமான மற்றுமொரு கேள்வி, 'அந்த ஒளி எப்படி துல்லியமாகச் சிமிட்டுகின்றது, ஒளியின் செயல்பாட்டை அது எப்படி கட்டுப்படுத்துகிறது?' என்பதாகும்.

ஒரு மின்மினிப் பூச்சியால், குறுகிய சிமிட்டல்கள், நீண்ட சிமிட்டல்கள், இரட்டை ஒளிர்வுகள், ஒத்திசைந்த அலைகள் அல்லது தாள லயத்துடன் சிமிட்டுதல் எனப் பல்வேறு வடிவங்களில் ஒளியை வெளிப்படுத்த முடியும். மேலும் சில வகைகள், பெரிய குழுக்களாகத் தங்கள் ஒளிர்வுகளை ஒருங்கிணைத்து, பிரமிக்க வைக்கும் ஒத்திசைந்த காட்சிகளை உருவாக்குகின்றன.

அவை, ஒளியை உருவாக்கும் செல்களுக்குள் செல்லும் ஆக்சிஜனின் ஓட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், தங்கள் உடலில் உருவாகும் ஒளியைக் கட்டுப்படுத்துவதாக விஞ்ஞானிகள் நம்புகிறார்கள். ஆக்சிஜன் லேன்டர்ன் என்ற உறுப்பின் திசுக்களுக்குள் வேகமாக நுழையும்போது, லூசிஃபெரின் வினை வேகம்பெற்று, ஒளியை உருவாக்குகிறது. அதற்கான ஆக்சிஜன் விநியோகம் குறையும்போது ஒளி உருவாவது நின்றுவிடுகிறது.

இந்தச் செயல்முறையை அசாதாரணமான துல்லியத்துடன் கட்டுப்படுத்துவதில், இந்தப் பூச்சிகளின் நரம்பு மண்டலம் முக்கியப் பங்காற்றுகிறது.

மின்மினிகளின் ஒத்திசைவு குறித்த ஆராய்ச்சி, கவர்ச்சிகரமான கணித வடிவங்களையும் வெளிப்படுத்தியுள்ளது. ஆண் மின்மினிகள், அருகிலுள்ள பிற மின்மினிகளுடைய ஒளிர்வுகளின் அடிப்படையில், கிட்டத்தட்ட உயிரியல் தகவல் தொடர்பு வலைப்பின்னல்களைப் போலவே செயல்பட்டு, தத்தமது உயிரி ஒளிர்வின் தாளத்தைச் சரி செய்து கொள்வதாக ஆய்வுகள் தெரிவிக்கின்றன.

உலகம் முழுவதும் சுமார் 2,200 மின்மினிப் பூச்சி இனங்கள் உள்ளன. ஒவ்வொன்றுக்கும் ஒளிரும் லார்வா (முதிர்ச்சியடையாத புழுப் பருவம்) பருவம் உண்டு. இருப்பினும், முற்றிலும் வளர்ந்த நிலையில், அனைத்து மின்மினிப் பூச்சி வகைகளுக்கும் ஒளிரக் கூடிய தன்மை இருப்பதில்லை என்று ஸ்மித்சோனியன் இதழில் வெளியான கட்டுரை விளக்குகிறது.

ஃப்ளோரிடா வேளாண்மை மற்றும் நுகர்வோர் சேவைகள் துறையின் உயிரியலாளரும், பூமியிலுள்ள மின்மினி வகைகளின் பட்டியலைத் தொகுத்து வருபவருமான ஆலிவர் கெல்லரின் கூற்றுப்படி, சுமார் 60 முதல் 75% இனங்களுக்கு மட்டுமே முதிர்ந்த நிலையிலும் ஒளிரும் தன்மை உள்ளது.

"இந்த இனங்கள் பெரும்பாலும் ஆசியாவிலும், வட அமெரிக்காவில் ராக்கி மலைத்தொடருக்குக் கிழக்கே உள்ள பகுதிகளிலும் காணப்படுகின்றன. காற்றும் நிலமும் ஈரப்பதமாக இருக்கும் இடங்களில் மின்மினிகள் செழித்து வளர்கின்றன" என்றும் அவர் குறிப்பிடுகிறார்.

