Ants beat humans to farming: एका संशोधनानुसार ६६ दशलक्ष वर्षांपूर्वी एका उल्कापाताच्या आघातामुळे भूतलावर मोठे बदल घडून आले आणि त्यानंतर लवकरच जगाच्या दृष्टिकोनातून लहान असणाऱ्या ‘या’ कीटकांनी बुरशीची शेती करण्यास सुरुवात केली. प्राचीन शेतीचा अभ्यास करण्यासाठी या संशोधनात जनुकीय डेटाचे विश्लेषण करण्यात आले. या विश्लेषणातून शाश्वत शेती पद्धतींबद्दल महत्त्वाची माहिती मिळण्याची शक्यता आता निर्माण झाली आहे. मानवाने गहू किंवा तांदूळ यांसारखी पिकं लागवड करण्याच्या खूप आधीपासून मुंग्यांनी शेती करण्याचं कौशल्य आत्मसात केलं होतं, असं या संशोधनात आढळलं आहे. हे छोटे जीव लाखो वर्षांपासून बुरशीची शेती करत आहेत, त्यांची व्यवस्था मानवी शेतीइतकीच जटील आहे. स्मिथसोनियनच्या नॅशनल म्युझियम ऑफ नॅचरल हिस्ट्रीमधील कीटकशास्त्रज्ञ टेड शुल्ट्झ यांच्या नेतृत्वाखाली पार पडलेल्या नव्या संशोधनानुसार सुमारे ६६ दशलक्ष वर्षांपूर्वी पृथ्वीवर महाकाय उल्कापात झाला आणि डायनोसॉर नामशेष झाले. परंतु मुंग्यांसारख्या लहानग्या जिवाने मात्र तग धरून ठेवला.
एकासाठी आपत्ती, तर दुसऱ्यासाठी संधी!
नोव्हेंबर २०२४ च्या सुरुवातीस ‘सायन्स’ जर्नलमध्ये प्रकाशित केलेल्या एका शोधनिबंधात, शुल्ट्झ आणि त्यांच्या टीमने या शेती संबंधित प्रारंभिक टप्प्यांचा शोध घेण्यासाठी अनुवंशिक डेटाचा वापर करण्याची पद्धती विशद केली आहे. ६६ दशलक्ष वर्षांपूर्वी उल्कापातामुळे क्रीटेशियस काळ संपुष्टात आला आणि जगभरातील वनस्पती मृत होऊ लागल्या, पण बुरशीने त्याच वेळी मृत वनस्पतींवर आपला विस्तार केला. मुंग्यांसाठी ही परिस्थिती बुरशीची लागवड करण्यास आदर्श ठरली. शुल्ट्झ यांनी स्पष्ट केले की, उल्कापातानंतरच्या काळात बुरशीला विकसित होण्यास योग्य वातावरण मिळाले. हा उल्कापात वनस्पती आणि डायनासमोर यांच्यासाठी आपत्ती होती, पण संशोधकांनी अभ्यास केलेल्या जीवांसाठी नवीन संधी निर्माण करणारा काळ ठरला. LSU AgCenter चे मायक्रोबायोलॉजिस्ट विन्सन पी. डॉयल आणि एलएसयूच्या जैवविज्ञान विभागाचे प्राध्यापक ब्रँट सी. फेअरक्लॉथ यांनी स्मिथसोनियन इन्स्टिट्यूशनचे कीटकशास्त्रज्ञ टेड शुल्ट्झ यांच्या नेतृत्वाखालील या संशोधनात आपले योगदान दिले आहे. ‘सायन्स’ या जर्नलमध्ये प्रकाशित केलेल्या या शोधनिबंधात स्मिथसोनियन नॅशनल म्युझियम ऑफ नॅचरल हिस्टरी, एलएसयू आणि इतर संस्थांमधील वैज्ञानिकांनी ४७५ प्रकारच्या बुरशी आणि २७६ प्रकारच्या मुंग्यांच्या जनुकीय डेटाचे विश्लेषण केले आहे. यामुळे संशोधकांना मुंग्यांनी लाखो वर्षांपूर्वी बुरशीची शेती कधी आणि कशी सुरू केली याची माहिती मिळाली.
