एक मेंढक जीभ का अध्ययन कैसे करता है? मेंढकों की चिपचिपी, घिनौनी दुनिया में हमारा अध्ययन एक मोबाइल गेम में नकली कीड़ों पर एक असली अफ्रीकी बुलफ्रॉग के हास्य वीडियो के साथ शुरू हुआ। यह मेंढक स्पष्ट रूप से गेमिंग का विशेषज्ञ था; इसकी जीभ की गति और सटीकता टेक्सटिंग किशोरों के अंगूठे को प्रतिद्वंद्वी कर सकती है।
इसके अलावा YouTube शोध में चूहों, टारेंटयुला और यहां तक कि अन्य मेंढकों के अद्भुत वीडियो मिले।
बहुमुखी मेंढक जीभ गीला, बालों और फिसलन वाली सतहों को समान आसानी से पकड़ सकती है। यह हमारे इंजीनियर चिपकने की तुलना में बहुत बेहतर करता है - घरेलू टेप भी दृढ़ता से गीली या धूल सतहों से चिपक नहीं सकते हैं। इस जीभ को और भी प्रभावशाली बनाता है इसकी गति: मेंढक और टॉड स्नेग की 4, 000 से अधिक प्रजातियां तेजी से शिकार कर सकती हैं।
क्या मेंढक जीभ इतनी विशिष्ट रूप से चिपचिपा बनाता है? हमारे समूह का उद्देश्य यह पता लगाना है।
मेंढक जीभ के लिए प्रारंभिक आधुनिक वैज्ञानिक ध्यान 1849 में आया, जब जीवविज्ञानी ऑगस्टस वालर ने नसों और पैपिला पर पहला प्रलेखित मेंढक जीभ का अध्ययन प्रकाशित किया- जीभ पर पाए जाने वाले सतह के माइक्रोस्ट्रक्चर। वालर को मेंढक जीभ के नरम, चिपचिपे स्वभाव से मोहित हो गया था और जिसे उन्होंने "जीवित मेंढक की जीभ से होने वाले अजीबोगरीब फायदे" कहा था ... इस अंग की चरम लोच और पारदर्शिता ने मुझे इसे माइक्रोस्कोप में जमा करने के लिए प्रेरित किया।
तेजी से आगे 165 साल, जब बायोमैकेनिक्स के शोधकर्ता क्लेनटिच और गोरब सींग वाले मेंढक सेराटोफ्रीस क्रैनवेलि में जीभ बलों को मापने के लिए पहली बार थे। उन्होंने 2014 में पाया कि मेंढक आसंजन बल शरीर के वजन के 1.4 गुना तक पहुंच सकते हैं। इसका मतलब है कि चिपचिपा मेंढक जीभ अपने वजन को दोगुना करने के लिए काफी मजबूत है। उन्होंने कहा कि जीभ चिपचिपे टेप या एक दबाव-संवेदनशील चिपकने की तरह काम करती है - एक स्थायी रूप से निपटने वाली सतह जो हल्के दबाव में सब्सट्रेट का पालन करती है।
मेंढक जीभ एक पेट्री डिश को अपनी चिपचिपाहट के साथ पकड़े हुए है। (एलेक्सिस नोएल / जॉर्जिया टेक, सीसी बाय-एनडी) चिपचिपा मेंढक जीभ पर अपना खुद का अध्ययन शुरू करने के लिए, हमने उच्च गति की वीडियोग्राफी का उपयोग करते हुए कीड़े खाने वाले विभिन्न मेंढकों और टोड को फिल्माया। हमने पाया कि मेंढक की जीभ मानव आंखों की झपकी से पांच गुना तेज 0.07 सेकंड में एक कीट को पकड़ने में सक्षम है। इसके अलावा, पकड़ने के दौरान मेंढक के मुंह की ओर कीट त्वरण गुरुत्वाकर्षण के त्वरण के 12 गुना तक पहुंच सकता है। तुलना के लिए, अंतरिक्ष यात्री सामान्य रूप से रॉकेट लॉन्च के दौरान गुरुत्वाकर्षण के त्वरण का लगभग तीन गुना अनुभव करते हैं।
