वनस्पतींमधील अज्ञात लोहकणांचा शोध; गोवा विद्यापीठाच्या वनस्पती विभागाचं यश

गोमन्तक वृत्तसेवा
बुधवार, 3 मार्च 2021

गोवा विद्यापीठाच्या वनस्पतीशास्त्र विभागात सुक्ष्मजीवांमध्ये आढळणाऱ्या कॅल्शियम ऑक्‍झलेट या जीवखनिजाचा (बायो मिनरल्स) अभ्यास करताना बायोमॅग्नेटाईट म्हणजे लोखंडाच्या जीवखनिजाबद्दल उत्सुकता निर्माण झाली.

गोवा विद्यापीठाच्या वनस्पतीशास्त्र विभागात सुक्ष्मजीवांमध्ये आढळणाऱ्या कॅल्शियम ऑक्‍झलेट या जीवखनिजाचा (बायो मिनरल्स) अभ्यास करताना बायोमॅग्नेटाईट म्हणजे लोखंडाच्या जीवखनिजाबद्दल उत्सुकता निर्माण झाली. आमच्या प्रयोगशाळेच्या इमारतीमागे सुमारे चारशे वर्षे पुरातन  वटवृक्ष आहे. ती आमची एक नैसर्गिक जिवंत प्रयोगशाळाच म्हणावी. हा वटवृक्ष ज्या जांभ्या खडकावर उभा होता, तो चारीही बाजूनी तोडला गेला व रस्ते आणि पायवाटा तयार केल्या गेल्या. त्यामुळे वटवृक्ष एका बेटासारख्या उंचवट्यावर मुळाशी जुनी माती जपत सांभाळला गेला. सुक्ष्मजीव शास्त्रातील वेगवेगळ्या प्रात्याक्षिकांसाठी व पीएचडीच्या संशोधनासाठी आम्ही हा पालापाचोळा सतत कुजत जाऊन तयार झालेली माती खणून वापरत असू.

याच मातीत आम्हाला जंतासारख्या कृमींना म्हणजे सुक्ष्मे निमॅटोडसना खाणारी ड्रेशलेरीया सारखी बुरशी सापडली होती. या मातीचे चाळलेले नमुने सुक्ष्मदर्शकाखाली अभ्यासताना आम्हाला सोन्याचे कणही सापडायचे. पण, खरे औत्सुक्‍य निर्माण झाले ते शक्तीशाली म्हणजे एक टेस्टला एवढे प्रभावी चुंबकीय क्षेत्र असलेल्या निओडायमियम धातूपासून बनविलेल्या लोहचुंबकाला चिकटणाऱ्या कणांबद्दल हे काळसर कण चुंबकाद्वारे सहज वेगळे करता येत. आधी ते लोहखनिजयुक्त मूळ जांभ्या दगडाची झीज झाल्याने मातीत मिसळले असावेत, असा आमचा अंदाज होता. पण, मॅग्नेटायट वा बायोमॅग्नेटायट या लोहाच्या भस्माच्या नैसर्गिक नमुन्यांपेक्षा या लोहकणांचे रंगरूप वेगळे, विचित्र व वैविध्यपूर्ण होते. काही कण धारदार चाकुसारखे, काही पिस्तुलाच्या काही भाल्याच्या पाट्यासारखे, काही काही करवतीसारखे दंताळ हे वैविध्यपूर्ण आकार जरा बुचकळत टाकणारे होते. मग, मी एक साधा, तर्कशुद्ध प्रयोग करून पाहिला. माझा कयास होता की, हे लोहकण वनस्पतीजन्य असावेत व काष्ठे, पालापाचोळ्याच्या नैसर्गिक विघटनानंतर मातीत मिसळत असावेत.

आता हे गृहितक कसे सिद्ध करायचे? वटवृक्षाच्या पालापाचोळ्याचे विघटन होऊन ह्युमस नावाचा घटक तयार होईपर्यंत पाच - सात वर्षे लागतात. ही सातत्यपूर्ण प्रक्रिया असते. पण, मातीचा नमुना घेताना लक्षात येते की, सर्वांत जास्त विघटित घटक खोलवर असतो आणि पृष्ठभागावर ताजा पालापाचोळा वेगवेगळ्या अवस्थांतून विघटित होताना सापडतो. प्रयोगशाळेत ताजा व वाळेलला वटवृक्षाचा पालापाचोळा आणून त्याची जाळून राख तयार केली. ती धुतल्यावर फक्त वजनाने जड घटक मागे राहिले. त्यातून शक्तीशाली चुंबकाद्वारे लोहकण वेगळे करण्यात यश मिळाले. पालापाचोळा गोळा करताना कुठेही त्यात धूळ वा माती मिसळणार नाही, याची दक्षता घेतली होती. कारण, लोहकण सापडले तर ते वटवृक्षजन्य, वनस्पतीनिर्मित म्हणून सिद्ध करणे आवश्‍यक होते. प्रयोग कमालीचा यशस्वी झाला. सुक्ष्मदर्शकाखाली दिसणारे लोहकणांचे विविध आकार मातीत सापडलेल्या जुन्या, पुरातन लोहकणांशी जुळणारे निघाले.