மின்மினிகளுடைய 'காதலின் மொழி'

பெரும்பாலான மக்கள் நன்கு வளர்ந்த, முதிர்ந்த ஒளிரும் மின்மினிப் பூச்சிகளை மட்டுமே கவனிக்கின்றனர். அனால், அவற்றுடைய வாழ்வின் பெரும்பகுதி நிலத்தடியிலோ அல்லது இலைச் சருகளின் மீதோ கழிகின்றது.

வழக்கமாக, பெண் பூச்சிகள் ஈரமான மண், பாசி அல்லது அழுகும் இலைகளில் முட்டையிடும்போது அவற்றின் வாழ்க்கைச் சுழற்சி தொடங்குகிறது.

வட அமெரிக்காவில் மின்மினிகள் பாதுகாப்புக்காகச் செயல்பட்டு வரும் ஃபயர்ஃப்ளை அட்லஸ் அமைப்பு தொகுத்துள்ள தகவல்களின்படி, "முட்டையில் இருந்து வெளிவந்த பிறகு, புழுக்கள், பெரும்பாலும் ஒளியை வெளியிடும் மின்மினிப் புழுக்களாக வாழ்க்கையைத் தொடங்குகின்றன.

ஒவ்வொரு வகையைப் பொறுத்து, மின்மினிகளின் ஆயுள் சில மாதங்கள் முதல் இரண்டு அல்லது மூன்று ஆண்டுகள் வரைகூட நீடிக்கும். அதில் பெரும் பகுதியை அவை புழுப் பருவத்திலேயே கழிக்கின்றன. இவைதம் புழுப் பருவத்தில், நத்தைகள், சிலந்திகள், பிற புழுக்கள் மற்றும் பிற முதுகெலும்பற்ற மெல்லுடலிகளை வேட்டையாடி உணவாகக் கொள்கின்றன."

மேலும், "பல மின்மினிப் புழு வகைகள் இரையை உண்பதற்கு முன்பு, செரிமான திரவங்களையோ அல்லது செயலிழக்கச் செய்யும் ரசாயனங்களையோ அவற்றின் உடலில் செலுத்துகின்றன. அதே வேளையில் முழுதாக வளர்ந்த, முதிர்ந்த மின்மினிப் பூச்சிகள், தங்களுடைய குறுகிய கால முதிர்பருவ வாழ்வில் பெரும்பாலும் தேன், மகரந்தம் ஆகியவற்றையே உட்கொள்கின்றன அல்லது சில நேரங்களில் எதையுமே சாப்பிடாமல் கழிக்கின்றன."

பல மின்மினிப் பூச்சி இனங்களுக்கு, முதிர்பருவம் என்பது சில வாரங்களுக்கு மட்டுமே நீடிக்கும். அதோடு, இந்தக் காலகட்டத்தில் அவற்றின் முதன்மை நோக்கமாக இனப்பெருக்கம் மட்டுமே இருக்கிறது.

அவை உருவாக்கும் ஒளி இனப்பெருக்க செயல்முறையின் ஓர் அங்கமாக நடக்கும் தகவல் பரிமாற்றத்தில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது.

உலகின் முன்னணி மின்மினிகள் ஆராய்ச்சியாளர்களில் ஒருவரும், 'சைலன்ட் ஸ்பார்க்ஸ்: தி வண்டரஸ் வேர்ல்ட் ஆஃப் ஃபயர்ஃப்ளைஸ்' என்ற நூலின் ஆசிரியருமான உயிரியலாளர் சாரா லூயிஸ், மின்மினிப் பூச்சிகளின் ஒளியை "காதலின் மொழி" என்று விவரிக்கிறார்.

அவரது கூற்றுப்படி, ஒவ்வோர் இனமும் அவற்றுக்கென இருக்கும் தனித்துவமான ஒளிர்வுக் குறியீடுகள் மூலமாகத் தொடர்பு கொள்கின்றன. அதாவது, "ஒரு குறிப்பிட்ட இனத்தைச் சேர்ந்த ஆண் மின்மினி, ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவத்திலான ஒளியை வெளியிடுகிறது. அதை, அதே இனத்தைச் சேர்ந்த பெண் பூச்சிகள் கண்டறிந்து, தனக்கான ஆண் துணையைத் தேர்வு செய்து அதற்குப் பதிலளிக்கின்றன."

