സമ്മര്‍ദ്ദം അനുഭവിക്കുകയും അങ്ങനെയുള്ളപ്പോഴെല്ലാം കരയുകയും ചെയ്യുന്ന ചെടികള്‍! കേള്‍ക്കുമ്പോള്‍ ആശ്ചര്യം തോന്നാം. സമ്മര്‍ദ്ദം അനുഭവിക്കുന്ന ചെടികള്‍ കരയാറുണ്ടെന്ന പുതിയ പഠനവുമായെത്തിയിരിക്കുകയാണ് ഒരു കൂട്ടം ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍. തണ്ട് ഒടിയുമ്പോഴും ചെടി ഉണങ്ങുമ്പോഴും ചെടികള്‍ അള്ട്രാസോണിക് ശബ്ദം പുറപ്പെടുവിക്കാറുണ്ടത്രേ. എന്നാല്‍, മനുഷ്യരെ പോലെ, അല്ലെങ്കില്‍ മൃഗങ്ങളെ പോലെ ചെടികള്‍ ആത്മവ്യഥ അനുഭവിക്കുന്നുവോ? അവ എങ്ങനെയാണുസമ്മര്‍ദ്ദം അനുഭവിക്കുന്നത് ? എങ്ങനെയാണു കരയുന്നത്?
ഇസ്രായേലിലെ ടെല്‍അവീവ് സര്‍വകലാശാലയിലെ സ്‌കൂള്‍ ഓഫ് പ്ലാന്റ് സയന്‍സ് ആന്‍ഡ് ഫുഡ് സെക്യൂരിറ്റിയും സഗോള്‍ സ്‌കൂള്‍ ഓഫ് ന്യൂറോസയന്‍സും സംയുക്തമായി നടത്തിയ പഠനത്തലാണ് ഈ കണ്ടെത്തല്‍. ലോകപ്രശസ്തമായ സെല്‍ (Cell) എന്ന അന്താരാഷ്ട്ര ശാസ്ത്ര ജേര്‍ണലിലാണ് ഇതു പ്രസിദ്ധീകരിക്കപ്പെട്ടത്.
സ്‌ട്രെസ് അഥവാ സമ്മര്‍ദ്ദം അനുഭവിക്കുന്ന സസ്യങ്ങളില്‍ നിറം, മണം, രൂപം എന്നിവയില്‍ മാറ്റങ്ങൾ ഉണ്ടാവുന്നതിനു നേരത്തെ തന്നെ തെളിവുകള്‍ ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട്. പക്ഷെ, കരയുന്നതായോ അല്ലെങ്കില്‍ എന്തെങ്കിലും ശബ്ദം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതായോ അവ ചെടിയില്‍നിന്നു ദൂരെ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന മറ്റു ചെടികള്‍ക്കോ മൃഗങ്ങള്‍ക്കോ കേള്‍ക്കാവുന്നതായോ തെളിവൊന്നും ഇതുവരെ കിട്ടിയിരുന്നില്ല. എന്നാല്‍, സമ്മര്‍ദ്ദം അനുഭവിക്കുന്ന ചെടികള്‍ അള്ട്രാസോണിക് ശബ്ദവീചികള്‍ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു എന്നാണു പുതിയ പഠനം പറയുന്നത്.
അതു മാത്രമല്ല, ഇങ്ങനെ ചെടികളുണ്ടാക്കുന്ന ശബ്ദത്തിനനുസരിച്ച് എന്തു തരം സമ്മര്‍ദ്ദമാണ് ചെടികള്‍ അനുഭവിക്കുന്നതെന്നു കണ്ടുപിടിക്കാനാവുമെന്നും പഠനം പറയുന്നു. ആവശ്യത്തിനു വെള്ളം കിട്ടാഞ്ഞതിനാലാണോ അതോ പരിക്കുകള്‍ കൊണ്ടാണോ ഈ ശബ്ദങ്ങളെന്ന്‌ മെഷീന്‍ ലേണിങ് സാങ്കേതിക വിദ്യയിലൂടെ അനുമാനിക്കാവുന്നതാണ്.
