ప్రాణహిత

ప్రాణులకు తమ పరిసరాలను గురించి ఉండే స్పృహా, చైతన్యమూ ఎంతో ప్రత్యేకమైనవి. అవి లేనిదంతా “జడ” పదార్థమే. ముఖ్యంగా మనుషుల్లో “ఒళ్ళు తెలియకుండా పోవడం” చాలా అసహజమైనదిగా భావిస్తాం. ఎంత ప్రాథమిక జీవి అయినా బతికున్నంత కాలమూ తన చుట్టూ ఉన్న పరిస్థితులను గుర్తించి, వాటికి స్పందిస్తుంది. అయితే ఈ స్పందనల్లో తేడాలుంటాయి. ఏకకణజీవులైన అమీబా వంటివి ఎక్కువ “తెలివితేటలను” పొందలేవు. పరిసరాలను గుర్తించే ఇంద్రియాలూ, ఆ సమాచారానికి అనుగుణంగా స్పందించే కండరాలూ మొదలైనవన్నీ సంతరించుకోవడం వాటివల్ల అయేపని కాదు. ఒక మిల్లిమీటర్లో వందోవంతు ఉండే ఏకకణజీవుల శరీరాలు అంతకన్నా పెరగలేవు. వాటి వైశాల్యం కనక రెండింతలైతే ఘనపరిమాణం ఎనిమిదింతలవుతుంది. అందుచేత ఉపరితలంద్వారా జీవికి అందే పోషకపదార్థాలు ఒక పరిమితిని దాటితే సరిపోవు. జటిల శరీరనిర్మాణానికి చిన్నసైజు పనికిరాదు. అందుచేత ఏకకణజీవులు సూక్ష్మమైనవిగానే ఉండక తప్పదు. మ్యుటేషన్లద్వారా అవి తమ లక్షణాలను మార్చుకోవటానికి ఎంత ప్రయత్నించినప్పటికీ భౌతిక పరిమితులవల్ల గత 300 కోట్ల సంవత్సరాలుగా అవి సూక్ష్మస్థాయిలోనే కొనసాగక తప్పలేదు.

ప్రాణికి చైతన్యం పెరగాలంటే అది బహుకణజీవిగా మారకతప్పదు. అయితే కణాల సంఖ్య ఊరికే పెరిగితే సరిపోదు. స్పంజ్‌ జాతి ప్రాణి ఎన్నో ఏకకణజీవుల సముదాయంవంటిది. అందులోని కోట్లాది కణాలు సమన్వయం లేకుండా వేటికవిగా బతుకుతాయి. కేంద్ర నాడీవ్యవస్థ ఏదీ లేకపోవడంతో తెలివితేటల్లో స్పంజ్‌కీ, అమీబాకూ పెద్దగా తేడా ఉండదు. ఏవో కారణాలవల్ల స్పంజ్‌ జాతి ప్రాణులు తమకున్న అనేక కణాలద్వారా లాభం పొందలేకపోయాయి. జీవపరిణామంలో వాటి ప్రస్థానం ఏనాడో ఆగిపోయింది; వాటినుంచి ఉన్నతజాతులేవీ పుట్టుకురాలేదు. వివిధ కణాలన్నీ కలిసికట్టుగా పని చేసేందుకు అనుకూలించే జన్యుపరమైన మ్యుటేషన్లేవీ తలెత్తలేదు. అందువల్లనే స్పంజ్ జాతులు బహుకణజీవుల స్థాయి అందుకోలేకపోయాయి. తమ కణాలమధ్య పరస్పరసంబంధాలు కలిగిన బహుకణజీవులకు పైన చెప్పిన ఉపరితల, ఘనపరిమాణ సమస్యలేవీ ఉండవు.బహుకణజీవుల కణాలమధ్య శ్రమ విభజన ఉంటుంది కనక కొన్ని కణాలు ఆహారానికీ, ఇంకొన్ని ఆక్సిజన్‌ సరఫరాకూ, మరికొన్ని కవచంగా రక్షించడానికీ పనికొస్తాయి. క్రమంగా కొన్నేసి కణాలకు కొన్ని విషయాల్లో ఎక్కువ సామర్య్థమూ, తక్కిన విషయాల్లో తక్కువ సామర్య్థమూ ఏర్పడింది. వాటిమధ్య పరస్పరసహకారం పెరగడంతో ప్రాణి తన ఆహారాన్ని సంపాదించడంలోనూ, ప్రమాదాల నుంచి తప్పించుకోవడంలోనూ నేర్పు పొందసాగింది. ఈ విషయంలో స్పంజ్‌కన్నా అగ్గిపుల్ల పరిమాణంలో ఉండే హైడ్రా అనే నీటి “మొక్క” మెరుగైనది (పటం). తన వాలకాన్నీ, స్పర్శకాలవంటి అంచులనూ రకరకాలుగా తిప్పుకుంటూ, ప్రమాదాల బారిన పడకుండా ఆహారం వెతుక్కుంటూ ఉంటుంది. స్పంజ్‌లాగా కాకుండా కణాలమధ్య సంపర్కం ఉంటుంది. చైతన్యానికి కావలసినది అదే.

