സസ്യങ്ങൾ അവയുടെ ഇലകളിലുള്ള ‘സ്റ്റൊമാറ്റ’ (Stomata) എന്നറിയപ്പെടുന്ന അതിസൂക്ഷ്മ സുഷിരങ്ങളിലൂടെയാണ് ശ്വസിക്കുന്നതെന്ന് നൂറ്റാണ്ടുകളായി ശാസ്ത്രലോകത്തിന് അറിയാവുന്ന കാര്യമാണ്. പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിനായി (Photosynthesis) കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ് സ്വീകരിക്കുന്നതും ജലബാഷ്പം പുറത്തുവിടുന്നതും ഈ സുഷിരങ്ങൾ വഴിയാണ്. എന്നാൽ ഇപ്പോൾ, യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് ഇല്ലിനോയിസ് അർബാന-ഷാംപെയ്നിലെ ഗവേഷകർ സസ്യങ്ങളുടെ ഈ ‘ശ്വസന പ്രക്രിയ’ തത്സമയം നിരീക്ഷിക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന വിപ്ലവകരമായ ഒരു ഉപകരണം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിരിക്കുന്നു. സസ്യങ്ങളിലെ ഈ പ്രക്രിയ ഇത്രയും സൂക്ഷ്മമായി നേരിട്ട് നിരീക്ഷിക്കുകയും റെക്കോർഡ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നത് ചരിത്രത്തിൽ ആദ്യമായാണ്.
എന്താണ് ‘സ്റ്റൊമാറ്റ ഇൻ-സൈറ്റ്’ (Stomata In-Sight)?
സസ്യങ്ങളുടെ ‘വായ’ എന്ന് വിശേഷിപ്പിക്കാവുന്ന ഈ സൂക്ഷ്മ സുഷിരങ്ങൾ എങ്ങനെയാണ് ഓക്സിജൻ, കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ്, ജലബാഷ്പം എന്നിവയുടെ കൈമാറ്റം നിയന്ത്രിക്കുന്നത് എന്ന് ഈ ഉപകരണം വെളിപ്പെടുത്തുന്നു. പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന് ആവശ്യമായ വാതകങ്ങൾ ഉള്ളിലെത്തിക്കുന്നതിനും, ട്രാൻസ്പിരേഷൻ (Transpiration) വഴി അമിതമായി വെള്ളം നഷ്ടപ്പെടുന്നത് തടയുന്നതിനുമായി ഈ സുഷിരങ്ങൾ തുറക്കുകയും അടയുകയും ചെയ്യുന്നു. ചൂട്, വരൾച്ച തുടങ്ങിയ പ്രതികൂല സാഹചര്യങ്ങളെ ചെടികൾ എങ്ങനെ അതിജീവിക്കുന്നു എന്നതിൽ ഇവയ്ക്ക് നിർണ്ണായക പങ്കുണ്ട്.
ഉയർന്ന ശേഷിയുള്ള കോൺഫോക്കൽ മൈക്രോസ്കോപ്പ് (Confocal Microscope), വാതക കൈമാറ്റം അളക്കാനുള്ള കൃത്യതയാർന്ന സംവിധാനം, ചിത്രങ്ങൾ വിശകലനം ചെയ്യാനുള്ള ആധുനിക മെഷീൻ ലേണിംഗ് സോഫ്റ്റ്വെയർ എന്നിവ സമന്വയിപ്പിച്ചാണ് ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഒരുക്കിയിരിക്കുന്നത്. ഉള്ളംകൈയിൽ ഒതുങ്ങുന്ന ചെറിയ അറയിൽ ഇലയുടെ ഭാഗങ്ങൾ വെച്ച് താപനില, ഈർപ്പം, പ്രകാശം, കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ് എന്നിവ കൃത്യമായി നിയന്ത്രിച്ചാണ് പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തുന്നത്.