അള്ട്രാസോണിക് തരംഗങ്ങള്‍ ആയതിനാല്‍ ചില മനുഷ്യേതര ജീവികള്‍ക്ക് ഇതു കേള്‍ക്കാനും സാധിക്കും. ഈ കണ്ടെത്തലിലുടെ ചെടികള്‍ പരിസ്ഥിതിയോടും മാറ്റങ്ങളോടും എങ്ങിനെ പ്രതികരിക്കുന്നു എന്നു പഠിക്കാനും നല്ല കൃഷിരീതികള്‍ അനുവര്‍ത്തിക്കാനും ഭാവിയില്‍ ഉപകാരപ്രദമാവുമെന്നാണു പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്.
സമ്മര്‍ദ്ദം ഉള്ള ചെടികളെ എങ്ങിനെയെല്ലാം തിരിച്ചറിയാം?
സമ്മര്‍ദ്ദം ഉണ്ടാവുന്ന മുറയ്ക്കു ചെടികളില്‍ അവയുടെ ഫീനോടൈപ്പുകളില്‍ (phenotype) മാറ്റങ്ങള്‍ കാണാന്‍ സാധിക്കും. അതായതു ചെടികളുടെ നിറത്തിലും രൂപത്തിലും മാറ്റമുണ്ടാകും. സ്‌ട്രെസ്സ് ഉള്ള ചെടികളെ ഇല്ലാത്ത ചെടികളില്‍നിന്ന് ഇതു വ്യത്യസ്തമാക്കുന്നു. ചില പ്രത്യേക ചെടികള്‍ അവയെ ഭക്ഷിക്കുന്ന മൃഗങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യത്തിലും വരള്‍ച്ചയിലുമെല്ലാം ബാഷ്പരൂപത്തിലുള്ള രാസഘടകങ്ങൾ പുറത്തുവിടുന്നു. ഇവയെ വോളറ്റൈല്‍ ഓര്‍ഗാനിക് കോമ്പൗണ്ടുകള്‍ (VOC) എന്നു വിളിക്കുന്നു. ഇതു സമീപത്തുള്ള ചെടികളെ ജാഗരൂഗരാക്കുന്നു. ഇങ്ങനെ കാഴ്ച്ചകൊണ്ടും രാസവസ്തുക്കളാലും ഉത്തേജനങ്ങളാലുമൊക്കെ ചെടികള്‍ സാഹചര്യങ്ങളോടു പ്രതികരിക്കാറുണ്ട്.
മുമ്പ് നടന്ന പഠനങ്ങള്‍ പറയുന്നതെന്ത്?
പലതരം അവസ്ഥകളില്‍ ചെടികള്‍ വിറയ്ക്കാറുള്ളതായി (vibration) അല്ലെങ്കില്‍ വിറയ്ക്കുന്ന ശബ്ദം പുറപ്പെടുവിക്കാറുള്ളതായി കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, ജലദൗര്‍ലഭ്യം മൂലം ചെടികളില്‍ ഉണ്ടാവുന്ന സമ്മര്‍ദ്ദം ചെടികളില്‍ പൊള്ളയായ (cavitation) ഭാഗങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. അവയ്ക്കുള്ളില്‍ വായു കുമിളകള്‍ രൂപപ്പെടുകയും അവ പൊട്ടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതുവഴി ചെടികളില്‍ പ്രകമ്പനം (vibration) ഉണ്ടാവുന്നു. സൈലം (xylem) എന്ന നാളികളിലാണ് ഈ പ്രതിഭാസം നടക്കുന്നത്. വേരുകളില്‍നിന്നു ചെടിയുടെ വിവിധ ഭാഗങ്ങള്‍ക്ക് പോഷകങ്ങളും വെള്ളവും എത്തിക്കുന്ന നാളി ആണ് സൈലം. വെള്ളം ഇല്ലാത്ത അവസ്ഥയില്‍ ഇവിടെ വായു കുമിളകള്‍ ഉണ്ടാവുകയും അതു പൊട്ടുകയുമാണ് ചെയ്യുക. ഒരു മൈക്രോഫോണ്‍ ചെടിയിലേക്കു നേരിട്ട് കണക്ട് ചെയ്തുകൊണ്ട് ഈ ശബ്ദങ്ങള്‍ റെക്കോര്‍ഡ് ചെയ്യാന്‍ സാധിക്കും. എന്നാല്‍, ഒരു നിശ്ചിതദൂരത്തുനിന്നു ചെടികള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്ന ശബ്ദങ്ങള്‍ കേള്‍ക്കാന്‍ കഴിയുമെന്നും മറ്റു ചെടികളോടും ജീവികളോടും വിവരം കൈമാറാന്‍ കഴിയുന്നതായും ഈ പഠനങ്ങളിലൊന്നും പറയുന്നില്ല.