హైడ్రావంటి జీవాల్లో పరస్పరం సంభాషించుకోగలిగిన తొలి నాడీకణాలు ఉద్భవించి ఉండవచ్చు. అయితే ఈ కణాలు ఉపరితలంమీదనే ఉంటే పరిసరాలకు స్పందించడం సులువైనప్పటికీ, వాటికి హాని కలిగే అవకాశాలు కూడా పెరుగుతాయి. అందువల్ల మ్యుటేషన్ల కారణంగా ఇవి రానురాను శరీరపు లోపలి భాగాలకు చేరుకుని ఉంటాయి. పరిసరాల గమనికకై స్పర్శకాలవంటి వాటిని పైకి పొడుచుకు వచ్చేట్టుగా అమర్చుకుని ఉంటాయి.

 

మన నాడీమండలంలోని వివిధ భాగాలను పరిశీలిస్తే వాటి ఆవిర్భావం ఎలా జరిగిందో అర్థమౌతుంది. మెదడులోని జీవకణాలు నాడీకణాల రూపంలో ఉంటాయి. న్యూరాన్‌ అనబడే ఒక్కొక్క కణమూ మిల్లిమీటర్‌లో సుమారు పదోవంతు పొడవుంటుంది. మెదడులోని ఈ కణాల సంఖ్య దాదాపు 30 వేల కోట్లు. ఈ బంధాలన్నీ మొత్తం 40 లక్షల మైళ్ళ పొడుగు కలిగి ఉంటాయి. తక్కిన కణాల్లాగే వీటిలో కేంద్రకం ఉంటుంది కాని పొడుగాటి ఒక తోకవంటిది కూడా ఉంటుంది.

ఇదికాక మొక్కల వేరులను పోలిన అనేక కేశికలుకూడా ఉంటాయి. వీటన్నిటిలోనూ పెద్దదైన ఆక్సాన్‌, అక్షనాళం లేదా లాంగూలం అనబడే ఈ తోకద్వారా సమాచారం బైటికి పంపబడుతుంది. అవతలి వైపున ఉండే శాఖోపశాఖలను డెండ్రైట్‌ లంటారు. ఇతర నాడీకణాలు పంపే సంకేతాలను ఇవి పసికట్టి తమ కణానికి అందిస్తాయి. మెదడును మైక్రోస్కోప్‌లో చూసినప్పుడు ఎంతో జటిలంగా, సూక్ష్మమైన వలలాగా కనబడే ఆక్సాన్‌, డెండ్రైట్‌ల వ్యవస్థ నాడీకణాల మధ్య సమాచారం ఇచ్చి పుచ్చుకోవడాలకు పనికొస్తుంది. సగటున ఒక్కొక్క నాడీకణమూ వెయ్యికి పైగా ఇతర కణాలతో సంభాషిస్తుంది. మనుషుల తెలివితేటలకూ, అనుభవానికీ మూలాధారమైన ఈ సంపర్కం ఊహించలేనంత పెద్ద స్థాయిలో జరుగుతుంది. ఈ సంబంధాల లంకెల సంఖ్యను సూచించటానికి ఒకటి పక్కన ముప్ఫై, నలభై సున్నాలు చుట్టాలి! వీటిలో ఒక్కొక్కటీ ఒక్కొక్క రకమైన బాధ్యతను నిర్వర్తిస్తాయి.నాడీకణాలమధ్య జరిగే సంభాషణ ఎలెక్ర్టికల్‌ సర్కిట్ల పద్ధతిలో అంచెలంచెలుగా జరుగుతుంది. సమాచారం ఒక చోటినుంచి మరొకచోటికి క్రమంగా పాకుతుంది. స్పర్శద్వారానో, ఇంద్రియాలనుంచో అందే స్పందనల కారణంగా నాడీకణాల విద్యుదావేశంలో స్వల్పమైన మార్పులు కలుగుతాయి. దాని వల్ల కణం వోల్టేజ్‌లో వ్యత్యాసం ఏర్పడి ఒక విద్యుత్‌ సంకేతం రూపొందుతుంది. ఇది ఒక వోల్ట్‌లో వెయ్యోవంతు మాత్రమే; ఒక సెకండులో వెయ్యోవంతు గడిచే లోపునే ఇది మాయమౌతుంది. నాడీకణాలన్నీ రసాయనిక బేటరీల్లాగా పనిచేసి, క్షణంలోనే విద్యుత్తును విడుదలచేసి ఊరుకుంటాయి.