बऱ्याचवेळा हा प्रयोग यशस्वी झाल्यावर खात्री पटली. त्यानंतर कोवळी, कोवळी पाने घेऊन ती वाळवून राख तयार केली व त्यातही असेच शुद्ध, वैशिष्ट्यपूर्ण लोहकण मिळाले. त्यावरून चारशे वर्ष पुरातन वटवृक्ष आपल्या खोलवर गेलेल्या मुळातून भूगर्भातील लोहाचा फार कार्यक्षमपणे संचय करीत असल्याचे दिसून आले. या लोहकणांना मग मी ‘सिडेरोलीथ’ हे नाव दिले. वनस्पतीजन्य लोहकणांना ‘फायटोसिडेरोलिथ’ म्हणता येईल. हे खूप संशोधन झालेल्या जैविक व चुंबकीय गुण असणाऱ्या बायोमॅग्नेटाईटपेक्षा वेगळे आहे. वटवृक्षातील सिडेरोलिथचे अस्तित्व सिद्ध झाल्यावर साहजिकच वनस्पतीजन्य लोहकणाचे संशोधन पुढे नेणे आवश्‍यक होते. दवर्ली-मडगावच्या अंजुम सडेकर या मुस्लिम विद्यार्थिनीला मी विचारले की, या विषयावर तू आपला एमएस्सीचा २०० गुणांसाठीचा संशोधन प्रकल्प माझ्या मार्गदर्शनाखाली करशील का? ती मितभाषी, अंतमुर्ख, पण फार गोड मुलगी होती. आज ती एक उत्तम शिक्षिका आहे. एप्रिल २०१३ मध्ये मी वनस्पतींतील सिडेरोलिथवरील संशोधन प्रस्ताव तिच्यापुढे ठेवला.

या संशोधनात भरपूर क्षेत्रिय अभ्यासाची व सर्वेक्षणाची, वेगवेगळ्या वनस्पतींचे पालापाचोळ्याचे नमुने जमविण्याची जबाबदारी होती. मी अंजुमला गोव्याच्या लोहखनिज पट्ट्यातील काही वृक्ष व त्या पट्ट्याबाहेरच्या काही वृक्षांची निवड करण्यास सांगितले होते. तिच्या मर्यादेत वाहतुकीची अडचण असताना तिने मोले, फोंडा, दवर्ली, ताळगांव, वार्का, काणका, सारझोरा, जुवे इत्यादी ठिकाणांहून वनस्पतीच्या २४ कुळांतील ५६ वृक्षांच्या पालापाचोळ्याचे नमुने जमवले. प्रत्येक नमुना प्रयोगशाळेत तपासून, साफ करून, वजन करून त्याची नियंत्रित पद्धतीने तपासणी करण्यात आली. अंजुमला एकामागून एक आश्‍चर्यकारक निष्कर्ष मिळू लागले. जवळजवळ सर्व ५६ वनस्पतींचे आम्हाला सिडेरोलिथ म्हणजे लोहकण सापडले. वड, पिंपळ, औदुंबर, फणस, माटी, निलगिरी वगैरेमध्ये हे प्रमाण जास्त आढळले.

