காளான் பீரங்கி

சிறு வயதில் நம்மில் சிலர் குப்பைமேட்டிலும், புதர்களிலும் மழைவிட்டதும் சட்டென்று தோன்றும் நாய்க்கொடைகளை பார்த்திருக்கிறோம். பறித்து, குடையின் பின்புறம் தடவியும் இருக்கிறோம் (வழு வழுவென்று இருக்கும்). சுற்றும் முற்றும் பார்த்துவிட்டு சுவைத்தும் இருக்கிறோம் (உவ்வேக், இதற்கு தாமரை செண்டே தேவலாம்டா). இவ்வகை காளான்கள் மாட்டு சானத்திலிருந்து மயிலை தெப்பகுளம் வரை பல இடங்களில் தோன்றி மறையும். இவை எப்படி இனவிருத்தி செய்யும்? சிறுவயதில் இதைப்பற்றியெல்லாமா கவலை. இவை பார்ப்பதற்கு தாவரங்கள் போல் இல்லை. அதனால் பூ, விதை என்று இருக்காதோ. மிருகம் போலும் இல்லை. கர்ப்பம் தரித்து குட்டிகள் பிறக்காதோ. பறவை போல முட்டையிட்டு குஞ்சுபொறிக்கும் இனமுமல்லவே. பின் எப்படி? இவற்றின் இனவிருத்தி முறையில் அறிவியல் சுவாரசியம் நிறைய உள்ளது. இயற்பியல் பகுதியை மட்டும் எனக்கு தெரிந்தவரை காளான் பீரங்கி வெடிப்பாக இக்கட்டுரையில் பார்ப்போம். மாறுதலுக்காக தொட்டுக்கொள்ள ஒரு பெரிய ஈக்குவேஷனும் (சமன்பாடும், அதன் விளக்கமும்) உண்டு.


ஒரு சில பொது அம்சங்கள் இருப்பதால், காளான்கள் புஷ்பிக்காத தாவரங்கள் போல என்று தொடக்கப்புரிதலுக்காக கொள்ளலாம். அதனால் மலர்களிடத்தே இருக்கும் மகரந்தப்பொடிகளை ஆராய்ந்துகொண்டிருக்கும் தும்பி இனத்தை சேர்ந்த உயர்ந்த ஜாதி வண்டிற்கெல்லாம் (திருவிளையாடல் கொங்குதேர் மேட்டருக்கெல்லாம்) இங்கு நோ சான்ஸ்.

காளான்கள் இனவிருத்தி செய்வது ஸ்போர் (spore) எனப்படும் ஜீவ அணுவை, விதையை கொண்டு. ஸ்போர்களை பரப்பும் பல வகைகளில் ஒரு வகை, துப்புதல். சாப்பிட்டுவிட்டு திண்ணையில் சாய்ந்துகொண்டு வெற்றிலையை குதப்பி ப்ளிச்சக் என்று ப்ரொஜக்டைலாக எதிர்வீட்டு ரேழியில் இருக்கும் குப்பைத்தொட்டியில் சிதறாமல் நாம் துப்புவதுபோலத்தான். என்ன வெற்றிலைக்கு பதில் இங்கு ஸ்போர். நமக்கு பதில் காளான். எதிர்வீட்டு குப்பைதொட்டிக்கு பதில் ஏதாவது ஒரு மாடு திண்ணும் தாவரம் (புல், பூண்டுகள்).

அஸ்கமிகோட்டா (Ascomycota) மற்றும் சைகாமிகோட்டா (Zygomycota) என்ற வகை காளான்களுக்கு மாட்டின் வயிற்றில் தான் ஜீவனம். இவை இனவிருத்தி செய்ய சானத்துடன் மாட்டைவிட்டு வெளியேறி, உடனே ஸ்போர்களை சானத்தை சுற்றியுள்ள ஏதாவது தாவரங்களை நோக்கி துப்பிவிடுமாம். பக்கத்தில் இருக்கும் சாணமிட்ட மாடு மீண்டும் இத்தாவரத்தை சாப்பிட்டால், காளானுக்கு புதுபிறவி. என்ன, மாடு நிச்சயம் தாவிரத்தை சாப்பிடுமா என்பது காளான் கையில் (?) இல்லை. ஆனால் நிச்சயம் தாவிரத்தின் மேல் ஸ்போர்களை காளான் துப்பிவிடுமாம். தாவிரம் ஒரு ஆறு அடி தள்ளி இருந்தாலும். காளான் துப்புதிறன் என்னவென்கிறீர்கள்? மணிக்கு 55 மைல் வேகம். சமீபத்தில் கணக்கிட்டிருக்கிறார்கள் [1]. இவ்வகை ஸ்போர் ப்ரொஜெக்டைல்கள் மிகவேகமான செல்லும் இயற்கை கணை.