मुंग्या आद्य शेतकरी!
थॉमस बेल्ट आणि फ्रिट्झ म्युलर यांनी मुंग्यांकडून बुरशीची शेती केली जात होती, हा शोध लावला. या सह-शोधाच्या १५० व्या वर्धापनदिनानिमित्त नवीन शोधनिबंध प्रकाशित करण्यात आला आहे. मुंग्या मानवी अस्तित्वाच्या खूप पूर्वीपासून बुरशीची लागवड करत आहेत, असे शुल्ट्झ यांनी सांगितले. गेल्या ६६ दशलक्ष वर्षांतील मुंग्यांच्या कृषी प्रक्रियेतून आपण काहीतरी शिकू शकतो, असेही ते म्हणाले. संशोधकांचा असा विश्वास आहे की, त्या काळात कुजणारी पानं अनेक बुरशींचे खाद्य ठरली होती. या पानांमुळेच बुरशींचा मुंग्यांशी जवळचा संपर्क आला. मुंग्यांनी या बुरशीचा आहार म्हणून वापर करण्यास सुरुवात केली आणि तेव्हापासून या खाद्यस्रोताला आपलेसे करण्याची प्रक्रिया सुरू झाली. हे सहजीवन समजून घेण्यासाठी मुंग्या आणि त्यांनी केलेल्या बुरशींच्या लागवडीचे अनेक नमुने आवश्यक होते, असे शुल्ट्झ म्हणाले.
मुंग्यांच्या आहाराचा डीएनए
फेअरक्लॉथ यांनी सांगितले की, दोन्ही प्रकारच्या जीवांच्या उत्क्रांतीचा इतिहास पुनर्संरचित करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात डीएनए डेटा आवश्यक होता. फंगल कल्टिव्हर्स (बुरशीची लागवड) आणि मुंग्यांमधून या प्रकारचा डेटा गोळा करण्याचे कार्य डॉयल आणि फेअरक्लॉथ यांनी केले. त्यांनी २०१५ साली या संशोधनाला सुरुवात केली होती. डॉयल यांनी सांगितले की, मुंग्यांनी बुरशीची शेती एकाच वेळेस सुरू केली असावी, असे मानले गेले. परंतु मुंग्यांनी बुरशीची शेती कशी सुरू केली याबाबत खोलवर ज्ञान मिळण्यात अडथळा होता. कारण मुंग्यांच्या आहारात असलेल्या बुरशीचा पुरेसा डीएनए डेटा गोळा करणे कठीण होते. मागील १५ वर्षांत जीनोम सिक्वेन्सिंगच्या किंमतींमध्ये घट झाली आहे आणि अनेक प्रकारच्या जिनोमिक डेटाची संकलन तंत्रे मोठ्या प्रमाणात सुधारली आहेत, त्यामुळे हे आणि अनेक अन्य संशोधनं करणं शक्य झाले आहेत.
डीएनए सिक्वेन्सिंग आणि त्याची आव्हाने
तुमच्याकडे एक संपूर्ण अळंबी (मशरूम) असेल, तर त्याचा जनुकिय नकाशा तयार करणे तुलनेने सोपे असते. पण जर तुमच्याकडे एका मुंगीने वाहून नेलेले बुरशीचे अतिशय सूक्ष्म कण असतील, तर पुरेसा जीनोम अनुक्रम डेटा तयार करण्यासाठी बुरशीचे पर्याप्त प्रमाण मिळवणे अवघड होते. यासाठी आम्ही तयार केलेल्या ‘फंगल बाइट सेट्स’ उपयुक्त ठरल्या. या सेट्समुळे आम्हाला सूक्ष्म बुरशीच्या कणांमधून डीएनए काढता आला, त्याचे प्रतिकृतीकरण, अनुक्रमण आणि विश्लेषण करता आले, असे डॉयल म्हणाले. डॉयल यांनी सांगितले की, या ‘कॅप्चर-आधारित’ पद्धतींमुळे आता संशोधकांना जीवसृष्टी आणि बुरशी यांच्यातील सहजीवनाचा अभ्यास करण्याचा मार्ग सापडला आहे, जो यापूर्वी शक्य नव्हता.
