శాస్త్ర విజ్ఞానము

మానవుడు నిర్మించిన కృత్రిమ నిర్మాణాలకి మునుపే జీవలోకంలో ఎన్నో నిర్మాణాలు ఉద్భవించాయి. జీవలోకపు నిర్మాణాలకి ముందు ప్రకృతిలో ఏవో కొండలు, గుట్టలు తప్ప చెప్పుకోదగ్గ నిర్మాణాలేవీ లేవనే చెప్పాలి. జీవరాశి యొక్క ప్రప్రథమ దశలలో కూడా దాని మనుగడ కోసం ఏదో ఒక రకమైన నిర్మాణం అవసరం అయ్యింది. చుట్టూ ఉండే జీవరహిత పదార్థాన్ని, ప్రాణి లోపల ఉండే జీవపదార్థం నుండి వేరు చేస్తూ ఏదో ఒక విధమైన పాత్ర అవసరం అయ్యింది. ప్రాణిని బాహ్య ప్రాపంచం నుండి వేరు చేసే ఒక రకమైన తెర అవసరం అయ్యింది. ఆ తెరకి, లేదా పొరకి కొంత కనీస యాంత్రికమైన బలం ఉండాల్సి వచ్చింది. అప్పుడే బాహ్య శక్తుల ప్రభావానికి జీవపదార్థం చెక్కుచెదర కుండా ఉండేలా కాపాడుతుంది.



ప్రప్రథమ జీవ రాశులు కేవలం నీటిలో అటు ఇటు తేలాడే ద్రవపు బిందువులలా ఉండేవేమో. ఆ ద్రవపు బొట్టు చుట్టూ ఉండే నీటిలో కలిసిపోకుండా కాపాడడానికి కేవలం తలతన్యత (surface tension) సరిపోయేదేమో. పరిణామ క్రమంలో నెమ్మదిగా జివరాశుల సంఖ్య పెరిగింది. ప్రాణుల సంఖ్య పెరుగుతున్న కొద్ది వాటి మధ్య పోటీ పెరిగింది. బలహీనమై, ముద్దలలా, నిశ్చేష్టమై పడి ఉండే జీవాలు ఆ పోటీలో నెగ్గలేకపోయి ఉండొచ్చు. చర్మాలు మరింత దళసరి అయ్యాయి, చలనానికి కావలసిన యంత్రాంగం ఏర్పడింది. ఆ విధంగా బహుళకణ జీవులు ఆవిర్భవించాయి. అవి కదలగలిగేవి, కొరకగలిగేవి, వేగంగా ఈదగలిగేవి. ఇలాంటి భయంకర పోటీ లోకంలో పాణులకి ఇక రెండే మార్గాలు – వేటాడడం లేదా వేటాడబడడం, భక్షించడం లేదా భక్షితం కావడం. ఈ పరిస్థితినే అరిస్టాటిల్ అల్లెలోఫేజియా అన్నాడు. అంటే పరస్పర భక్షణ. దీన్నీ డార్విన్ సహజ ఎంపిక (natural selection) అన్నాడు. ఇలాంటి పరిణామ లీలలో మనగలగడానికి మరింత ధృఢమైన శరీరాలు, మన్నికైన జీవపదార్థాలు, మరింత సమర్థవంతమైన, క్రియాశీలమైన దేహాంగాలు తప్పనిసరిగా అవసరం అయ్యాయి.



ప్రప్రథమ జీవాల శరీరాలు సుతిమెత్తగా, ముద్దగా ఉండేవి. ఆ కారణం చేత అవి సులభంగా ఇరుకు ప్రదేశాలలో దూరగలిగేవి, వివిధ దిశలలో సుళువుగా విస్తరించగలిగేవి. కాని ఆశ్చర్యం ఏంటంటే మెత్తని ధాతువుల (soft tissue) లో ధృతి (toughness) ఎక్కువగా ఉంటుంది. గట్టిగా ఉండే వస్తువులు (ఉదాహరణకి ఎముకలు) పెళుసుగా ఉండి సులభంగా విరిగిపోతాయి.