 

దీనికి అవసరమయే శక్తి మనం పీల్చే ఆక్సిజన్‌ ద్వారా లభిస్తుంది. ఈ సంకేతాలు గంటకు దాదాపు 225 మైళ్ళ వేగంతో ప్రయాణిస్తాయి (లోహపు తీగల్లో విద్యుత్తు ఇంతకన్నాకూడా వేగంగా ప్రవహిస్తుంది). ఇంత వేగం అవసరమా? ఇలా జరగకపోతే మెదడుకు సమాచారం అందడం, దాన్నిబట్టి మెదడు స్పందించి కండరాలను వెంటనే కదిలించడం వీలవదు. నాడులు మందంగా ఉంటే ఈ వేగం పెరుగుతుంది కనక కొన్ని సముద్రజీవుల్లో ప్రమాదం తటస్థిస్తే పారిపోగలిగేందుకు మనుషులకన్నా 100 రెట్లు మందమైన నాడీకణాలుంటాయట.

లోహపు తీగలకు బైట విద్యుత్తును నిరోధించే ఇన్సులేటర్‌ తొడుగు ఉన్నట్టే ఆక్సాన్‌కు మయెలిన్‌ పొర ఒకటుంటుంది. అందువల్లనే ఒకదానికొకటి తగిలినా తేడా కలగదు. మయెలిన్‌ అనేది తెల్లని, మెత్తటి కొవ్వుపదార్థంవంటిది. దీని కారణంగా నాడులవెంట సంకేతాలు వేగంగా ప్రయాణిస్తాయి. స్క్లిరోసిస్‌ వంటి వ్యాధులు ఉన్నవారి నాడుల్లో ఇది పాడవుతుంది.

ఎదిగిన మనిషి మెదడు పుట్టినప్పటినుంచీ ఎలా పెరుగుతుందో అనే విషయమూ, జీవపరిణామంలో మెదడుకు ఇంత ప్రత్యేకత ఎలా కలిగిందో అనేవిషయమూ చాలా ఆసక్తికరమైనవి. వీటిలో జన్యువులదీ ముఖ్యపాత్రే. ఈ పరిశోధనలు కొన్ని నరాల రుగ్మతల నివారణకుకూడా ఉపయోగపడుతున్నాయి. మన భావాలూ, ఊహలూ అన్నీ నాడుల స్పందనల మీద ఆధారపడినవే కనక బుద్ధిజీవులుగా మనం వీటి గురించి తెలుసుకోవడం అవసరం.

