सभी के लिए विज्ञान | नए एटलस से पता चलता है कि टाइल वाले शरीर पृथ्वी पर जीवन भर आम हैं

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जीवविज्ञानी और डिजाइनर लंबे समय से प्रकृति में दोहराए जाने वाले पैटर्न से मोहित हो गए हैं, गोले में सर्पिल से लेकर मधुमक्खियों के घोंसले में छत्ते तक। हालाँकि, उन्होंने हड्डी या लकड़ी में देखे जाने वाले ‘सेलुलर फोम’ नामक पैटर्न पर सबसे अधिक ध्यान दिया है, जहां पतली दीवारें कई छोटे कक्षों को घेरती हैं। ये संरचनाएँ मजबूत और हल्की होती हैं और आमतौर पर काफी कठोर होती हैं।

इसमें कहा गया है, कई जीव अपने शरीर का निर्माण नरम जोड़ों द्वारा अलग किए गए ठोस टुकड़ों से करते हैं, जैसे कि टाइलों का एक प्राकृतिक सूट, ताकि ये टाइलें स्थानांतरित हो सकें और अक्सर टुकड़े-टुकड़े होकर खुद की मरम्मत कर सकें – फिर भी शोधकर्ताओं ने केवल कुछ प्रसिद्ध मामलों में ही उनका अध्ययन किया है, जिसमें मछली के तराजू और सरीसृप कवच शामिल हैं।

यदि एक नया अध्ययन, में प्रकाशित हुआ पीएनएएस नेक्सस जर्मनी में शोधकर्ताओं के अनुसार, प्रकृति में टाइलिंग का प्रचलन आश्चर्यजनक रूप से अधिक व्यापक है।

शुरुआत में, शोधकर्ताओं ने टाइलिंग की एक जैविक परिभाषा विकसित की जो सख्त गणितीय अवधारणा से भिन्न थी। इसकी आवश्यकता इसलिए थी क्योंकि, प्रकृति में, टाइलें लगभग कभी भी किनारे से किनारे तक बिल्कुल सही नहीं होती हैं: आमतौर पर बीच में एक पतला, नरम जोड़ होता है। इस प्रकार टीम ने जैविक टाइलिंग को एक संयुक्त सामग्री द्वारा अलग की गई ठोस टाइलों की बार-बार की गई व्यवस्था के रूप में परिभाषित किया – फिर इस विचार के आसपास एक डेटाबेस बनाया।

उन्होंने प्रकाशित शोध पत्रों, छवियों और विशेषज्ञ इनपुट से जीवन के वृक्ष से 120 से अधिक उदाहरणों की जानकारी एकत्र की, फिर 100 स्पष्ट मामलों को चुना जो उनकी परिभाषा में फिट बैठते हैं। प्रत्येक उदाहरण के लिए, उन्होंने लगभग 70 मापदंडों को नोट किया – जिसमें टाइलें और जोड़ किस चीज (खनिज, प्रोटीन, चीनी, आदि) से बने थे, टाइल्स का आकार, टाइलें कैसे छूती थीं या ओवरलैप होती थीं, उनका आकार और पैकिंग घनत्व और समग्र पैटर्न। अंत में, उन्होंने इन लक्षणों के बीच पैटर्न देखने के लिए बहुभिन्नरूपी विश्लेषण का उपयोग किया।

उनके सुखद आश्चर्य के लिए, शोधकर्ताओं ने पाया कि वास्तुकला अपेक्षा से कहीं अधिक सामान्य और विविध थी। उदाहरणों में वायरस, पौधे, आर्थ्रोपोड, मोलस्क और ड्यूटेरोस्टोम (जैसे इचिनोडर्म और कशेरुक) शामिल हैं। उनकी टाइलें आकार में एक विस्तृत श्रृंखला तक फैली हुई हैं – नैनोमीटर-स्केल वायरस कैप्सिड से लेकर कछुए के खोल प्लेटों तक दसियों सेंटीमीटर तक फैली हुई हैं।

इस सीमा के पार, कुछ रूपांकनों की भी पुनरावृत्ति हुई। कई टाइलिंगों में टाइलों और जोड़ों में खनिज-प्रोटीन या चीनी-प्रोटीन संयोजन का उपयोग किया जाता था और इन्हें नियमित ग्रिड जैसे पैटर्न में व्यवस्थित सरल टाइल आकृतियों से बनाया जाता था। मध्यम आकार की टाइलों के साथ कई बढ़िया टाइलिंग ने एक ही समय में परिरक्षण और संरचनात्मक समर्थन प्रदान किया।

विश्लेषणों से कुछ सामग्रियों के लिए मजबूत प्राथमिकताएं भी सामने आईं। जबकि प्रोटोस्टोम अक्सर चीनी और प्रोटीन को मिलाते थे, ड्यूटेरोस्टोम खनिज और प्रोटीन का उपयोग करते थे, और पौधे शर्करा के साथ-साथ लिग्निन जैसे अन्य पॉलिमर का उपयोग करते थे। मछली और सरीसृप शल्कों से परिचित प्रकार की ओवरलैपिंग टाइलें विशेष रूप से ड्यूटेरोस्टोम की विशेषता बन गईं।

इसके बाद, पौधों की टाइलिंग कसकर क्लस्टर में पाई गई क्योंकि वे चीनी-आधारित टाइल और लिग्निन जोड़ों को साझा करते थे जबकि आर्थ्रोपोड टाइलिंग अधिक फैले हुए थे, जो उनके विभिन्न प्रकार के रूपों और कार्यों को दर्शाते थे। साथ ही, शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि कुछ असंबंधित संरचनाएं वास्तव में गहरे स्तर पर काफी समान थीं। विशेष रूप से बोनी मछली, भंगुर तारे और शार्क के दांतों की ओवरलैपिंग प्लेटें समान समाधान प्रतीत होती हैं जो सुरक्षा और लचीलेपन सहित समान यांत्रिक समस्याओं को हल करने के लिए इन असमान जीवन रूपों द्वारा विकसित की गई थीं।

इस प्रकार शोधकर्ताओं की सूची ने संभावित विकासवादी बाधाओं को उजागर किया लेकिन साथ ही नए खुले प्रश्न भी उजागर किए। उदाहरण के लिए, ऐसे विभिन्न जीवों में टाइलों की ऊपरी आकार सीमा समान क्यों होती है? सामग्री विकल्प कैसे नियंत्रित करते हैं कि कौन से पैटर्न संभव हैं? और सामान्य नियमित टाइलिंग पैटर्न किस पारिस्थितिक दबाव के तहत उत्पन्न हुए? टीम के पेपर के अनुसार, अन्य कमियां भी हैं जिन्हें पूर्व अनुसंधान ने पूरी तरह से कवर नहीं किया है: संयुक्त सामग्रियों को अक्सर खराब तरीके से वर्णित किया जाता है और इमेजिंग टूल पकड़ में आने के बाद कई अनदेखे नैनोस्केल टाइलिंग हो सकते हैं।

शोधकर्ताओं ने यह भी कहा कि उनका डेटाबेस और उनके द्वारा स्थापित की गई वेबसाइट एक “मॉर्फोस्पेस” बनाती है जिसे डिजाइनर, इंजीनियर और आर्किटेक्ट प्राकृतिक डिजाइन विचारों की लाइब्रेरी के रूप में ब्राउज़ कर सकते हैं। वेबसाइट यहां पहुंच योग्य है: https://tessellated-materials.mpikg.mpg.de/

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