ചെടികള്‍ ശബ്ദങ്ങളോട് പ്രതികരിക്കുന്നു.
ശബ്ദങ്ങള്‍ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതുപോലെ തന്നെ പ്രാധാന്യം ഉള്ള ഒരു കാര്യമാണു കേള്‍ക്കുന്ന ശബ്ദങ്ങളോടു പ്രതികരിക്കുന്നത്. മൃഗങ്ങള്‍ ശബ്ദങ്ങളോടു പ്രതികരിക്കുന്നതുപോലെ തന്നെ ചെടികളും ശബ്ദങ്ങളോടു പ്രതികരിക്കുന്നതായി മുമ്പു നടന്ന പഠനങ്ങള്‍ പറയുന്നു. പ്രത്യേക ജീനുകളുടെ ആവിഷ്‌കരണങ്ങള്‍ മാറ്റിയും തേനിലെ മധുരത്തിന്റെ അളവു മാറ്റിയുമെല്ലാം ചെടികള്‍ ശബ്ദങ്ങളോടു പ്രതികരിക്കുന്നതായി പഠനങ്ങള്‍ പറയുന്നു. അതുകൊണ്ടുതന്നെ ഒരു നിശ്ചിത ദൂരത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്ന തരത്തിലുള്ള ശബ്ദങ്ങള്‍ ചെടികള്‍ പുറപ്പെടുവിക്കുകയാണെങ്കില്‍ അവക്ക് മറ്റു ജീവികളില്‍ (ചെടികളിലും മൃഗങ്ങളിലും) പ്രതികരണങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കാനും അവയ്ക്കു ജാഗ്രതാ നിര്‍ദ്ദേശം കൊടുക്കാനും കഴിയും. ചെടികളുടെ ശരീരശാസ്ത്രപരമായ (physiological) കാരണങ്ങള്‍ കൊണ്ടാണു ശബ്ദങ്ങള്‍ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതെങ്കിലും അവ മറ്റു ജീവികള്‍ക്ക് ഉപകാരപ്രദമാവുകയാണ്.