या संशोधनात प्रथमतःच काजू, आंबा, कोकम, दालचिनी, सुपारी माड, पेरू, फणस, बोरे, चुरणां, जांभूळ, सागवान, चिकू, लिंबू, माटी, रानपेरू, इत्यादी वनस्पतींतील संचित चुंबकीय (फेरोमॅग्नेटिक) लोहकणांचे अस्तित्व सिद्ध झाले. गोव्याच्या मातीच्या सर्वच नमुन्यात लोखंडाचा अंश सापडतो. पण, बऱ्याच भागात मातीतील लोहाचे प्रमाण फार मोठे असल्याने वनस्पतींना काहीतरी संरक्षणाचा मार्ग शोधावाच लागतो. कारण, लोहाचे जास्त प्रमाण मारक असते. मुळांकडून विद्राव्य पद्धतीने हळूहळू मातीतील लोह शोषले जाते. आपल्या जैवरासायनिक गरजा भागवून झाल्यावर शोषलेल्या अतिरिक्त लोहाचे काय करायचे, ही समस्या ४३ कोटी वर्षांच्या वनस्पतीच्या पृथ्वीवरील उत्क्रांतीत वनस्पतींसमोर निर्माण झाली तेव्हा या अतिरिक्त लोहाचे टणक, कठीण, अग्निभेदक, सिडेरोलिथमध्ये रुपांतर करण्याची प्रक्रिया उदयाला आली. त्यामुळे काही विशिष्ट पेशींत या सिडेरोलिथना सामावणारी संपुटे तयार झाली. अंजुमला संशोधनात लक्षात आले की, पानांचे देठ, शिरा, जाडसर कठीण भाग यामध्ये सिडेरोलिथचे प्रमाण थोडे जास्त असते. वड, पिंपळ, इत्यादी वृक्षांच्या पानांच्या चिवट, जाड देठात हे लोहकण का असावेत? कदाचित टणकपणा वाढविण्यासाठी असेल.

अजूनही पृथ्वीच्या स्थानिक चुंबकीय क्षेत्राचे वनस्पतींतील या चुंबकीय लोहकणांशी काही संबंध असल्याचे संशोधन व्हायचे आहे. कुठचेही पान नेमके सूर्यप्रकाशाच्या दिशेनेच वळते, पण पानेच नव्हे तर अब्जावधी चुंबकीय लोहकण बाळगणारे मोठे वृक्ष व सर्व वनस्पती पृथ्वीचे नैसर्गिक चुंबकीय क्षेत्र ओळखत असतील का? आमच्या संशोधनातून अनेक नवे प्रश्‍न निर्माण झाले. कॅल्शियम ऑक्‍झलेटच्या कीटकविरोधी रासायनिक शस्त्र म्हणून वनस्पती वापर करतात, ह्याबद्दल खूप संशोधन झाले आहे. हा उत्क्रांत, केमिकल डिफेन्स पद्धतीचा भाग आहे. अळू खाल्ल्यावर खाज येण्याचे कारण, या वनस्पतीतील घशाला टोचणाऱ्या कॅल्शियम ऑक्‍झलेट या जीवखनिजाच्या सुक्ष्म अणकुचीदार स्फटिकरूपी सुया. मग वनस्पतीतील  वैविध्‍यपूर्ण आकाराचे सिडेरोलिथ कीटक व कृमीविरोधक संरक्षणाचे काम करीत असतील का? समजा एखाद्या कीटकाने टणक लोहकण असलेला भाग चावून खाल्ला तर तो धारदार लोहकण कीटकाला खूप इजा करू शकतो.

अंजुमने मे २०१४ मध्‍ये आपला प्रकल्प पूर्ण करून ८३ टक्के गुण मिळवले. त्यानंतर ते तिथेच राहिले. पदव्युत्तर स्तरावर उत्तम व नाविन्यपूर्ण संशोधन करणारे विद्यार्थी पुन्हा त्या क्षेत्राकडे क्वचितच वळतात. त्यामुळे २०१३-१४ या काळात केलेल्या ५६ वनस्पतीनंतर पुढे या संशोधनाकडे लक्ष देणे शक्‍य झाले नाही. पुरातत्व शास्त्र, हवामान बदलांचा अभ्यास इत्यादी क्षेत्रात मातीतून संपादित वनस्पतीजन्य लोहकणांचा वापर करणे शक्‍य असल्याचे आमच्या लक्षात आले. एवढेच नव्हे तर लोहकणांच्या रंगरूप, आकारावरून वनस्पती शोधणेही शक्‍य होत असल्याचा आमचा विश्‍वास होता. वणव्यानंतर जर संपूर्ण वनराई जळून खाक झाली, तर फक्त या आगीत सुरक्षित राहणाऱ्या लोहकणांवरून कुठचे वृक्ष जळाले असावेत ते शोधता येईल. सिडेरोलिथच्या संशोधनामुळे आम्ही जगभरच्या तीन लाख वनस्पतींच्या लोहकणांविषयीच्या अभ्यासाचे नवे दालन खुले केले आहे.

संबंधित बातम्या