మనుషులకు పరిస్థితినిబట్టి రకరకాల ఊహలూ, స్పందనలూ కలుగుతూ ఉంటాయి. లేళ్ళూ, బల్లులూ, చిన్నచిన్న పురుగులూకూడా అలికిడైతే బెదిరి పారిపోవడం చూస్తాం. తన స్థాయిలో ఆలోచనలు లేకపోయినప్పటికీ చిన్నాపెద్ద ప్రాణులన్నిటికీ ప్రాథమిక స్థాయిలోనైనా స్పందనలు కలుగుతాయనేది మనిషికి వేలఏళ్ళుగా తెలిసిన విషయమే. పరిసరాలను గుర్తించి, ప్రేరణలకు లోనవడం నాడీకణాల పని. స్పర్శకూ, పరిసరాల ఉష్ణోగ్రతలోని హెచ్చు తగ్గులకూ, కళ్ళూ, ముక్కూ, చెవులనుంచి అందే సందేశాలకూ మన శరీరంలోని వివిధ కండరాలు తగిన విధంగా స్పందిస్తూ ఉంటాయి. మన భావనలన్నీ నాడీకణాలతో ప్రమేయం కలిగినవే. వాటి సమాచారాన్ని సమన్వయపరచడమే మెదడు పని. అందుకని నాడీకణాలు పనిచేసే పద్ధతిని తెలుసుకోవడం ఆసక్తికరంగా ఉంటుంది. వీటి సంగతి మొదటగా పంతొమ్మిదో శతాబ్దం ముగిసే నాటికి తెలిసింది.

నాడీకణాల్లో న్యూక్లియస్‌ లేక కేంద్రకం ఉండే ముఖ్యభాగం (సోమా) కాక డెండ్రైట్‌లనే కేశికలూ, ఆక్సాన్‌ అనబడే పొడుగాటి తోకవంటిదీ ఉంటాయి. ఆక్సాన్‌ నిడివి ఒక మిల్లిమీటర్‌నుంచి ఒక మీటర్‌దాకా ఉండవచ్చు. డెండ్రైట్‌లు ఇతరకణాల ప్రేరణలను స్వీకరించేందుకూ, ఆక్సాన్‌లు కణం నుంచి సందేశాలను పంపేందుకూ పనికొస్తాయి. అంటే ఒక కణపు ఆక్సాన్‌నుంచి మరొక కణపు డెండ్రైట్‌లకు సందేశాలు ప్రసారమవుతాయి. నాడీకణాలతో కూడిన నాడీవ్యవస్థ ఒక్కొక్క ప్రాణిలోనూ ఒక్కొక్క స్థాయిలో ఉంటుంది. జెల్లీ చేపలవంటి జీవాలకు ఉండే ప్రాథమికవ్యవస్థలో ఇవన్నీ ఒక వలలాగా ఏర్పడతాయి; వివిధ ప్రేరణలకు అది స్పందించే తీరుకూడా సుమారు ఒకే రకంగా ఉంటుంది. ఇతర చేపలూ, కీటకాలూ అన్నిటిలోనూ ఇది మరింత జటిలంగా ఉంటుంది. వాటిలోని నాడీకణాలు గుంపులుగా ఏర్పడి ఉంటాయి; వీటిని గాంగ్లియా అంటారు. ఇటువంటి గుంపులు గొలుసుల రూపంలో వెన్నెముకగల ప్రాణుల్లో సామాన్యంగా కనిపిస్తాయి. గ్రంధులనూ, కొన్ని కండరాలనూ, గుండె పనిచేసే తీరునూ నియంత్రించడానికీ ఇవి పనికొస్తాయి. గాంగ్లియా శరీరంలో కలిగే స్పందనలను ఒక చోటినుంచి మరొక చోటికి చేరవేస్తాయి.

నాడీకణాల మధ్య ప్రసారమయే స్పందనలు రసాయనికమైనవి; కణం పైపొర మీద కలిగే రసాయనిక చర్యల వల్లనే స్పందనలను స్వీకరించే న్యూరాన్లు రసాయనిక మార్పులకు లోనవుతాయి. ఇంకా చెప్పాలంటే ఇవి విద్యుత్‌ రసాయనిక ప్రక్రియలు. ముందుగా సందేశం విద్యుత్తు రూపంలో ప్రసారమవుతుంది. దానివల్ల కణం కొసలో ఉన్న చిన్నచిన్న కోశాలు తమ న్యూరో ట్రాన్స్‌మిటర్‌ రసాయనాలను విడుదల చేస్తాయి (పటం).