പുതിയ പഠനം നടന്നതിങ്ങനെ
ചെടികള്‍ വരള്‍ച്ചയിലും പരിക്കിലും ഉണ്ടാക്കുന്ന ശബ്ദങ്ങള്‍ ചെടിയില്‍ തന്നെ ഘടിപ്പിക്കാത്ത മൈക്കുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് മീറ്ററുകള്‍ക്കപ്പുറം റെക്കോര്‍ഡ് ചെയ്യാന്‍ ഗവേഷകര്‍ക്കു സാധിച്ചു. രണ്ട് മൈക്കുകളും മെഷീന്‍ ലേണിങ് സംവിധാനവും ഉപയോഗപ്പെടുത്തി. മറ്റു ശബ്ദങ്ങളുടെ ശല്യമില്ലാതെ അക്കോസ്റ്റിക്ക് (Acoustic) ചേംബറിലാണു ശബ്ദം റെക്കോര്‍ഡ് ചെയ്യുന്നത്. റെക്കോര്‍ഡ് ചെയ്യപ്പെട്ട ശബ്ദങ്ങള്‍ തരംതിരിക്കാന്‍ മെഷീന്‍ ലേണിങ് അല്‍ഗോരിതം ഉപയോഗിക്കുന്നു. പിന്നീടു സമാനമായ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ഒരു ഗ്രീന്‍ ഹൗസ് വ്യവസ്ഥയില്‍ ചെയ്തുനോക്കുകയും മെഷീന്‍ ലേണിങ് ഉപയോഗിച്ച് അനുമാനങ്ങള്‍ പുനഃപരിശോധിക്കുകയും ചെയ്തു.
ഇതിനായി തക്കാളിച്ചെടികളെയും പുകയിലച്ചെടികളെയും പരീക്ഷണവിധേയമാക്കി. വെള്ളം കൊടുക്കാതെയും തണ്ടുകള്‍ മുറിച്ചും അടഞ്ഞ അക്കോസ്റ്റിക്ക് ചേംബറുകളില്‍ ശബ്ദങ്ങള്‍ റെക്കോര്‍ഡ് ചെയ്തു. 20 മുതല്‍ 150 കിലോ ഹേര്‍ട്‌സ് വരെയുള്ള ശബ്ദതരംഗങ്ങളാണ് റെക്കോര്‍ഡ് ചെയ്തത്. മറ്റു ശബ്ദങ്ങള്‍ ഇല്ലാത്ത അന്തരീക്ഷത്തില്‍ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ നടത്തിയതു ചെടികള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്ന ശബ്ദങ്ങള്‍ മാത്രം ലഭിക്കാനാണ്.
ഈ ശബ്ദങ്ങള്‍ ഒരു കമ്പ്യൂട്ടര്‍ ലൈബ്രറിയില്‍ ശേഖരിക്കുകയും പിന്നീടു ശബ്ദനിബിഢമായ അന്തരീക്ഷത്തില്‍ (അതായത് ഗ്രീന്‍ ഹൗസില്‍) റെക്കോര്‍ഡ് ചെയ്യുന്ന ശബ്ദങ്ങളുമായി താരതമ്യപഠനത്തിന് ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്തു. സാധാരണഗതിയില്‍ അന്തരീക്ഷത്തില്‍ മറ്റു ശബ്ദങ്ങള്‍ ഉള്ളതിനാലാണ് ഇങ്ങനെ രണ്ടു പടിയായി ഒരേ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ചെയ്യുന്നത്. മറ്റു നോയ്സുകള്‍ എല്ലാം തന്നെ ഫില്‍റ്റര്‍ ചെയ്തതിനു ശേഷം പരിശോധിച്ചപ്പോള്‍ രണ്ടു പരീക്ഷണങ്ങളും തമ്മിലുള്ള സാമ്യം ആശ്ചര്യപ്പെടുത്തുന്നതാണ്. രണ്ട് ഡാറ്റയും 99.7 ശതമാനം ചേര്‍ന്നുപോകുന്നവയാണ്.
