जब जीवन क्रिस्टल में बदल जाता है: स्टारफिश के भ्रूण पदार्थ की एक नई अवस्था का खुलासा करते हैं

वैज्ञानिकों ने स्टारफिश Patiria miniata के भ्रूणों की घनी संस्कृतियों में सक्रिय पदार्थ (active matter) की एक अत्यंत असाधारण और दुर्लभ घटना की खोज की है। यु-चेन चाओ (Yu-Chen Chao) के नेतृत्व में एक विशेषज्ञ शोध दल द्वारा किए गए इस अध्ययन से यह महत्वपूर्ण तथ्य सामने आया है कि जब ये भ्रूण हवा और पानी की सीमा पर उच्च सांद्रता में एकत्रित होते हैं, तो वे स्वतः ही ऐसी जटिल संरचनाएं बनाने लगते हैं जिन्हें शोधकर्ताओं ने 'जीवित काइरल क्रिस्टल' (living chiral crystals) का नाम दिया है।

ये संरचनाएं एक अत्यंत व्यवस्थित षट्कोणीय जाली (hexagonal lattice) के रूप में खुद को स्थापित करती हैं। यह बनावट लगभग उन खनिजों के समान दिखाई देती है जो हम प्रकृति में देखते हैं, लेकिन यहाँ सबसे बड़ा चमत्कार यह है कि इस जाली का प्रत्येक 'तत्व' वास्तव में एक जीवित और सक्रिय जीव है।

यही कारण है कि यह वैज्ञानिक अवलोकन विशेष रूप से महत्वपूर्ण माना जा रहा है: यह साबित करता है कि जीव विज्ञान और भौतिकी के बीच की विभाजक रेखा हमारी कल्पना से कहीं अधिक धुंधली और सूक्ष्म है।

इन 'जीवित क्रिस्टल' के बनने की वैज्ञानिक प्रक्रिया स्वयं भ्रूणों की सूक्ष्म गति से शुरू होती है। इनमें से प्रत्येक भ्रूण तरल माध्यम के भीतर लगातार घूमता रहता है, जिससे सूक्ष्म हाइड्रोडायनामिक प्रवाह (hydrodynamic flows) उत्पन्न होते हैं।

जब इन जीवों की संख्या एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाती है, तो उनकी व्यक्तिगत गतिविधियाँ एक-दूसरे के साथ जटिल रूप से परस्पर क्रिया करने लगती हैं। इससे एक सामूहिक आकर्षण का प्रभाव पैदा होता है, जो धीरे-धीरे इन भ्रूणों को एक संगठित जाली में पिरो देता है, जिससे पदार्थ की एक नई गैर-संतुलन अवस्था (non-equilibrium phase) का जन्म होता है।

यह पूरी प्रणाली न केवल व्यवस्थित है, बल्कि निरंतर जीवित और गतिशील भी बनी रहती है। ये क्रिस्टल अपनी अवस्थाओं को दोलनीय (oscillatory) और विभिन्न उतार-चढ़ाव वाले मोड के बीच स्विच करने की अद्भुत क्षमता रखते हैं।

यह विशिष्ट व्यवहार 'काइरल समरूपता' (chiral symmetry) के उल्लंघन से गहराई से जुड़ा हुआ है। यहाँ व्यक्तिगत तत्वों का घूर्णन ही वह मुख्य कारक है जो अंततः पूरी प्रणाली की वृहद संरचना को निर्धारित करता है।

विज्ञान की दुनिया के लिए इस खोज का महत्व बहुत गहरा है। ऐसी प्रणालियाँ 'सक्रिय पदार्थ' (active matter) के उभरते हुए क्षेत्र के अंतर्गत आती हैं, जहाँ कण स्वयं बाहरी स्रोतों के बजाय अपनी ऊर्जा का उपभोग करते हैं और गति उत्पन्न करते हैं।

पारंपरिक ऊष्मप्रवैगिकी (classical thermodynamics) के सिद्धांतों के विपरीत, यहाँ व्यवस्था या ऑर्डर स्थिरता से नहीं, बल्कि निरंतर और अटूट सक्रियता से उत्पन्न होता है।

जीवित काइरल क्रिस्टल का यह प्रत्यक्ष अवलोकन जैविक प्रणालियों के भीतर गैर-संतुलन चरणों (non-equilibrium phases) के अस्तित्व का एक ठोस प्रायोगिक प्रमाण प्रस्तुत करता है।

वास्तव में, यह इस बात का एक ज्वलंत उदाहरण है कि कैसे जीवन स्वयं अपनी आंतरिक ऊर्जा का उपयोग करके पदार्थ की वास्तुकला और जटिल संरचनाएं बनाने में सक्षम है।

इन प्राकृतिक प्रक्रियाओं की गहरी समझ भविष्य में प्रौद्योगिकी के कई महत्वपूर्ण क्षेत्रों को क्रांतिकारी रूप से प्रभावित कर सकती है, जिनमें निम्नलिखित दिशाएं शामिल हैं:

• स्व-संयोजन रोबोटिक प्रणालियाँ (Self-assembling robotic systems): जहाँ अनगिनत छोटे रोबोटिक तत्व बिना किसी बाहरी निर्देश के स्वचालित रूप से एक जटिल और कार्यात्मक संरचना बना सकते हैं।
• इलेक्ट्रॉनिक्स में ऊष्मा प्रवाह का प्रबंधन: यह तकनीक ठीक उसी सिद्धांत पर आधारित हो सकती है जैसे भ्रूण अपने आस-पास के तरल पदार्थ के प्रवाह को कुशलतापूर्वक नियंत्रित करते हैं।
• सक्रिय पदार्थ के नए प्रकार: ऐसे स्मार्ट सामग्रियों का विकास जो पर्यावरणीय स्थितियों या बाहरी उत्तेजनाओं के जवाब में अपनी आंतरिक संरचना को तुरंत बदलने में सक्षम हों।

इस तरह की जटिल घटनाओं का सूक्ष्मता से अध्ययन करने के लिए, वैज्ञानिकों ने Patiria miniata के संवर्धन (cultivation) के लिए विशेष और उन्नत तरीके विकसित किए हैं।

शोध के आंकड़ों के अनुसार, इन स्टारफिश के लार्वा लगभग 15 दिनों की अवधि में प्रयोग के लिए तैयार चरण तक पहुँच जाते हैं। इसके अतिरिक्त, नियंत्रित प्रवाह प्रणालियों (flow systems) में उन्हें पूर्ण यौन परिपक्वता प्राप्त करने में लगभग दो साल का समय लगता है।

यह समयरेखा स्व-संगठन की प्रक्रियाओं पर निरंतर और दीर्घकालिक शोध के लिए एक अत्यंत स्थिर और विश्वसनीय जैविक मंच प्रदान करती है।

यह पूरी घटना हमें एक दार्शनिक और वैज्ञानिक सत्य की याद दिलाती है कि व्यवस्था या ऑर्डर का जन्म स्वयं जीवन की अंतर्निहित गतिविधियों से हो सकता है। यह किसी थोपे गए बाहरी नियंत्रण का परिणाम नहीं है, बल्कि अनगिनत छोटी-छोटी गतिविधियों के सामंजस्यपूर्ण परस्पर मेल का परिणाम है।

अंततः, कभी-कभी केवल जीवित कणों को एक साथ लाना और उन्हें अपनी प्रकृति के अनुसार कार्य करने देना ही पर्याप्त होता है, जिसके बाद ब्रह्मांड के नियम स्वयं उस जीवन से एक सुंदर क्रिस्टल का निर्माण शुरू कर देते हैं।