నాడీకణాల మధ్యనుండే లంకెలకు కొంత ప్రత్యేకత ఉంది; ఆక్సాన్‌, డెండ్రైట్‌లమధ్య కొంత ఎడం ఉంటుంది. దీన్ని సినాప్స్‌ అంటారు. ఇది సుమారు 20 మిల్లీమైక్రాన్లు ఉంటుంది. ఒక మైక్రాన్‌ మిల్లిమీటర్లో వెయ్యోవంతు కనక మిల్లీమైక్రాన్‌ అంటే మైక్రాన్‌లో వెయ్యోవంతు అన్నమాట. అతి సూక్ష్మమైన ఈ అంతరాన్ని దాటిన న్యూరో ట్రాన్స్‌మిటర్‌లు రెండో కణంలోని ప్రత్యేక స్థానాలకు చేరుకుని అక్కడ విద్యుత్తును విడుదల చేస్తాయి. అది మళ్ళీ ఇతర కణాలకు ప్రవహించి ఇటువంటి ప్రక్రియలకు కారణమవుతుంది. అదనంగా విడుదలఅయిన న్యూరోట్రాన్స్‌మిటర్‌లు మళ్ళీ మొదటి కణంలోకి ప్రవేశించి స్వీకరించబడతాయి. ఈ పద్ధతిలో నాడులమధ్య సంకేతాలన్నీ అంచెలంచెలుగా పాకుతూ పోతాయి. ఇవి సెకండుకు ఒక మీటర్‌నుంచి 100 మీటర్లవరకూ పోగలవు.

ఒక్కొక్క నాడికీ నిత్యమూ ఇతర నాడులనుంచి వందలాది ప్రేరణలు అందుతూ ఉంటాయి; అదే సంఖ్యలో సందేశాలు పంపబడతాయి. నాడి “వెలగడానికి” ఎన్ని ప్రేరణలు అవసరమౌతాయనేది నాడినిబట్టి ఉంటుంది. ప్రతి కణంలోనూ సందేశం పునఃసృష్టికి లోనవుతుందని గమనించాలి. ఎందుకంటే సినాప్స్‌ను చేరుకోగానే విద్యుత్‌ సందేశం నిలిచిపోతుంది; రసాయనిక చర్య జరిగితేతప్ప అది కొనసాగదు.

ఈ రసాయనిక ప్రక్రియలు ఎటువంటివో చూద్దాం. తక్కిన జీవకణాల్లాగే నాడీకణాల లోపలుండే కణజలానికీ, దానికి వెలపల ఉండే జలానికీ రసాయనికమైన వ్యత్యాసాలుంటాయి. కణాల వెలపల ఉండేది రక్తకణాలూ, ప్రోటీన్లూ లేనటువంటి రక్తమే. అందులో ఉండే సోడియం, క్లోరైడ్‌ అయాన్లు కణం లోపలి కన్నా 10 రెట్లూ, 14 రెట్లూ ఎక్కువగా ఉంటాయి. పొటాసియం అయాన్లు మటుకు బైటికన్నా లోపల 30 రెట్లు ఎక్కువగా ఉంటాయి. విద్యుత్‌ రసాయన సంకేతాలను పంపడానికి నాడులు ఈ తేడాలను “ఉపయోగించుకుంటాయి”.

దీనికి ఒక కారణమేమిటంటే కణం లోపల బైటికన్నా సుమారు 70 మిల్లీవోల్ట్‌ల ఋణ విద్యుత్తు అధికంగా ఉంటుంది. విద్యుత్‌ వికర్షణ వల్ల లోపలున్న క్లోరైడ్‌ అయాన్లు బైటికి నెట్టబడతాయి; బైటివి లోపలికి రాలేవు. లోపలి పొటాసియం అయాన్లు 30 రెట్లు ఎక్కువగా ఉండాలంటే 90 మిల్లీవోల్ట్‌ల ఋణవిద్యుత్తు ఉండాలి. ఈ 20 మిల్లీవోల్ట్‌ల తేడావల్ల పొటాసియం అయాన్లను కణం లోపలికి నెట్టవలసిన అవసరం కలుగుతుంది. అలాగే సోడియం అయాన్లను కణం నుంచి బైటికి నెట్టడానికి ప్రయత్నం జరగాలి. ఇందుకుగాను ఆక్సాన్‌ పొరగుండా రసాయనాలు స్రవించడానికి అనుకూలమైన మార్పులు కలగాలి.