ജലദൗര്‍ലഭ്യത്തിനനുസരിച്ചു വ്യത്യസ്തമായ ശബ്ദങ്ങളാണു ചെടികള്‍ പുറപ്പെടുവിപ്പിക്കുക. ശ്വസനത്തിലൂടെയും മറ്റും നഷ്ടപെട്ടു പോകുന്ന ജലാംശത്തിനനുസരിച്ചു ശബ്ദത്തില്‍ മാറ്റം വരുന്നതായികാണാം. വരള്‍ച്ചയില്‍ ചെടികള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്ന ഈ ശബ്ദങ്ങളുടെ കാരണം കാവിറ്റേഷനാണ് എന്നാണു മുന്‍കാല പഠനങ്ങള്‍ വ്യക്തമാക്കുന്നത്. ചെടിയുടെ തണ്ടിന്റെ വലിപ്പത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ ഉണ്ടാവുന്ന ശബ്ദത്തിന്റെ ആവര്‍ത്തനത്തിനും (frequency) വ്യത്യാസം കാണും. വലിയ തണ്ടുള്ളവയ്ക്കു ചെറിയ ഫ്രീക്വന്‍സിയും ചെറിയ തണ്ടുള്ളവയ്ക്കു വലിയ ഫ്രീക്വന്‍സിയുമാണ് ഉണ്ടാവുക. കാവിറ്റിയുടെ വലിപ്പത്തിനനുസരിച്ച് ഫ്രീക്വന്‍സി മാറും എന്ന ശാസ്ത്രസത്യമാണ് ഇതിനു പുറകില്‍.
തണ്ടു മുറിക്കുമ്പോഴും തണ്ട് ഉണങ്ങുമ്പോഴും ഉണ്ടാക്കുന്ന സ്ട്രെസിന്റെ ഭാഗമായി ശബ്ദങ്ങള്‍ ഉണ്ടാവുന്നത് വായുവിന്റെ തള്ളിക്കയറ്റം (air-seeding) കൊണ്ടാണ്. ചെടികള്‍ ഉണങ്ങുമ്പോള്‍ തണ്ടിലൂടെയുള്ള വായുസഞ്ചാരം മന്ദഗതിയിലാവുകയും തണ്ടിനുള്ളലെ മര്‍ദ്ദം കുറഞ്ഞുവരികയും ശബ്ദം ഉണ്ടാവുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉണങ്ങല്‍ ഒരു നീണ്ട പ്രതിഭാസമായതിനാല്‍ ശബ്ദങ്ങള്‍ കുറച്ചധികം നേരം ഉണ്ടാവും. തണ്ട് ഒടിക്കുമ്പോഴും മുറിയുമ്പോഴും മര്‍ദ വ്യത്യാസത്തിനനുസരിച്ചു ശബ്ദത്തിലും മാറ്റങ്ങളുണ്ടാവും. ഉണങ്ങിയ ചെടികളേക്കാള്‍ പെട്ടെന്നുതന്നെ മുറിവു പറ്റിയ ചെടികളുടെ ശബ്ദം തീര്‍ന്നുപോകും. വായുനാളിയില്‍ (Trachea) ഉണ്ടാവുന്ന ശബ്ദങ്ങള്‍ തണ്ടിലൂടെ റസൊണേറ്റ് ചെയ്ത് എല്ലാ ദിശയിലേക്കും പ്രവഹിക്കുന്നു. ഇത് ഏതാനും ദൂരത്തു വെച്ചിരിക്കുന്ന മൈക്കുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് റെക്കോര്‍ഡ് ചെയ്യാം.
ഇങ്ങനെയൊരു പഠനം കൊണ്ട് എന്ത് ഉപയോഗം?
വയലുകളിലും ഗ്രീന്‍ ഹൗസുകളിലും ഉള്ള ചെടികളെ നിരീക്ഷിക്കാനും വെള്ളത്തിന്റെ ആവശ്യകതയെ പറ്റി ശ്രദ്ധിക്കാനും കീടങ്ങളുടെ ആക്രമണങ്ങളെ ചെറുക്കാനുമെല്ലാം ഈ മാര്‍ഗ്ഗം അവലംബിക്കാവുന്നതാണ്. കൃഷിയില്‍ അതീവ പ്രാധാന്യമുള്ളതും അതോടൊപ്പം ചെലവുള്ളതുമായ ഒരു കാര്യമാണ് ജലസേചനം. ഫലപ്രദമായ രീതിയിലുള്ള ജലസേചനം നടത്താന്‍ കാര്‍ഷിക വിളകള്‍ക്ക് ആവശ്യമായ തോതില്‍ കൂടുകയോ കുറയാതെയോ ജലം ലഭ്യമാക്കേണ്ടതുണ്ട്. അതിനു ചെടികളെ നിരീക്ഷിക്കേണ്ടതുമുണ്ട്. ഇത്തരത്തിലുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യ വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തില്‍ കൊണ്ടുവരുമ്പോള്‍ കാര്യക്ഷമമായ കൃഷി രീതികള്‍ക്ക് ഇതു സഹായകമാവും. സാമ്പത്തികമായി നോക്കുമ്പോഴും ജലസേചനം സമര്‍ത്ഥമാക്കാന്‍ സാധിക്കുന്നതു മൂലം പണം ലഭിക്കാനും കഴിയും.
