विकासवादी जीवविज्ञानी के लिए, व्हेल के कान एक अजीब और आकर्षक पहेली हैं। गर्भ में विकसित होने पर उनका अध्ययन करने से हमें यह समझने में मदद मिल सकती है कि वे कैसे विकसित हुए हैं। लेकिन आज व्हेल भ्रूण इकट्ठा करना इस सवाल से बाहर है क्योंकि व्हेल का शिकार करना गैरकानूनी है, और वैज्ञानिकों को स्ट्रैंडिंग पर निर्भर रहना पड़ता है, जो अक्सर गर्भवती मादाओं को नहीं मारता है।
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इसलिए जब स्मिथसोनियन शोधकर्ता माया यामाटो ने पहली बार नेशनल म्यूज़िक ऑफ़ नेचुरल हिस्ट्री में शराब में संरक्षित 56 व्हेल भ्रूणों के संग्रह की जानकारी प्राप्त की, तो उसने उन्हें संग्रहालय की सीटी स्कैनिंग लैब में छोड़ दिया। यामाटो कहते हैं, "हम इस तरह की सामग्री को फिर से प्राप्त नहीं करने जा रहे हैं, " चूंकि वे बहुत मूल्यवान और दुर्लभ हैं, इसलिए उन्हें विच्छेदन करना वांछनीय नहीं है। "
यमातो, एक पोस्टडॉक्टरल फेलो, जो जीवाश्म समुद्री स्तनधारियों के क्यूरेटर के साथ काम कर रहा है, निकोलस पाइन्सन, व्हेल भ्रूण में विकसित कानों पर एक बेहतर नज़र डालना चाहता था। इस संग्रह में कुछ 100 साल पुराने नमूने शामिल हैं, जिनमें से अधिकांश शुरुआती और 20 वीं शताब्दी के मध्य की अवधि के हैं, जब वाणिज्यिक व्हेलिंग ऑपरेशन संपन्न हो रहे थे। 1986 में, व्हेल के शिकार पर अंतर्राष्ट्रीय व्हेलिंग आयोग ने प्रतिबंध लगा दिया था, और हालांकि संग्रह के कुछ नमूने उप-कैच और स्ट्रैंडिंग से आते हैं, कई पहले के युग के व्हेल शिकार से जुड़े हैं।
"वे अद्वितीय हैं क्योंकि ऐसी प्रजातियां हैं जो कोई भी फिर से इकट्ठा करने में सक्षम नहीं होगा, " पायेंसन कहते हैं। "कुछ मामलों में या तो जिन परिस्थितियों में वे एकत्र किए गए थे उन्हें दोहराया नहीं जा सकता है, या जीव वहां जंगल में नहीं हैं।"
क्योंकि किसी भी नमूने को नष्ट करना या किसी भी प्रकार की आक्रामक परीक्षा करना कोई विकल्प नहीं था, यामातो ने व्हेल की खोपड़ी के अंदर बहुत ही नाज़ुक विशेषताओं का निरीक्षण करने के लिए गैर-इनवेसिव सीटी तकनीक का इस्तेमाल किया। यमातो के कार्यों के परिणाम आज PLOS ONE नामक पत्रिका में एक नए अध्ययन में सामने आए। यमातो ने जो पाया वह इस बात की पुष्टि करने में मदद करता है कि व्हेल ने इस बारे में क्या कहा है कि व्हेल ने जमीन से समुद्र तक नाटकीय बदलाव कैसे किया और व्हेल के परिवार ने अपने पानी के भीतर के वातावरण में विभिन्न जीवनशैली को समायोजित करने के लिए अलग-अलग भौतिक विशेषताओं का विकास जारी रखा।
माया यमातो (दाएं) और एक सहयोगी ने मृतक के कान से जुड़े नरम ऊतक की जांच करने के लिए चेसापिक खाड़ी में मृतक फंसे हुए मृतक के सिर को काट दिया। (वर्जीनिया एक्वेरियम के स्ट्रैंडिंग रिस्पांस प्रोग्राम) केटासियन दो अलग-अलग समूहों में विकसित हुए हैं: दांतों वाले और बेलियन वाले - एक तेजतर्रार छलनी जैसी संरचना केरातिन से बनी होती है। टूथेड व्हेल्स जैसे कि स्पर्म व्हेल, ऑर्कास और डॉल्फ़िन शिकार करते हैं और अपने दांतेदार जबड़े में शिकार पकड़ते हैं, लेकिन बेलन व्हेल जैसे कि हम्पबैक, ब्लूज़ और बॉलहेड व्हेल गल्प पानी को छान लेते हैं और छोटी मछलियों और क्रिल को फंसाने के लिए इसे अपने बैलेन के माध्यम से फ़िल्टर करते हैं।
न केवल वे पूरी तरह से अलग-अलग तरीकों से भोजन करते हैं, बल्कि व्हेल के दो समूह भी अलग-अलग सुनते हैं। समूह स्तनधारी सुनवाई के लिए आवृत्ति पैमाने के चरम विपरीत छोरों पर ध्वनि की प्रक्रिया करते हैं। बैलेन व्हेल लंबी दूरी पर संचार करने के लिए अल्ट्रा-लो फ्रिक्वेंसी ध्वनियों का उपयोग करती हैं। वे किसी भी भूमि स्तनपायी, यहां तक कि हाथियों द्वारा उपयोग किए जाने वाले आवृत्तियों की तुलना में कम आवृत्तियों का उपयोग करते हुए सुनते हैं और मुखर करते हैं।