अधिक वाचा: History of Ikat: इजिप्तच्या पिरॅमिडमध्ये भारतीय कापड; काय सांगते इकतची प्राचीन परंपरा?
मुंग्या शेती कशा करतात?
या संशोधनात उघड झाले आहे की, मुंग्यांनी बुरशीच्या वाढीसाठी जैविक अवशेष गोळा करण्यास सुरुवात केली. हाच मुंग्यांच्या शेतीचा आरंभ होता. सुमारे २७ दशलक्ष वर्षांपूर्वी पृथ्वीच्या हवामानात गारवा निर्माण झाला, तेव्हा मुंग्यांनी विशिष्ट बुरशींचे संवर्धन केले. त्यामुळे या प्रजातींना त्यांच्या अस्तित्वासाठी संपूर्ण मुंग्यांवर अवलंबून राहावे लागलं, तर मुंग्यांना अन्नासाठी त्या बुरशींवर अवलंबून राहावे लागले. मानवाने पिकांचे संवर्धन केले, तसे मुंग्यांनीही त्यांच्या बुरशीला उष्णकटिबंधीय जंगलातून कोरड्या प्रदेशांमध्ये नेले. या वेगळ्या परिस्थितीत या बुरशींचे संवर्धन मुंग्यांनी घेतलेल्या काळजीवर अवलंबून होते.
मुंग्यांनी उलगडली, उत्क्रांतीची कहाणी
पानं कापणाऱ्या मुंग्या आता गॉंगिलिडिया नावाचे पौष्टिक खाद्य उत्पादन करणारी विशिष्ट बुरशी वाढवतात, जी त्यांच्या पिल्लांना खाऊ घालण्यासाठी वापरली जाते. मुंग्याच्या अनेक पद्धती मानवी शेतीशी साधर्म्य दर्शवतात. मुंग्या त्यांच्या बुरशीच्या बागांची निगा राखतात, त्यांच्या शरीरावरील जीवाणूंचा वापर करून अँटीबायोटिक्स लावतात, आणि त्यांची पिके पुढच्या पिढ्यांना वारसा म्हणून देतात. जेव्हा एखादी नवीन राणी नवीन वसाहत स्थापन करते, तेव्हा ती आपल्या आईच्या बुरशीच्या बागेचा एक तुकडा घेऊन पुढच्या शेतीला सुरुवात करते. सध्या अमेरिकेमध्ये बुरशीची शेती करणाऱ्या २४७ प्रजाती आढळतात. या सर्व प्रजाती ज्यांनी उल्कापातानंतर शेतीची सुरुवात केली त्या मुंग्यांच्या वंशातील आहेत. पानं कापणाऱ्या मुंग्यांना १५० वर्षांपूर्वी अभ्यासकांनी बुरशीची शेती करताना पाहिलं आणि शुल्ट्झ यांच्या अभ्यासाने या शोधाला नवीन आयाम दिला, ज्यामुळे त्यांच्या उत्क्रांतीची कहाणी अधिक सुस्पष्ट झाली आहे.
मुंग्यांनी शेती का सुरू केली?
