जगाच्या इतिहासात पहिल्यांदाच असा व्हिडिओ रेकॉर्ड झाला, प्रत्येकाला पाहता येणार आजवर कधीच न पाहिलेली दृश्य

संशोधकांनी विकसित केलेलं ‘Stomata In-Sight’ हे अत्याधुनिक उपकरण वनस्पतींचा “श्वास” रिअल टाइममध्ये दाखवतं. नियंत्रित परिस्थितीत स्टोमाटा कसे उघडतात-बंद होतात, त्यातून वायूंची देवाणघेवाण कशी होते आणि पाण्याचा वापर कसा नियंत्रित होतो. हे सगळं प्रथमच थेट पाहता आणि नोंदवता आलं आहे.

स्टोमाटा: वनस्पतींची ‘तोंडं’

स्टोमाटा ही पानांवरील सूक्ष्म छिद्रं असून त्यांना वनस्पतींची तोंडं म्हटलं जातं. याच मार्गे कार्बन डायऑक्साइड आत घेतली जाते, ऑक्सिजन आणि पाण्याची वाफ बाहेर सोडली जाते. प्रकाश, तापमान, आर्द्रता आणि पाण्याची उपलब्धता यानुसार ही छिद्रं उघड-बंद होत असतात. त्यामुळेच उष्णता, दुष्काळ किंवा पाण्याची कमतरता अशा परिस्थितींशी वनस्पती कशा जुळवून घेतात, यामध्ये स्टोमाटाची भूमिका अत्यंत महत्त्वाची आहे.

advertisement

अत्याधुनिक तंत्रज्ञानाचा संगम

‘Stomata In-Sight’ या प्रणालीत हाय-रिझोल्यूशन कॉन्फोकल मायक्रोस्कोप, अचूक गॅस एक्सचेंज मोजणी प्रणाली आणि प्रतिमांचे विश्लेषण करणारे मशीन लर्निंग सॉफ्टवेअर यांचा एकत्रित वापर करण्यात आला आहे.

प्रयोगासाठी पानाचा छोटासा भाग तळहाताएवढ्या चेंबरमध्ये ठेवला जातो. या चेंबरमध्ये तापमान, आर्द्रता, प्रकाश, CO₂ पातळी आणि पाण्याचा पुरवठा अत्यंत अचूकपणे नियंत्रित करता येतो. संशोधकांनी टिपलेल्या व्हिडिओमध्ये वनस्पती CO₂ शोषून घेताना आणि ऑक्सिजन व पाण्याची वाफ सोडताना दिसतात. प्रकाश किंवा वातावरणातील बदलांनुसार स्टोमाटा कसे प्रतिसाद देतात, यावेळी पेशींमध्ये होणारे सूक्ष्म बदलही या प्रणालीद्वारे नोंदवले गेले.

प्रकाशात उघडतात, अंधारात बंद होतात

या प्रकल्पाचे प्रमुख संशोधक अँड्र्यू लीकी यांनी सांगितलं, प्रकाश असताना स्टोमाटा उघडतात आणि अंधारात बंद होतात. यामुळे योग्य वेळी प्रकाशसंश्लेषण होते आणि अनावश्यक पाण्याची हानी टाळता येते. मात्र जेव्हा हवामान खूप गरम किंवा कोरडं असतं, किंवा पाणी कमी मिळतं, तेव्हा वनस्पतींवर ताण येतो आणि त्यांची वाढ मंदावते.

पाच वर्षांची मेहनत

हे तंत्रज्ञान विकसित करण्यासाठी जवळपास पाच वर्षांचा काळ लागला. अगदी सूक्ष्म कंपही मायक्रोस्कोपिक दृश्य बिघडवू शकतात, त्यामुळे प्रणाली पूर्णपणे स्थिर ठेवणं हे मोठं आव्हान होतं. अनेक प्रोटोटाइप्सनंतर अखेर संशोधकांना विश्वासार्ह आणि स्थिर डिझाइन मिळालं.

हा शोध का महत्त्वाचा आहे?

ही नवी पद्धत पीक सुधारणा आणि शेती संशोधनात आमूलाग्र बदल घडवू शकते. स्टोमाटा कसे काम करतात, कोणते रासायनिक आणि भौतिक संकेत त्यांना नियंत्रित करतात, तसेच स्टोमाटाची घनता पाण्याच्या वापरावर कसा परिणाम करते याचा सखोल अभ्यास आता शक्य होणार आहे.

पाण्याची कमतरता हा शेतीसमोरील सर्वात मोठा पर्यावरणीय अडथळा मानला जातो. या संशोधनाच्या मदतीने कमी पाण्यात जास्त उत्पादन देणारी पिकं विकसित करता येतील. वाढती उष्णता आणि दुष्काळाच्या पार्श्वभूमीवर ही माहिती शेतीसाठी अत्यंत मोलाची ठरणार आहे.

युनिव्हर्सिटी ऑफ इलिनॉय अर्बाना-शॅम्पेनने या तंत्रज्ञानाचं पेटंट घेतलं आहे. सध्या ते व्यावसायिक स्वरूपात उपलब्ध नसले तरी लवकरच व्यापक वैज्ञानिक वापरासाठी ते तयार होईल, अशी संशोधकांना आशा आहे. हा अभ्यास Plant Physiology या प्रतिष्ठित वैज्ञानिक जर्नलमध्ये प्रकाशित झाला आहे.