உதாரணமாக, சில இனங்களில், ஆண் பூச்சிகள் பறக்கும்போது ஒவ்வொரு சில விநாடிகளுக்கும் ஒளிர்கின்றன, பெண் பூச்சிகள் பதிலளிப்பதற்கு முன்பு ஒரு துல்லியமான இடைவெளியை எதிர்பார்த்துக் காத்திருக்கின்றன.

அதோடு, பெண் பூச்சியால் வெற்றிகரமாக அடையாளம் காணப்படுவதற்கு நேர இடைவெளி துல்லியமாக இருக்க வேண்டும். "ஒளிர்வின் கால அளவு அல்லது நேரத்தில் ஏற்படும் சிறிய மாற்றங்கள்கூட ஓர் ஆண் பூச்சி, பெண் பூச்சியை ஈர்க்குமா, இனப்பெருக்கம் நிகழுமா என்பதைத் தீர்மானிப்பதில் பங்கு வகிப்பதாக" ஆய்வாளர்கள் பதிவு செய்துள்ளனர்.

அவற்றின் உயிரியலில் ஏற்பட்டுள்ள இந்தத் தகவமைப்பு, மின்மினிப் பூச்சிகள் தவறான இனங்களுடன் இனப்பெருக்கம் செய்வதைத் தவிர்ப்பதற்கு உதவுகிறது.

எளிதாகக் கூற வேண்டுமெனில், பல்வேறு மின்மினி வகைகள் வாழக்கூடிய அடர்ந்த காடுகள் அல்லது ஈரநிலங்களில், அவற்றுக்கு இடையே வேறுபட்டு இருக்கும் ஒளிர்வு வடிவங்கள், அவற்றை வகைப்படுத்திக் காட்டுவதற்கான அடையாள அட்டைகளைப் போலச் செயல்படுகின்றன.

தற்காப்புக் கவசமாக செயல்படும் உயிரி ஒளிர்வு

மறுபுறம், மின்மினிப் பூச்சிகள் உருவாக்கி, வெளியிடும் இந்த இயற்கை ஒளி, 'அவற்றை வெளிப்படையாகத் தெரியும்படி செய்வதால், அவை எளிதில் இரையாகும் ஆபத்து இருக்கிறதே?' என்ற கேள்வி எழுகிறது.

ஆனால், கடந்த 2024ஆம் ஆண்டு ஜூன் மாதம் ஆக்ஸ்ஃபோர்ட் அகாடெமிக் ஆய்விதழில் வெளியான ஓர் ஆய்வுக் கட்டுரையின்படி, மின்மினிகளில் லூசிபுஃபாகின் எனப்படும் தற்காப்பு வேதிப் பொருட்கள் உள்ளன.

இந்த நச்சு வேதிமம், பறவைகள், சிலந்திகள், தவளைகள், பல்லிகள் போன்ற வேட்டையாடி உயிரினங்களுக்கு மின்மினிகளின் சுவையை விரும்பத்தகாத ஒன்றாக, நச்சுத்தன்மை கொண்டதாக ஆக்குகிறது.

அதாவது, "நச்சுத் தவளைகள், வண்ணத்துப்பூச்சிகளில் காணப்படும் பிரகாசமான வண்ணங்களைப் போலவே, மின்மினிகளின் ஒளிர்வும் பிற வேட்டையாடிகளுக்கு ஓர் எச்சரிக்கை சமிக்ஞையாகவே செயல்படுகிறது."

மின்மினிப் பூச்சிகளில் இந்த உயிரி ஒளிர்வின் அதிகமாக அறியப்பட்ட செயல்பாடு முதிர்ந்த பூச்சிகள் இடையிலான இனப்பெருக்கத்திற்கான தகவல் தொடர்பு. இருப்பினும், முட்டைகள், லார்வா உள்ளிட்ட பருவங்களிலும் இந்த உயிரி ஒளிர்வு காணப்படுவதால், அது அவற்றுக்கான ஓர் எச்சரிக்கை சமிக்ஞையாகவும் செயல்படுவதாக ஆய்வுகள் தெரிவிக்கின்றன.

- இது, பிபிசிக்காக கலெக்டிவ் நியூஸ்ரூம் வெளியீடு