शुल्ट्झ यांचं मत आहे की, यामागे उल्कापाताचा मोठा हात आहे. उल्कापातानंतरचा धूर आणि धूळ सूर्यप्रकाश रोखत असल्याने अनेक वनस्पती आणि त्यांच्यावर अवलंबून असणारे प्राणी नष्ट झाले. पण मृत वनस्पतींमध्ये बुरशीला समृद्ध होण्याची संधी मिळाली. मुंग्यांना बुरशी परिचित असल्याने त्यांनी तिची शेती करण्यास सुरुवात केली आणि या सहजीवनाचा प्रवास लाखो वर्षे सुरू राहिला. मानवी मोनोकल्चरमध्ये पीक अपयशाची शक्यता असते, तिथे मुंग्यांनी अँटीबायोटिक्सचा वापर करून कदाचित त्यात समतोल राखला आहे. मुंग्या हा संतुलन कसा राखतात याचा शोध अजूनही सुरू आहे. मुंग्यांची शेती मोठ्या प्रमाणातील जैविकऱ्हास, हवामान बदल, आणि संसर्गजन्य रोगांचाही सामना करून टिकून राहिली आहे. शुल्ट्झ यांना असं वाटतं की, या लहान शेतकऱ्यांबद्दल अजून बरेच काही उलगडण्यासारखं आहे. ते म्हणतात, ‘मुंग्या शेती करत आहेत आणि बुरशीची शेती मानवांपेक्षा खूप पूर्वीपासून करत आहेत आणि आपण त्यांच्या शेतीतील यशातून काहीतरी शिकू शकतो.
एकासाठी आपत्ती, तर दुसऱ्यासाठी संधी!
नोव्हेंबर २०२४ च्या सुरुवातीस ‘सायन्स’ जर्नलमध्ये प्रकाशित केलेल्या एका शोधनिबंधात, शुल्ट्झ आणि त्यांच्या टीमने या शेती संबंधित प्रारंभिक टप्प्यांचा शोध घेण्यासाठी अनुवंशिक डेटाचा वापर करण्याची पद्धती विशद केली आहे. ६६ दशलक्ष वर्षांपूर्वी उल्कापातामुळे क्रीटेशियस काळ संपुष्टात आला आणि जगभरातील वनस्पती मृत होऊ लागल्या, पण बुरशीने त्याच वेळी मृत वनस्पतींवर आपला विस्तार केला. मुंग्यांसाठी ही परिस्थिती बुरशीची लागवड करण्यास आदर्श ठरली. शुल्ट्झ यांनी स्पष्ट केले की, उल्कापातानंतरच्या काळात बुरशीला विकसित होण्यास योग्य वातावरण मिळाले. हा उल्कापात वनस्पती आणि डायनासमोर यांच्यासाठी आपत्ती होती, पण संशोधकांनी अभ्यास केलेल्या जीवांसाठी नवीन संधी निर्माण करणारा काळ ठरला. LSU AgCenter चे मायक्रोबायोलॉजिस्ट विन्सन पी. डॉयल आणि एलएसयूच्या जैवविज्ञान विभागाचे प्राध्यापक ब्रँट सी. फेअरक्लॉथ यांनी स्मिथसोनियन इन्स्टिट्यूशनचे कीटकशास्त्रज्ञ टेड शुल्ट्झ यांच्या नेतृत्वाखालील या संशोधनात आपले योगदान दिले आहे. ‘सायन्स’ या जर्नलमध्ये प्रकाशित केलेल्या या शोधनिबंधात स्मिथसोनियन नॅशनल म्युझियम ऑफ नॅचरल हिस्टरी, एलएसयू आणि इतर संस्थांमधील वैज्ञानिकांनी ४७५ प्रकारच्या बुरशी आणि २७६ प्रकारच्या मुंग्यांच्या जनुकीय डेटाचे विश्लेषण केले आहे. यामुळे संशोधकांना मुंग्यांनी लाखो वर्षांपूर्वी बुरशीची शेती कधी आणि कशी सुरू केली याची माहिती मिळाली.
मुंग्या आद्य शेतकरी!