पूरी तरह से पेचीदा, हम यह समझना चाहते थे कि चिपचिपा जीभ उच्च त्वरण पर इतनी अच्छी तरह से कैसे शिकार करता है। हम पहले कुछ मेंढक जीभ इकट्ठा करने के लिए किया था। यहां जॉर्जिया टेक में, हमने एक ऑन-कैंपस जीवविज्ञान विच्छेदन वर्ग को ट्रैक किया, जिन्होंने नियमित रूप से उत्तरी तेंदुए मेंढकों का इस्तेमाल किया।
योजना यह थी: कोमलता निर्धारित करने के लिए जीभ के ऊतकों को पोक करें, और चिपचिपाहट को निर्धारित करने के लिए मेंढक की लार को दो प्लेटों के बीच घुमाएं। कोमलता और चिपचिपाहट क्रमशः ठोस और द्रव पदार्थों की तुलना करने के लिए सामान्य मैट्रिक्स हैं। कोमलता जीभ विकृति का वर्णन करती है जब एक स्ट्रेचिंग बल लगाया जाता है, और चिपचिपाहट आंदोलन के लिए लार के प्रतिरोध का वर्णन करती है।
मेंढक जीभ के ऊतकों की कोमलता निर्धारित करना कोई आसान काम नहीं था। हमें अपने स्वयं के इंडेंटेशन टूल बनाने थे क्योंकि जीभ की कोमलता परिसर में पारंपरिक सामग्री-परीक्षण उपकरण की क्षमताओं से परे थी। हमने एक इंडेंटेशन मशीन का उपयोग करने का फैसला किया, जो जैविक सामग्री को मापता है और बलों को मापता है। बल-विस्थापन संबंध फिर इंडेंटेशन हेड शेप के आधार पर नरमी का वर्णन कर सकता है, जैसे कि सिलेंडर या गोला।
जब इंडेंटेशन सिर जीभ से दूर खींचता है, तो इसका पालन और खिंचाव होता है। (एलेक्सिस नोएल / जॉर्जिया टेक, सीसी बाय-एनडी) हालांकि, इंडेंटेशन मशीनों के लिए विशिष्ट सिर $ 500 या अधिक खर्च कर सकते हैं। पैसे खर्च करने या शिपिंग पर इंतजार नहीं करने के लिए, हमने स्टेनलेस स्टील की बालियों से अपने गोलाकार और फ्लैट-हेड इंडेंटर्स बनाने का फैसला किया। हमारे परीक्षणों के बाद, हमने पाया कि मेंढक जीभ मस्तिष्क के ऊतकों की तरह नरम होते हैं और मानव जीभ की तुलना में 10 गुना नरम होते हैं। हां, हमने तुलना के लिए प्रयोगशाला में मस्तिष्क और मानव जीभ ऊतक (पोस्टमार्टम) का परीक्षण किया।
लार के गुणों के परीक्षण के लिए, हम एक समस्या में भाग गए: मशीन जो मेंढक की लार को स्पिन करेगी, उसे परीक्षण चलाने के लिए लगभग एक-चौथाई चम्मच तरल पदार्थ की आवश्यकता होगी। छोटा लगता है, लेकिन मेंढक थूक इकट्ठा करने के संदर्भ में नहीं। उभयचर अद्वितीय हैं कि वे अपनी जीभ पर स्थित ग्रंथियों के माध्यम से लार का स्राव करते हैं। इसलिए, एक रात हमने परीक्षण उपकरण के लिए एक लार का नमूना पर्याप्त रूप से प्राप्त करने के लिए 15 मृत मेंढक जीभ को स्क्रैप करते हुए कुछ घंटे बिताए।
मेंढक की जीभ से लार कैसे निकलती है? आसान। सबसे पहले, आप जीभ को मुंह से बाहर निकालते हैं। दूसरा, आप जीभ को प्लास्टिक शीट पर तब तक रगड़ते हैं, जब तक कि (छोटी) लार ग्लोब्यूल नहीं बन जाती। ग्लोब्यूल्स लंबी श्रृंखला के बलगम प्रोटीन के कारण होते हैं जो मेंढक की लार में मौजूद होते हैं, मानव लार की तरह; इन प्रोटीनों को पास्ता की तरह झुलाया जाता है जब घूमता है। फिर आप जल्दी से चिमटी का उपयोग करके ग्लोब्यूल को पकड़ लें और वाष्पीकरण को कम करने के लिए इसे एयरटाइट कंटेनर में रखें।