(మెత్తని శరీరం గల జెల్లీ ఫిష్)



ధృఢంగా (rigid) ఉండే పదార్థాలతో కొన్ని ఇబ్బందులు ఉన్నాయి. జీవవికాసానికి, జీవపునరుత్పత్తికి ధృడత్వం అడ్డుపడుతుంది. కానుపు సఫలం కావాలంటే ధాతువులో గణనీయమైన సాగతీత (strain) జరగాల్సి ఉంటుందని పిల్లలని గన్న తల్లులందరికీ తెలిసిన విషయమే. సకశేరుకాల పిండాలనే (vertebrate fetuses) తీసుకుంటే గర్భ ధారణ జరిగిన క్షణం నుండి అవి మెత్తని స్థితి నుండి మొదలై క్రమంగా గట్టిపడుతూ పోతాయి. శిశుప్రాణి పుట్టిన తరువాత కూడా ఆ గట్టిబడే ప్రక్రియ కొనసాగుతూ ఉంటుంది.



జీవపదార్థంలో ధృఢత్వం నెమ్మదిగానే అభివృద్ధి చెందుతూ వచ్చింది. నీట్లోంచి బయటికి వచ్చిన జంతువులు నేల పరిస్థితులకి అలవాటు పడసాగాయి. వాటి దేహాల పరిమాణం కూడా పెరగసాగింది. క్రమంగా అస్తిపంజరాలు, పళ్లు, కొమ్ములు, కొన్ని సార్లు కవచాలు కూడా, అభివృద్ధి చెందసాగాయి. ఆ విధంగా ధృఢంగా ఉండే అంగాలు జంతు శరీరాలలో పెంపొందినా శరీరం మొత్తం ధృఢంగా మారలేదు. మనిషి నిర్మించిన్ కృత్రిమ యంత్రాలకి జంతు శరీరాలకి మధ్య తేడా ఇక్కడే వస్తుంది. జంతు శరీరంలో మెత్తదనం, ధృఢత్వం అనే విరుద్ధ లక్షణాల సామరస్యమైన కలబోత కనిపిస్తుంది. మెత్తని భాగాలని తెలివిగా వాడుకోవడం వల్ల అస్తిపంజరం మీద అధికంగా భారం పడకుండా నివారించడానికి వీలవుతుంది. ఎముకలు గట్టిగానే వున్నా పెళుసుగా (brittle) ఉండడం వల్ల ఈ రకమైన ఏర్పాటు జంతు శరీరాలకి మరింత రక్షణ నిచ్చింది.



జంతు శరీరాల్లో అధికశాతం మెత్తని పదార్థాలు, సులభంగా వంగే (flexible) పదార్థాలు ఉంటాయి గాని మొక్కల్లో పరిస్థితి వేరు. మొక్కలకి వేటాడాల్సిన పని గాని, వేటగాళ్ల నుండి పారిపోయే అవకాశం గాని లేవు. అయితే మరింత ఎత్తుకి ఎదిగి తమ భద్రతను పెంచుకోగలవు. ఎత్తుకి ఎదగడం వల్ల మరో లాభం కూడా వుంది. సూర్యరశ్మిలో, వర్షపు నీటిలో వాటికి అందే వాటా పెరుగుతుంది. బాగా ఎత్తైన చెట్లు కొన్ని 360 అడుగులు అంటే 110 మీటర్ల ఎత్తుకి కూడా ఎదుగుతాయి. మొక్క అందులో పదో వంతు ఎత్తుకి ఎదగాలన్నా దాని నిర్మాణంలో మూల భాగం గట్టిగా, తేలిగ్గా వుండాలి. ఇక్కడే మొక్కకి, చెట్టుకి మధ్య నిర్మాణంలో తేడా తెలుస్తుంది. ఈ తేడా నుండి ఇంజినీర్లు నేర్చుకోదగ్గ పాఠాలు ఉన్నో వున్నాయి.