തത്സമയ നിരീക്ഷണവും ഗുണങ്ങളും
സസ്യങ്ങൾ കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ് വലിച്ചെടുക്കുന്നതും ഓക്സിജനും ജലബാഷ്പവും പുറത്തുവിടുന്നതുമായ ദൃശ്യങ്ങൾ ഗവേഷകർ വീഡിയോയിൽ പകർത്തി. പ്രകാശം, ഈർപ്പം, താപനില എന്നിവ മാറുന്നതിനനുസരിച്ച് സ്റ്റൊമാറ്റകൾ എങ്ങനെ പ്രതികരിക്കുന്നുവെന്നും ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയിലൂടെ നിരീക്ഷിച്ചു.
“ഉദാഹരണത്തിന്, വെളിച്ചമുള്ളപ്പോൾ ഈ സുഷിരങ്ങൾ തുറക്കുകയും ഇരുട്ടിൽ അടയുകയും ചെയ്യുന്നു. അനുകൂല സാഹചര്യങ്ങളിൽ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം നടത്താനും അതേസമയം ഇലയ്ക്കുള്ളിലെ ജലാംശം അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് നഷ്ടപ്പെടുന്നത് കുറയ്ക്കാനുമാണ് ഇവ ഇങ്ങനെ ചെയ്യുന്നത്. ആവശ്യത്തിന് വെള്ളം ലഭിക്കാതെ വരുമ്പോൾ ചെടികൾ ഉണങ്ങുകയും വളർച്ച മുരടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.” യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് ഇല്ലിനോയിസിലെ പ്ലാന്റ് ബയോളജി വിഭാഗം പ്രൊഫസർ ആൻഡ്രൂ ലിക്കി ഫോക്സ് ന്യൂസിനോട് പറഞ്ഞു.
ഏതാണ്ട് അഞ്ച് വർഷത്തെ കഠിന പരിശ്രമത്തിലൂടെയാണ് ഈ സംവിധാനം വികസിപ്പിച്ചത്. സൂക്ഷ്മദൃശ്യങ്ങളിൽ വിറയലുകൾ പോലും ഉണ്ടാകാത്ത രീതിയിൽ അതീവ കൃത്യതയോടെയാണ് ഇതിന്റെ നിർമ്മാണം.
എന്തുകൊണ്ട് ഈ കണ്ടെത്തൽ പ്രധാനമാകുന്നു?
കാർഷിക വിളകളുടെ ഉത്പാദനത്തിൽ ഈ കണ്ടെത്തൽ വലിയ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിക്കും. സ്റ്റൊമാറ്റകളുടെ പ്രവർത്തനം കൃത്യമായി മനസ്സിലാക്കുന്നതിലൂടെ, കുറഞ്ഞ വെള്ളത്തിൽ കൂടുതൽ വിളവ് നൽകുന്ന സസ്യങ്ങളെ ജനിതക മാറ്റത്തിലൂടെ വികസിപ്പിച്ചെടുക്കാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് സാധിക്കും.
ലോകം നേരിടുന്ന ജലക്ഷാമം കൃഷിയെ വലിയ രീതിയിൽ ബാധിക്കുന്നുണ്ട്. ജലത്തെ ഏറ്റവും കാര്യക്ഷമമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന വിളകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നത് വഴി ആഗോളതാപനത്തെയും വരൾച്ചയെയും പ്രതിരോധിക്കാൻ സാധിക്കും. ഇല്ലിനോയിസ് സർവ്വകലാശാല ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് പേറ്റന്റ് നേടിയിട്ടുണ്ട്. ഉടൻ തന്നെ ഇത് വ്യാവസായിക അടിസ്ഥാനത്തിൽ നിർമ്മിച്ച് ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ലഭ്യമാക്കുമെന്നാണ് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്.
‘പ്ലാന്റ് ഫിസിയോളജി’ (Plant Physiology) എന്ന ജേണലിലാണ് ഈ പഠനം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്.