दूसरी ओर, दांतेदार व्हेल छोटे भूरे रंग के बल्ले की तुलना में अधिक उच्च आवृत्ति वाली भूमि में स्तनधारियों को सुनते और उत्पन्न करते हैं। टूथेड व्हेल, नेविगेट करने और शिकार खोजने के लिए इकोलोकेशन की क्षमता पर भरोसा करती है।
भ्रूण व्हेल संग्रह के सीटी स्कैन का उपयोग करके, यमातो और पायेंसन इन दो बहुत अलग प्रकार के व्हेल के विकास का पता लगाने में सक्षम थे। "यदि स्मिथसोनियन के पास सीटी स्कैनर नहीं था, और यह दुनिया में सबसे बड़ा समुद्री स्तनधारी संग्रह नहीं था, तो यह अध्ययन शायद नहीं हुआ होगा, " यामाटो ने कहा।
वह और पायसन पहले ऐसे वैज्ञानिक हैं जो भ्रूण के नमूने के विकास में "ध्वनिक फ़नल" की पहचान करते हैं। व्हेल के कान पूरी तरह से आंतरिक होते हैं। वे शंकु के आकार के ध्वनिक फ़नल से जुड़े वसायुक्त ऊतक पर भरोसा करते हैं, जो केवल व्हेल में पाया जाता है। वास्तव में वे कैसे काम करते हैं अभी तक पूरी तरह से समझा नहीं गया है। सभी दांतेदार व्हेल में, ध्वनिक फ़नल का सामना करना पड़ रहा है, लेकिन कुछ बलेन व्हेल में, फ़नल सिर के किनारे की ओर उन्मुख होता है।
शोध दल वैज्ञानिकों का पहला समूह बन गया है, जो स्वस्थ रूप से पाए जाने वाले व्हेल में "ध्वनिक फ़नल" (ऊपर: गुलाबी शंकु) के रूप में ज्ञात कान के एक विशिष्ट क्षेत्र के विकास को पहचानने और चित्रित करने के लिए एक संरचना का एक महत्वपूर्ण घटक माना जाता है। यह समझने के लिए कि बलेन (नीचे) और दांतेदार व्हेल (शीर्ष) अपने जलीय वातावरण में कैसे सुनते हैं। (यामाटो एम, पायेंसन एनडी (2015)) भ्रूण में कान के विकास के प्रारंभिक चरण अपने भूमि-आधारित पूर्वजों से सीतास के विकासवादी विचलन को समानता देते हैं। और, इससे भी महत्वपूर्ण बात, एक दूसरे से दो समूहों का विचलन। ध्वनिक कीप समान रूप से विकसित होती है, सबसे पहले, सभी सिटासियन में। फिर बाद में, जैसा कि दो समूहों के भ्रूण विकसित होते हैं, यह विकास की प्रक्रिया की नकल करते हुए, मस्तिष्क में अभिविन्यास और आकार बदलता है।
"हम कान के भीतर सभी संरचनाओं का पता लगाने में सक्षम होना चाहते हैं।" “शुरुआती भ्रूणों में, हम विशिष्ट स्तनधारी संरचनाओं को देखते हैं। वे सभी अन्य स्तनधारियों के समान हैं - भूमि स्तनधारियों के लिए। इन दुर्लभ नमूनों का अध्ययन करने की इस गैर-इनवेसिव पद्धति के साथ, हम यह देखने में सक्षम हैं कि उन विशिष्ट भूमि स्तनपायी अवयवों को आधुनिक व्हेल के कान बनाने के लिए कैसे पुन: व्यवस्थित किया जाता है। ”
इस तरह की जानकारी प्राप्त करना कठिन है। प्राचीन भ्रूण जीवाश्म रिकॉर्ड में अच्छी तरह से संरक्षित नहीं करते हैं। Pyenson का कहना है कि एक अजन्मे व्हेल का सिर्फ एक ज्ञात जीवाश्म नमूना है। इसलिए इन ऐतिहासिक नमूनों की जांच करना जिसमें दांतेदार और बेलियन व्हेल दोनों की 15 अलग-अलग प्रजातियां शामिल थीं, डेटा के खजाने को खोलने जैसा था। अब जब कि स्कैन वैज्ञानिक समुदाय के लिए उपलब्ध हैं, तो अन्य वैज्ञानिक पहले से ही व्हेल विकास की अन्य विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए उनका उपयोग करना शुरू कर रहे हैं।
"हम कैसे बढ़ते हैं, विशेष रूप से गर्भाशय में, हमें इस बारे में बहुत कुछ बताता है कि हम कैसे विकसित हुए हैं, " पायसन कहते हैं। "तो भ्रूण के डेटा को देखने से हमें इस बात का जवाब मिल सकता है कि एक जानवर कैसे विकसित होता है।"
यामाटो कहते हैं, "इस तरह के अध्ययन से पृथ्वी पर जीवन की अविश्वसनीय विविधता और अनुकूलन का वर्णन करने में मदद मिलती है।" "हालांकि हम सभी एक ही पूर्वज से उतरे हैं, हमारे पास बहुत अलग वातावरण से निपटने के लिए अलग-अलग रणनीतियाँ हैं।"