ధృడత్వం, మెత్తదనం మొదలైన నిర్మాణానికి సంబంధించిన లక్షణాలన్నీ జీవపదార్థానికి ఎంతో ముఖ్యమైన లక్షణాలే అయినా జీవశాస్త్రవేత్తలు, వైద్యులు ఎంతో వాటి జోలికి పోకుండా ఊరుకున్నారు. ఈ భావాలకి సంబంధించిన పరిభాష, ఇంజినీరింగ్ గణితం మొదలైనవి వారికి గిట్టకపోవడమే ఇందుకు కారణం కావచ్చు. కాని విచిత్రం ఏంటంటే జీవపదార్థానికి సంబంధించిన రసాయనిక విషయాల మీద అపారమైన శ్రధ్ధ చూపించే జీవశాస్త్రవేత్త, జీవ శరీరాల నిర్మాణానికి సంబంధించిన అంశాలని ఎందుకో నిర్లక్ష్యం చేస్తూ వచ్చాడు. జీవరసాయనాల నిర్వహణలో, నియంత్రణలో ప్రకృతి ఎంత అపారమైన ప్రతిభ చూపిస్తుందో, జీవ నిర్మాణాల రూపకల్పనలో కూడా అంతే నిశితబుద్ధి చూపిస్తుంది. ఒక దాన్ని పట్టించుకుని మరో దాన్ని విస్మరించడం అవివేకం.

(ఇంకా వుంది)

నిజజీవితంలో నిర్మాణాలు




బరువులని మోసేది ఏదైనా నిర్మాణమే. ఓ వంతెన, ఓ భవంతి, ఓ కొమ్మ, ఓ శరీరం – అన్నీ నిర్మాణాలే. నిర్మాణాలని విఫలమైతే ప్రమాదాలు జరుగుతాయి. ప్రాణనష్టం జరుగుతుంది. కనుక నిర్మాణాలు విఫలమైనా, విజయవంతం అయినా అవి మనుషుల జీవితాల మీద ప్రభావం చూపిస్తాయి. బరువులని సుస్థిరంగా నిలపగల నిర్మాణాలని రూపకల్పన చెయ్యడం, నిర్మించడం ఇంజినీర్ల పని. అలాంటి నిర్మాణాలు ఇంజినీర్లు ఎలా చేస్తారో తెలుసుకోవాలని అందరికీ ఉంటుంది. కాని ఇంజినీర్లు వారి వృత్తి రహస్యాల గురించి బయటి వారికి చెప్తున్నప్పుడు అదేదో చిత్రమైన పరిభాష వాడుతారు. అది సామాన్యులకి అర్థం కాని భాష. అది విన్నవారికి విషయం స్పష్టం కాకపోగా మరింత అయోమయంలో పడతారు. నిర్మాణాలతో మనం అందరం అనుక్షణం వ్యవహరిస్తుంటాం. అలాంటి ముఖ్యమైన వస్తువుల గురించి అయోమయమైన అవగాహన ఉండడం అంత హర్షనీయం కాదు.

ఆయుర్వేదంలో ఒక కథ వుంది. ఓ గురువు వద్ద ఓ శిష్యుడు ఆయుర్వేదం ఎన్నో ఏళ్ళు కష్టపడి చదివి పూర్తి చేసాడు. చివరికి ఓ పరీక్షని ఎదుర్కుని తన పాండిత్యాన్ని నిరూపించుకోవాల్సిన తరుణం వచ్చింది. గురువు ఓ చిత్రమైన పరీక్ష పెట్టాడు. చుట్టుపక్కల కొండలన్నీ వెతికి ఎలాంటి వైద్య ప్రయోజనం లేని మొక్క ఏదైనా ఉంటే తీసుకు రమ్మని పంపాడు గురువు. శిష్యుడు ఓ రెండు నెలల పాటు చుట్టుపక్కల కొండలన్నీ వెతికి వెతికి, కోరుకున్న మూలిక దొరక్క, విచారంగా ఆశ్రమానికి తిరిగొచ్చాడు. గురువుగారి ముందు మొహం వేలాడేసి ‘గురువుగారూ! నేను ఓడిపాయాను. బొత్తిగా వైద్య ప్రయోజనం లేని మొక్కే దొరకలేదు నాకు,” అన్నాడట. అందుకు ఆ గురువు శిష్యుణ్ణి కౌగిలించుకుని, “ఈ రోజుతో నీ చదువు పూర్తయ్యింది” అన్నాట్ట.