थॉमस बेल्ट आणि फ्रिट्झ म्युलर यांनी मुंग्यांकडून बुरशीची शेती केली जात होती, हा शोध लावला. या सह-शोधाच्या १५० व्या वर्धापनदिनानिमित्त नवीन शोधनिबंध प्रकाशित करण्यात आला आहे. मुंग्या मानवी अस्तित्वाच्या खूप पूर्वीपासून बुरशीची लागवड करत आहेत, असे शुल्ट्झ यांनी सांगितले. गेल्या ६६ दशलक्ष वर्षांतील मुंग्यांच्या कृषी प्रक्रियेतून आपण काहीतरी शिकू शकतो, असेही ते म्हणाले. संशोधकांचा असा विश्वास आहे की, त्या काळात कुजणारी पानं अनेक बुरशींचे खाद्य ठरली होती. या पानांमुळेच बुरशींचा मुंग्यांशी जवळचा संपर्क आला. मुंग्यांनी या बुरशीचा आहार म्हणून वापर करण्यास सुरुवात केली आणि तेव्हापासून या खाद्यस्रोताला आपलेसे करण्याची प्रक्रिया सुरू झाली. हे सहजीवन समजून घेण्यासाठी मुंग्या आणि त्यांनी केलेल्या बुरशींच्या लागवडीचे अनेक नमुने आवश्यक होते, असे शुल्ट्झ म्हणाले.
मुंग्यांच्या आहाराचा डीएनए
फेअरक्लॉथ यांनी सांगितले की, दोन्ही प्रकारच्या जीवांच्या उत्क्रांतीचा इतिहास पुनर्संरचित करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात डीएनए डेटा आवश्यक होता. फंगल कल्टिव्हर्स (बुरशीची लागवड) आणि मुंग्यांमधून या प्रकारचा डेटा गोळा करण्याचे कार्य डॉयल आणि फेअरक्लॉथ यांनी केले. त्यांनी २०१५ साली या संशोधनाला सुरुवात केली होती. डॉयल यांनी सांगितले की, मुंग्यांनी बुरशीची शेती एकाच वेळेस सुरू केली असावी, असे मानले गेले. परंतु मुंग्यांनी बुरशीची शेती कशी सुरू केली याबाबत खोलवर ज्ञान मिळण्यात अडथळा होता. कारण मुंग्यांच्या आहारात असलेल्या बुरशीचा पुरेसा डीएनए डेटा गोळा करणे कठीण होते. मागील १५ वर्षांत जीनोम सिक्वेन्सिंगच्या किंमतींमध्ये घट झाली आहे आणि अनेक प्रकारच्या जिनोमिक डेटाची संकलन तंत्रे मोठ्या प्रमाणात सुधारली आहेत, त्यामुळे हे आणि अनेक अन्य संशोधनं करणं शक्य झाले आहेत.
डीएनए सिक्वेन्सिंग आणि त्याची आव्हाने
तुमच्याकडे एक संपूर्ण अळंबी (मशरूम) असेल, तर त्याचा जनुकिय नकाशा तयार करणे तुलनेने सोपे असते. पण जर तुमच्याकडे एका मुंगीने वाहून नेलेले बुरशीचे अतिशय सूक्ष्म कण असतील, तर पुरेसा जीनोम अनुक्रम डेटा तयार करण्यासाठी बुरशीचे पर्याप्त प्रमाण मिळवणे अवघड होते. यासाठी आम्ही तयार केलेल्या ‘फंगल बाइट सेट्स’ उपयुक्त ठरल्या. या सेट्समुळे आम्हाला सूक्ष्म बुरशीच्या कणांमधून डीएनए काढता आला, त्याचे प्रतिकृतीकरण, अनुक्रमण आणि विश्लेषण करता आले, असे डॉयल म्हणाले. डॉयल यांनी सांगितले की, या ‘कॅप्चर-आधारित’ पद्धतींमुळे आता संशोधकांना जीवसृष्टी आणि बुरशी यांच्यातील सहजीवनाचा अभ्यास करण्याचा मार्ग सापडला आहे, जो यापूर्वी शक्य नव्हता.
अधिक वाचा: History of Ikat: इजिप्तच्या पिरॅमिडमध्ये भारतीय कापड; काय सांगते इकतची प्राचीन परंपरा?
मुंग्या शेती कशा करतात?