எப்படி கணக்கிட்டார்கள் என்று அறியும்முன் இங்கு உள்ள வீடியோவை பாருங்கள்.

[யூடியூப் சுட்டி]

வெர்டி (Verdi) ஓபெரா பின்னணி இசையில் காளான் ஸ்போர் பீரங்கிகள் இயங்குவதை. [சம்பந்தமில்லாத சுவாரசியம்: இளையராஜா திருவாசகத்தின் ஒரு இன்ஸ்பிரேஷன் இந்த வெர்டியின் ஓபெராதான். கிடைத்தால் கேட்டுப்பாருங்கள்]

வீடியோ சட்டென்று தெரியாவிடில், இங்கு உள்ள அவ்வீடியோவில் இருந்து எடுக்கப்பட்ட படங்களை பாருங்கள்.

firing-fungus-01படம்: 1

firing-fungus-02படம்: 2

இவை மிகவேகமாக இயங்கும் பூதக்கண்ணாடி கேமிரா (நொடிக்கு 250,000 பிரேம்கள்) கொண்டு படம் பிடிக்கப்பட்டுள்ளது. அனைத்து படத்திலும், வீடியோவிலும் இடப்பக்க ஓரமாக பார்ப்பது மாட்டுச்சானத்தின் ஊடே நீட்டிக்கொண்டிருக்கும் காளான் ‘கைகள்’. ஆனால் பரிசோதனை கூடத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ளது. குழல் போலுள்ள இந்த கைகள் காளான் உள்ளே இருந்து உமிழும் ஸ்போர்களை வெளியே பீய்ச்சுவதையே மற்ற படங்களில் பார்க்கிறீர்கள். குண்டு முன்னோக்கி வேகத்துடன் பயணிக்கையில் நியூட்டனின் மூன்றாவது விதிக்கு கட்டுப்பட்டு துப்பாக்கி கையில் பின்னோக்கி நகருமே, அதுபோல ஸ்போர்களை வேகத்துடன் துப்புகையில் காளான் குழலும் பின்னோக்கி (படத்தில் இடப்பக்கமாக) மடிந்து நகர்வதையும் பார்க்கிறோம்.

ஸ்போர்களுடன் காளான் உள்ளிருந்து எச்சில் போன்ற திரவமும் சிறு அளவு சேர்ந்து வெளியேருகிறது. இதில் தான் சூட்சுமம். டர்கர் பிரஷர் (turgor pressure) என்று குறிக்கப்படும் ஒரு விஷயம் உயிரணுவின் (cell) உள்ளே இருக்கும் திரவம் அதன் உட்சுவர் மீது மோதி விளைவிக்கும் அழுத்தத்தை அளப்பது. உள்ளே நடக்கும் இரசாயன மாற்றங்களை பொருத்து உயிரணுவினால் இவ்வழுத்தத்தை அதிகரிக்கவோ குறைக்கவோ முடியும். மிகவும் அதிகரிக்கையில் உயிரணு சுவற்றில் தற்காலிகமாக ஓட்டை ஏற்பட்டு திரவமோ அதனுடன் சேர்ந்து பிற விஷயங்களோ வெளியே பீய்ச்சப்படும். ஒருவகை ஜவ்வூடு பரவுதல்தான் (osmosis).

சானத்திலுள்ள காளான்கள் இவ்வகை உள்- வெளி அழுத்த மாற்றத்தின் மூலம் தோன்றும் விசையை கொண்டுதான் ஸ்போர்களை துப்புகிறது. காளான்களூக்கு ஸ்போர்களை பீய்ச்ச தேவையான டர்கர் அழுத்தம் 1 மெகா பாஸ்கல் (1MPa); அதாவது 10 அட்மாஸ்பியர்கள் (10 atm); நம்மை சுற்றி சமவெளியில் இருக்கும் காற்று அழுத்தத்தை காட்டிலும் 10 மடங்கு (மாருதி கார் டையரில் முன் வீலில் 30 atm, பின் வீலில் 28 atm என்று ஞாபகம்). கண்ணிற்கு தெரியாத காளான்களிடமிருந்து மணிக்கு 55 மைல் வேகத்தில் புறப்படும் இந்த ஸ்போர் ப்ரொஜெக்டைல்கள் கிட்டதட்ட 2 அடியிலிருந்து 6 அடி வரை பறக்குமாம்.