परीक्षण के बाद, हमें यह जानकर आश्चर्य हुआ कि लार एक दो-चरण विस्कोसैस्टिक द्रव है। समानांतर चरणों के बीच आराम करने पर, दो चरण इस बात पर निर्भर करते हैं कि लार को कितनी जल्दी से हिलाया जाता है। कम कतरनी दरों पर, लार बहुत मोटी और चिपचिपा है; उच्च कतरनी दरों पर, मेंढक की लार पतली और तरल हो जाती है। यह पेंट के समान है, जो आसानी से ब्रश द्वारा फैलता है, फिर भी दीवार पर दृढ़ता से पालन किया जाता है। इसके ये दो चरण हैं जो लार को एक कीट को पालने और छोडsesे के लिए शिकार को पकड़ने में अपनी उलट-पुलट कर देते हैं।
नरम ऊतक और दो-चरण लार कैसे मेंढक जीभ को एक कीट से चिपकाने में मदद करता है? चलो एक शिकार-कैप्चर परिदृश्य के माध्यम से चलते हैं, जो एक मेंढक जीभ से शुरू होता है जो मुंह से बाहर ज़ूम करता है और एक कीट में पटक देता है।
इस प्रभाव के चरण के दौरान, जीभ कीड़े के चारों ओर घूमती है और संपर्क क्षेत्र को बढ़ाती है। लार तरल हो जाता है, कीट दरारें घुसना। जैसे ही मेंढक अपनी जीभ वापस मुंह में खींचता है, ऊतक वसंत की तरह फैलता है, कीट पर बलों को कम करता है (बंजी कॉर्ड कैसे आपके टखने पर बलों को कम करता है)। कीट पर उच्च पकड़ बनाए रखते हुए लार अपनी मोटी, चिपचिपी अवस्था में लौट आती है। एक बार जब कीट मुंह के अंदर होता है, तो नेत्रगोलक कीट को गले से नीचे धकेल देते हैं, जिससे लार एक बार फिर पतली और तरल हो जाती है।
यह संभव है कि मेंढक जीभ के आसंजन रहस्यों को खोलना, कन्वेयर बेल्ट के लिए उच्च गति वाले चिपकने वाले तंत्र या नरम रोबोटिक्स में तेजी से हथियाने वाले तंत्र जैसी चीजों के लिए भविष्य के अनुप्रयोग हो सकते हैं।
सबसे महत्वपूर्ण बात, यह काम जीव विज्ञान और उभयचरों के कार्य में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान करता है-जिनमें से 40 प्रतिशत विनाशकारी गिरावट या पहले से ही विलुप्त हैं। संरक्षण संगठन द एम्फीबियन फाउंडेशन के साथ काम करते हुए, हमारे पास मेंढक की जीवित और संरक्षित प्रजातियों तक पहुंच थी। हमारे शोध के परिणाम हमें इस अपूर्ण समूह की अधिक समझ प्रदान करते हैं। मेंढक और ताड़ी प्रजातियों के अनूठे कार्यों पर एकत्रित ज्ञान, गतिशील और घटते पारिस्थितिक तंत्र में आबादी के प्रबंधन के लिए संरक्षण के फैसले को सूचित कर सकता है।
हालांकि यह हरा होना आसान नहीं है, एक मेंढक को इस तथ्य में आराम मिल सकता है कि उसकी जीभ एक अद्भुत चिपकने वाला है।
यह आलेख मूल रूप से वार्तालाप पर प्रकाशित हुआ था। मूल लेख पढ़ें।
एलेक्सिस नोएल जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में बायोमैकेनिक्स में पीएचडी छात्र है
डेविड हू जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में मैकेनिकल इंजीनियरिंग और बायोलॉजी के एसोसिएट प्रोफेसर और भौतिकी के सहायक एसोसिएट प्रोफेसर हैं