या संशोधनात उघड झाले आहे की, मुंग्यांनी बुरशीच्या वाढीसाठी जैविक अवशेष गोळा करण्यास सुरुवात केली. हाच मुंग्यांच्या शेतीचा आरंभ होता. सुमारे २७ दशलक्ष वर्षांपूर्वी पृथ्वीच्या हवामानात गारवा निर्माण झाला, तेव्हा मुंग्यांनी विशिष्ट बुरशींचे संवर्धन केले. त्यामुळे या प्रजातींना त्यांच्या अस्तित्वासाठी संपूर्ण मुंग्यांवर अवलंबून राहावे लागलं, तर मुंग्यांना अन्नासाठी त्या बुरशींवर अवलंबून राहावे लागले. मानवाने पिकांचे संवर्धन केले, तसे मुंग्यांनीही त्यांच्या बुरशीला उष्णकटिबंधीय जंगलातून कोरड्या प्रदेशांमध्ये नेले. या वेगळ्या परिस्थितीत या बुरशींचे संवर्धन मुंग्यांनी घेतलेल्या काळजीवर अवलंबून होते.
मुंग्यांनी उलगडली, उत्क्रांतीची कहाणी
पानं कापणाऱ्या मुंग्या आता गॉंगिलिडिया नावाचे पौष्टिक खाद्य उत्पादन करणारी विशिष्ट बुरशी वाढवतात, जी त्यांच्या पिल्लांना खाऊ घालण्यासाठी वापरली जाते. मुंग्याच्या अनेक पद्धती मानवी शेतीशी साधर्म्य दर्शवतात. मुंग्या त्यांच्या बुरशीच्या बागांची निगा राखतात, त्यांच्या शरीरावरील जीवाणूंचा वापर करून अँटीबायोटिक्स लावतात, आणि त्यांची पिके पुढच्या पिढ्यांना वारसा म्हणून देतात. जेव्हा एखादी नवीन राणी नवीन वसाहत स्थापन करते, तेव्हा ती आपल्या आईच्या बुरशीच्या बागेचा एक तुकडा घेऊन पुढच्या शेतीला सुरुवात करते. सध्या अमेरिकेमध्ये बुरशीची शेती करणाऱ्या २४७ प्रजाती आढळतात. या सर्व प्रजाती ज्यांनी उल्कापातानंतर शेतीची सुरुवात केली त्या मुंग्यांच्या वंशातील आहेत. पानं कापणाऱ्या मुंग्यांना १५० वर्षांपूर्वी अभ्यासकांनी बुरशीची शेती करताना पाहिलं आणि शुल्ट्झ यांच्या अभ्यासाने या शोधाला नवीन आयाम दिला, ज्यामुळे त्यांच्या उत्क्रांतीची कहाणी अधिक सुस्पष्ट झाली आहे.
मुंग्यांनी शेती का सुरू केली?
शुल्ट्झ यांचं मत आहे की, यामागे उल्कापाताचा मोठा हात आहे. उल्कापातानंतरचा धूर आणि धूळ सूर्यप्रकाश रोखत असल्याने अनेक वनस्पती आणि त्यांच्यावर अवलंबून असणारे प्राणी नष्ट झाले. पण मृत वनस्पतींमध्ये बुरशीला समृद्ध होण्याची संधी मिळाली. मुंग्यांना बुरशी परिचित असल्याने त्यांनी तिची शेती करण्यास सुरुवात केली आणि या सहजीवनाचा प्रवास लाखो वर्षे सुरू राहिला. मानवी मोनोकल्चरमध्ये पीक अपयशाची शक्यता असते, तिथे मुंग्यांनी अँटीबायोटिक्सचा वापर करून कदाचित त्यात समतोल राखला आहे. मुंग्या हा संतुलन कसा राखतात याचा शोध अजूनही सुरू आहे. मुंग्यांची शेती मोठ्या प्रमाणातील जैविकऱ्हास, हवामान बदल, आणि संसर्गजन्य रोगांचाही सामना करून टिकून राहिली आहे. शुल्ट्झ यांना असं वाटतं की, या लहान शेतकऱ्यांबद्दल अजून बरेच काही उलगडण्यासारखं आहे. ते म्हणतात, ‘मुंग्या शेती करत आहेत आणि बुरशीची शेती मानवांपेक्षा खूप पूर्वीपासून करत आहेत आणि आपण त्यांच्या शेतीतील यशातून काहीतरी शिकू शकतो.