నిర్మాణాల గురించి తెలుసుకునే ముందు అసలు నిర్మాణం అంటే ఏంటి అని ఓ సారి ఆలోచించాలి. కాని ఆలోచించి చూడగా ఏది నిర్మాణం కాదు? అని ప్రశ్నించుకోవలసి వస్తుంది. మనకి కంటపడే ప్రతీ వస్తువు ఓ నిర్మాణమే, ఏదో విధంగా దాన్ని నిర్మాణంగా అన్వయించుకోవచ్చు. కావాలంటే మామూలుగా నిర్మాణాలు అని మనం అనుకోని వస్తువులు కొన్ని తీసుకుందాం. ఓ సెల్ ఫోన్ – కిందపడినా, భావావేశంలో గట్టిగా నొక్కినా, పెంపుడు కుక్క నాకినా పగిలిపోకూడదు, పాడైపోకూడదు. ఓ పుస్తకం – కాగితాలు సులభంగా చిరిగిపోకూడదు, కాండం నుండి సులభంగా ఊడి రాకూడదు. పుస్తకాన్ని ఓ బుక్ ర్యాక్ లో నిలబెడితే వంగిపోకూడదు. అరిటాకు విస్తరి – స్వయంగా ముల్లే వచ్చి మీద పడ్డా సర్రున చిరిగిపోకూడదు! ఈ ఉదాహరణల బట్టి నిర్మాణాలలో మనం కొన్ని ప్రత్యేక లక్షణాలు ఆశిస్తామని అర్థమవుతుంది.



నిర్మాణాల గురించి మనం ప్రశ్నలు వేసేటప్పుడు భవనాలు, వంతెనలు ఎందుకు కూలిపోతాయి, యంత్రాలు, విమానాలు ఎందుకు పాడైపోతుంటాయి? మొదలైన సాంప్రదాయబద్ధమైన ప్రశ్నలు మాత్రమే అడగం. ఇలా కొన్ని సాంప్రదాయేతర ప్రశ్నలు కూడా అడుగుతుంటాం.

కీటకాలకి వాటి వాటి ఆకారాలు ఎలా సంతరించాయి?

ముళ్ల పొదలోకి ఎగురుతున్న గబ్బిలం ముళ్ళు గుచ్చుకుని రెక్కలు చిరిగిపోకుండా ఎలా జాగ్రత్త పడుతుంది?



పెద్దవాళ్లకి వెన్నులో నొప్పి (back ache) ఎందుకు కలుగుతుంది?

కండరాలు ఎలా పని చేస్తాయి?

పక్షులకి రెక్కల్లో ఈకలు ఎందుకు ఉంటాయి?

అంగవైకల్యం గల పిల్లలకి ఇంకా ఎలాంటి సౌకర్యాలు అందివ్వగలం?

గ్రీకు రాజు ఒడిసెస్ యొక్క వింటి నారిని సంధించడం ఎందుకంత కష్టం?

ప్రాచీనులు రథ చక్రాలని రాత్రి వేళల్లో ఎందుకు ఊడదీసి పెట్టేవారు?

గాలికి వెదురు బొంగు ఎందుకు ఊగులాడుతుంది?

గ్రీకుల పార్థెనాన్ మందిరం ఎందుకంత అందంగా ఉంటుంది?


జీవలోకపు సహజ నిర్మాణాల నుండి ఇంజినీర్లు ఏం నేర్చుకోగలరు? అలాగే వైద్యులు, జీవశాస్త్రవేత్తలు, కళాకారులు, పురావస్తు పరిశోధకులు ఇంజినీర్ల నుండి ఏం నేర్చుకోగలరు?



నిర్మాణాలు ఎలా పని చేస్తాయి, ఎందుకు విఫలమవుతాయి అన్న ప్రశ్నలకి కారణాలు క్షుణ్ణంగా అర్థం కావడానికి ఎన్నో శతాబ్దాలు పట్టింది. నిర్మాణాలకి సంబంధించి మన పరిజ్ఞానంలో ఎన్నో ఖాళీలు గత శతాబ్దంలోనే పూరించబడ్డాయి. అలా నెలకొన్న పరిజ్ఞానం వల్ల నిర్మాణాల రూపకల్పనలో, వినియోగంలో దక్షత ఎంతో పెరిగింది. అలాంటి పరిస్థితుల్లో నిజ జీవితంలో అందరికీ రోజూ ఎదురయ్యే నిర్మాణాల గురించిన పరిజ్ఞానం - కనీసం కొన్ని మౌలిక సూత్రాలు – కేవలం కొందరు నిపుణుల సొత్తు కాకూడదు. అవి అందరికీ తెలియాల్సిన విలువైన విషయాలు.



(ఇంకా వుంది)