அது எப்படி 6 அடி என்று தெரியும் என்கிறீர்களா. துல்லியமான (அதனால் கஷ்டமான) பரிசோதனை செய்துதான். மேலே உள்ள அதிவேக பூதக்கண்ணாடி வீடியோ (படங்கள்) இதைத்தான் செய்கிறது. ஆனால் இதில் ஸ்போர் செல்லும் மொத்த வளைபாதையையும் அப்படியே கையை திருப்பி ஹாண்டிகேமில் செய்வதுபோல ஆட்டாமல் சுலபமாக படம் பிடிக்க முடியாது. வீடியோவில் வந்திருப்பது ஸ்போர் வெடித்து கிளம்பும் ஆரம்ப காட்சி மட்டும்தான். இதை (மற்றும் பறக்கும் நேரத்தை) வைத்து ஸ்போரின் தொடக்க கதி, மற்றும் ஸ்போர் வெளியேறும் கோணம் இவற்றை அளக்கமுடியும். ஸ்போரின் முடுக்கமும் தெரிந்துவிட்டால், பள்ளி பௌதீகத்தை வைத்து பறந்து சென்று விழும் தூரத்தை கணக்கிட்டுவிடலாம். ஆனால் இந்த முடுக்கம் நிலையானது இல்லை. ஏன் என்றால், காற்றின் உராய்வு காரணம்.

எப்படி என்றால், உதாரணத்திற்கு காற்றே இல்லாத, உராய்வற்ற வெளிமண்டலத்தில் வெற்றிலை குதப்பலை துப்பினால், துப்பிய திசையில் போய்க்கொண்டே இருக்கும். நிறுத்த (உராய்வு) எதிர்விசையில்லை. செய்யலாம்தான். என்ன, வெற்றிலை குதப்பல் கட்டுப்படும் நியூட்டனின் விதி துப்பும் நமக்கும் பொருந்துவதால் நாமும் நம் நிறைக்கேற்ப பின்னோக்கி போய்கொண்டே இருப்போம். நிறுத்த ஆளில்லாமல்.

சரி, காளான் ஸ்போர்க்கு வருவோம். காற்றின் ஊடே ஸ்போர்கள் பறக்கையில், காற்றினால் ஸ்போர்களின் மேல் ஏற்படும் உராய்வு அதன் பறக்கும் வேகத்தை (அதனால் முடுக்கத்தையும்) மட்டுப்படுத்தி, சென்று விழும் தூரத்தை கட்டுப்படுத்தும். இதனால் முதலில் இந்த உராய்வு விசையின் வீரியத்தை நிர்ணயிக்கவேண்டும்.

சற்று புரட்டிப்போட்டு யோசித்தால் ஸ்போர்-காற்று உராய்வை கணக்கிடுவது சுலபம். ஸ்போர் ஒரு உருண்டையான கல் போலவும், அதைச்சுற்றி காற்று வேகமாக செல்வது போலவும் மனதில் மாதிரித்துக்கொண்டால் திரவ இயக்கவியலின் கொள்கைகளை கொண்டே (சற்று விஸ்தரிக்கப்பட்ட நியூட்டனின் விதிகள்) உராய்வு இழுவிசையின் அளவை கணக்கிடமுடியும். உதாரணத்திற்கு, காற்று சீரோட்டமாக, தகடொத்த ஓட்டமாக (laminar flow) தென்றல்போல மெதுவாக ஸ்போரை வருடிக்கொண்டு சென்றால் அதன் உராய்வு இழுவிசை $$F_D = 6pi eta rv$$; இதில் r என்பது (உருண்டை என எடுத்துக்கொள்ளப்பட்ட) ஸ்போரின் ஆரம், $$eta$$ என்பது காற்றின் பாகுபண்பு (viscosity); v என்பது ஸ்போரின் கதி. இதே குட்டி ஃபார்முலாவை இஸ்கூலில் திரவங்களின் பாகுபண்பை கண்டுபிடிக்க பயன்படுத்தியுள்ளோம். ஞாபகமிருக்கலாம். வேறிடத்தில் மில்லிகனின் எண்ணை சொட்டு பரிசோதனையில் எலக்ட்ரானின் சார்ஜை கண்டுபிடிக்கையிலும் இந்த சமன்பாடு வரும். இதற்கு ஸ்டோக்ஸ் சமன்பாடு (Stokes Equation) என்று பெயர்.

இந்த சமன்பாட்டை வைத்து கண்டுபிடித்த உராய்வு விசையை டர்கர் அழுத்த விசையில் கழித்து, மிச்சத்தை நியூட்டனின் விதியில் போட்டு ஸ்போரின் நிறையினால் வகுத்தால், முடுக்கம் நம் கையில் அடக்கம். பிறகு (கால்குலஸ்) இண்டக்ரேஷன் செய்தால், ஸ்போரின் x y இருப்பிடமும் தெரியும்.