ఒక నాడికి ప్రేరణ అందగానే సోడియం అయాన్లు కణంనుంచి బైటికి స్రవించడానికి మార్గం ఏర్పడినట్టవుతుంది. అందువల్ల ఆక్సాన్‌ లోపల ధనవిద్యుత్తు పెరుగుతుంది. ఇది అంతకంతకూ సులువై, విద్యుత్తు ఒక అలలాగా సెకండులో వెయ్యోవంతు సేపు ముందుకు సాగుతుంది. అప్పుడు సోడియం అయాన్ల స్రావం నిలిచిపోవడం, పొటాసియం అయాన్లు కణం లోపలికి రావడం జరుగుతాయి. ఆక్సాన్‌ అంతర్భాగంలో అకస్మాత్తుగా విద్యుదావేశంలో మార్పు జరగడంతో నాడికి ప్రేరణ కలుగుతుంది. ప్రేరణను స్వీకరించే డెండ్రైట్‌లోకూడా విద్యుత్‌ పరిణామాలే కలుగుతాయి. ఇవి ఒక స్థాయిని మించగానే సందేశం ప్రసారమౌతుంది.

జీవపరిణామం ఏకకణ జీవులతో మొదలై, ఒకానొక దశలో బహుకణజీవుల ఆవిర్భావానికి దారితీయడం, ఆ తరవాత కొన్ని కణాలకు ప్రత్యేక విధులు ఏర్పడడం జరిగింది. నాడీకణాలు అటువంటివే. జీవాల మనుగడకు అత్యవసరంగా పరిణమించసాగిన చైతన్యం ప్రాథమిక స్థాయిలో నాడుల స్పందనలతో ఆరంభమై ఉండాలి. ఈ స్పందనలు శరీరంలో ఉన్న సోడియం, పొటాసియం లవణాల హెచ్చుతగ్గులను బట్టి స్వల్పమైన విద్యుత్‌ తరంగాల రూపంలో ఎలా ప్రసారమౌతాయో, వాటి సహాయంతో ప్రాణులు తమ పరిసరాల్లో జరిగే మార్పులను పసికట్టి ఎలా బతకసాగాయో తెలుస్తోంది. తక్కిన సందర్భాల్లో జరిగినట్టుగానే జీవపరిణామం ఉన్న పరిస్థితులనూ, పదార్థాలనూ మాత్రమే ఉపయోగించుకుంటుంది. స్పందించగలిగిన నాడుల ఆవిర్భావమూ, అవి పనిచేసే తీరూ అన్నీ కూడా అప్పటికే శరీరంలో ఉన్న జీవరసాయనిక పదార్థాల సహాయంతోనే జరుగుతాయి; కొత్తవేమీ అకస్మాత్తుగా పుట్టుకురావు. భౌతిక, రసాయనిక పరిస్థితులవల్ల తలెత్తే సూక్ష్మ విద్యుత్‌ స్పందనలే బలపడి ప్రాణులను అవసరమున్నప్పుడు అప్రమత్తం చెయ్యగలిగిన స్థాయికి చేరుకున్నాయి. మనుషులకు వాస్తవ ప్రపంచంకన్నా వాస్తవికంగా అనిపించే ఊహాలోకమంతా ఇటువంటి ప్రాథమిక నాడీప్రేరణల వల్లనే కలుగుతుందనేది మరచిపోకూడదు. రోజువారీ చైతన్యానికీ, ఎంతో ఉన్నతమనిపించే అతీంద్రియ భావనలకూ కూడా ఒకే రకమైన ప్రక్రియలు వర్తిస్తాయి.

చైతన్యం, స్పృహ అనేవి ప్రాణులకు ముఖ్యం అవుతున్నకొద్దీ నాడుల ప్రాముఖ్యత పెరుగుతుంది. మనుషులు నాడుల ప్రేరణల మీద ఎంతగా ఆధారపడతారో వేరే చెప్పనవసరం లేదు. వాహనాలనూ, చిన్నాపెద్ద యంత్రాలనూ నడిపేవారూ, సున్నితమైన పరికరాలను ఉపయోగించేవారూ ఇంద్రియాలద్వారా అందుతున్న ప్రేరణలనుబట్టి తమ కండరాలను తగిన విధంగా కదిలించ గలుగుతున్నారు కనకనే పనులన్నీ యథావిధిగా జరుగుతున్నాయి. భావనలే అన్నిటికన్నా ముఖ్యం అనుకుంటాం గాని నాడుల్లో జరిగేవి మాత్రం అతి సీదాసాదా భౌతిక ప్రక్రియలే.