വെല്ലുവിളികള്‍
തക്കാളി ചെടിയിലും പുകയില ചെടിയിലും മാത്രം നടത്തിയ ഒരു പഠനമാണിത്‌. ജലലഭ്യതയെ അടിസ്ഥാനപ്പെടുത്തി കാര്‍ഷികവിളകളെ തരം തിരിച്ചു വിവിധ ഇനം ചെടികളില്‍ ഈ പഠനം നടത്തേണ്ടതുണ്ട്. അക്കോസ്റ്റിക്ക് ചേംബറുകളില്‍ നടത്തുന്ന പഠനങ്ങള്‍ ചെടികള്‍ തരം തിരിച്ച് കമ്പ്യൂട്ടറില്‍ മെഷീന്‍ ലേണിംഗ് ഉപയോഗിച്ചുണ്ടാക്കുന്ന ലൈബ്രറികള്‍ നിര്‍മിക്കാനും വലിയ ഒരു ഡാറ്റ ബാങ്ക് ഉണ്ടാക്കാനും സഹായിക്കും. ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ അങ്ങനെ മിക്ക കാര്‍ഷിക വിളകള്‍ക്കും അനുയോജ്യമായ കൃഷിരീതിക്കു വേണ്ടി ഉപയോഗപ്പെടുത്താനാകും. അള്ട്രാസോണിക് ശബ്ദങ്ങള്‍ അല്ലാതെ മറ്റേതെങ്കിലും രീതിയില്‍ ചെടിയിലെ സ്‌ട്രെസ്സ് മനസ്സിലാക്കാനാകുമോ എന്ന തരത്തിലുള്ള പഠനങ്ങള്‍ക്കും സാധ്യതകള്‍ ഏറെ ഉണ്ട്.
ചെടികള്‍ക്കു വികാരങ്ങളുണ്ട്, വേദനിക്കുമ്പോള്‍ കരയുന്നു എന്ന തരത്തിലല്ല. മറിച്ചു ചെടികള്‍ തികച്ചും യാന്ത്രികമായ (Mechanical) പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലൂടെയാണു ശബ്ദങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നത്. ഈ പഠനം പൂര്‍ണമല്ലെന്നും കൂടുതല്‍ ചെടികളില്‍ സമഗ്രമായ പഠനം വേണമെന്നും ചെലവു കുറഞ്ഞ രീതിയില്‍ ഇതു കര്‍ഷകർക്കു ലഭിക്കണമെന്നും ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ അഭിപ്രായപ്പെടുന്നു.
Ref: Sounds emitted by plants under stress are airborne and informative, Itzhaq Kait et.al,Cell,2023.
(കൊച്ചിന്‍ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി ഓഫ് സയന്‍സ് ആന്റ് ടെക്‌നോളജിയിലെ ഗവേഷകനാണ് ലേഖകന്‍)
Content Highlights: plants emitting sounds under stress science features
Published: 20 Apr 2023, 10:46 am IST
Disclaimer: Kindly avoid objectionable, derogatory, unlawful and lewd comments, while responding to reports. Such comments are punishable under cyber laws. Please keep away from personal attacks. The opinions expressed here are the personal opinions of readers and not that of Mathrubhumi.
Most Commented