ஸ்போர் பாதையின் அடுத்தடுத்து வரும் இடத்தில், இப்படி கணக்கிடப்படும் முடுக்கம் குறைந்துகொண்டே போகும் – ஏனெனில் காற்றின் உராய்வு விசை தொடர்ந்து இயங்கிக்கொண்டே இருக்கிறது; கூட்டு வட்டியாக இதை ஒரு முறை முதலில் துப்பிய டர்கர் அழுத்த விசையில் கழித்துக்கொண்டே போகவேண்டும் அல்லவா. அதனால். எங்கு முடுக்கம் சுழியோ அங்கு ஸ்போர் தொபுகடீர் என்று விழுந்துவிடும். இப்படி கணக்கிட்ட துரம்தான் 2 முதல் 6 அடி என்று நிறுவியிருக்கிறார்கள்.

a-pilobolus-trajectory

படம்: 3 – ஸ்போர் ப்ரொஜெக்டைல், செயற்கை உயிரோட்டு படம்

ஏன் இப்படி தூரம் மாறுபடுகிறது. துல்லியமாக 2 அல்லது 6 என்று சொல்வதுதானே என்றால், அதற்கு சீரோட்டத்த தாண்டிய அமளி ஓட்டம் (turbulent flow) காரணம். அப்படி என்றால் என்ன என்று ஒரு தனி தொடர் கட்டுரை பிறகு எழுதுகிறேன். இப்போது சுருக்கமாக ஸ்போர் விஷயத்தில் அமளியின் விளைவை மட்டும் பார்ப்போம். ஸ்டோக்ஸ் சமன்பாடு இருக்கிறதே, அது பொதிகை மலை உச்சியிலே புறப்படும் தென்றலுக்கு (திருவிளையாடல் பாட்டு) மட்டும் தான் சரியாக வரும். ஸ்போர் கல்லை சுற்றி அமளி ஓட்டமாக தாறுமாறாக சிதறிக்கொண்டு காற்று செல்கையில் உராய்வு நிர்ணயிக்க காம்ப்ளக்ஸாகிவிடும். மேலே, படம் இரண்டில், ஸ்போரை சுற்றி நீர் இரைகிறது பாருங்கள். ஆங்கிலத்தில் வேக் என்பார்கள். இது ஸ்போரை சுற்றி காற்று செய்யும் அமளி போர். அதனால் மேலே சீரோட்டத்தில் அப்படி இருந்த சிம்பிள் சமன்பாடு அமளியில் இப்படியாகிவிடும்

journalpone0003237e004

இதில் உள்ள $$v^2$$ (கதியின் ஸ்குயர்) மேட்டர் தான் அமளியின் கைரேகை. மற்றதை இப்போதைக்கு விட்டுவிடுவோம். புயலுக்கு பின் அமைதியில், அமளி குறைந்து சீரோட்டத்தில், சமன்பாட்டில் $$v^2$$ பகுதிகள் மறைந்து, பழயபடி ஸ்டோக்ஸ் சமன்பாடாகிவிடும். இப்படி உராய்வு விசை (FD) மாறுபடுவதால், முடுக்கமும் ஸ்போர் பாதையில் கண்டபடி மாறும். சில வேளைகளில் ஸ்போரைக்காட்டிலும் அதன் வேக் முந்திக்கொண்டு சென்றுவிடும் [1]. இதனால் பறந்து விழும் மொத்த தூரமும் சற்று கூட்டி கழித்து வரலாம்.

இத்தோடு நிறுத்திக்கொள்வோம். காளானின் மணிக்கு 55 மைல் வேக ஸ்போர் ப்ரொஜக்டைல் வேகத்துடன் ஒப்பிடுகையில் நம் வெற்றிலை துப்பல் எல்லாம் சொதப்பல். மணிக்கு 5, 10 மைல் கூட தாண்டாது. இப்போது சொல்லுங்கள், காளான் பீரங்கியா இல்லையா.

*****

மேலும் கணக்கு விபரங்கள், வீடியோக்கள், இணையத்தில், ஓப்பன் ஸோர்ஸ் ஆராய்ச்சி சஞ்சிகையான PLoS ONE னில் இலவசமாக இருக்கிறது:

[1] Yafetto L, Carroll L, Cui Y, Davis DJ, Fischer MWF, et al. 2008 The Fastest Flights in Nature: High-Speed Spore Discharge Mechanisms among Fungi. PLoS ONE 3(9): e3237 doi:10.1371/journal.pone.0003237

Print Friendly

Comments are closed.