માનવીની મંગળયાત્રા હાઇબરનેશન ટેકનોલોજી અને પડકારો

- ફયુચર સાયન્સ-કે.આર.ચૌધરી

ના સા ૨૦૩૦ સુધીમાં માનવીને મંગળ ગ્રહ પર ઉતારવા ઈચ્છે છે. આ ૨૧ મહિનાની લાંબી અવકાશયાત્રા અનોખા પડકારો ઊભા કરશે. અવકાશયાત્રીઓ માટે કેટલાંક મહત્વપૂર્ણ પ્રશ્નો ઊભા થાય છે. તેઓની તંદુરસ્તી કેવી રીતે જાળવી રાખવી? લાંબી મુસાફરીમાં માનસિક તાણને કેવી રીતે નિયંત્રિત કરવી ? મર્યાદિત જગ્યા અને સાધનો સાથે જીવન મહત્ત્વની સિસ્ટમ કેવી રીતે વિકસાવવી? વિજ્ઞાનીઓ આ પ્રશ્નોના ઉકેલ માટે હાઇબરનેશન અથવા ટોર્પર સ્ટેટનો વિચાર આગળ વધારી રહ્યા છે. આ પ્રક્રિયા સાથે કેટલાક ગંભીર જોખમો પણ જોડાયેલા છે.હાઇબરનેશન ટેકનોલોજીનું ભવિષ્ય એ પર નિર્ભર છે કે વિજ્ઞાનીઓ અવકાશમાં માનવ શરીર માટે સલામત સ્થિતિ કેવી રીતે વિકસાવે છે. વિજ્ઞાનીઓ અને વૈજ્ઞાનિકો મેડિકલ, ટેકનોલોજી અને માનસિક તાણના ક્ષેત્રે વધુ સંશોધન કરી રહ્યા છે. જર્મનીના ગ્રીફસવાલ્ડ યુનિવર્સિટીના પ્રાણીશાસ્ત્રી, જેરાલ્ડ કર્થ, ચામાચીડિયાંની શીતનિદ્રા પર અનોખું સંશોધન કરી રહ્યા છે. તેઓએ ચામાચીડિયાંના હાઇબરનેશનથી નવી બાબતો શોધી છે. તેમનું સંશોધન નેશનલ એકેડેમી ઓફ સાયન્સની જર્નલ પ્રોસીડીંગ્સમાં પ્રકાશિત થયું છે. માનવીને હાઇબરનેશનમાં લઈ જવામાં કેવા પડકારો છે? મનુષ્યને હાઇબરનેશ સ્થિતિમાં કેવી રીતે લઈ જઈ શકાય? જેરાલ્ડ કર્થનું સંશોધન હાઇબરનેશન ટેકનોલોજી વિકસાવવામાં કેવી રીતે ઉપયોગી બને તેમ છે? આ પ્રશ્નોના ઉકેલ મેળવવા માટે, વિજ્ઞાનીઓ કટિબદ્ધ બની ચૂક્યા છે. તો ચાલો આધુનિક સંશોધન અને હાઇબરનેશનની દુનિયામાં ડુબકી લગાવીએ.

હાઇબરનેશન : મંગળયાત્રા માટે નવી સીમારેખા

'પ્રકૃતિએ મનુષ્યને સ્વયમ હાઇબરનેશન અથવા ટોર્પર સ્ટેટમમાં જઈ શકે તેવી ક્ષમતા આપી નથી. જેથી મનુષ્યે હાઇબરનેશન પ્રક્રિયામાં પ્રવીણ બનવું પડે.'

અહીં સૌ પ્રથમ સવાલ એ થાય કે હાઇબરનેશન અથવા ટોર્પર સ્ટેટ શું છે? હાઇબરનેશન એ એક પ્રાકૃતિક સ્થિતિ છે. ઠંડીથી બચવા માટે કેટલાક પ્રાણીઓ સુષુપ્તાવસ્થામાં ચાલ્યા જાય છે. જેને હાઇબરનેશન અથવા ટોર્પર સ્ટેટ અને ગુજરાતીમાં શીતનિંદ્રા પણ કહે છે. કેટલાક સજીવ ભોજનના અભાવનાં કારણે પણ હાઇબરનેશનમાં જતા રહે છે. સજીવો પ્રતિકૂળ પરિસ્થિતિઓનો સામનો કરવા માટે હાઇબરનેશનની ટેકનિક અપનાવે છે. કેટલાક પ્રાણીઓ હાઇબરનેશનમાં તેમની શારીરિક પ્રવૃત્તિઓ અને ચયાપચયની ક્રિયાને નાટકીય રીતે ધીમી પાડી દે છે. સજીવના શારીરિક તાપમાનમાં ઘટાડો થાય છે. પ્રાણીના હૃદય ધબકાર અને શ્વાસની ગતિ ધીમી પડી જાય છે. ટૂંકમાં કહીએ તો મનુષ્ય ઊંઘતો હોય ત્યારે જે શિથિલ અવસ્થા પેદા થાય છે. એવી જ આ હાઇબરનેશન પ્રક્રિયા છે. હાઇબરનેશનનો મુખ્ય ઉદ્દેશ, શરીરના વિવિધ અંગ અને કોષોમાં વપરાતી ઊર્જાને ઘટાડવાનો છે. હાઇબરનેશન કેટલીક પ્રજાતિઓને ટૂંકી અથવા લાંબી અવધિ માટે, શરીરની ઊર્જા જરૂરિયાતને ઘટાડવાની ક્ષમતા પ્રદાન કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કેટલાક પ્રકારના રીછો, ચામાચીડિયા, દેડકા અને અન્ય કેટલાક પ્રાણી હાઇબરનેશનનો ઉપયોગ કરે છે. કેટલાક વિજ્ઞાન કથા લેખકોએ, પ્રાણીઓમાં થતી હાઇબરનેશન વ્યવસ્થા જોઈને દર્શાવ્યું હતું કે 'મનુષ્યને લાંબી અંતરિક્ષયાત્રા કરવી હોય તો, હાઇબરનેશન અથવા ટોર્પર સ્ટેટ ઉપયોગી બને તેમ છે. પરંતુ મુખ્ય સમસ્યા એ છે કે 'પ્રકૃતિએ મનુષ્યને સ્વયમ હાઇબરનેશન અથવા ટોર્પર સ્ટેટમમાં જઈ શકે તેવી ક્ષમતા આપી નથી. જેથી મનુષ્યે હાઇબરનેશન પ્રક્રિયામાં પ્રવીણ બનવું પડે.'

રક્તકણો પર સંશોધનો 

યુનિવર્સિટી ઓફ ગ્રીફ્સવાલ્ડ લેબ નજીક જંગલ આવેલું છે. આ જંગલમાં નિશાચારમાં ચીડીયાઓની મોટી વસાહતો આવેલી છે. જંગલી નિશાચાર ચામાચીડિયા, સમગ્ર યુરોપ, એશિયા અને ઉત્તર આફ્રિકામાં વ્યાપક જોવા મળે છે. જેઓ શિયાળા દરમિયાન ૧૯ ડિગ્રી ફેરનહીટ જેટલા નીચા તાપમાને ટકી શકે છે. જર્મન સંશોધકોએ ૩૫ જેટલાં જંગલી નિશાચર ચામાચીડિયાને પકડયા હતા. તેમના શરીરમાંથી પ્રયોગ માટે લોહી મેળવ્યું હતું. ત્યારબાદ તેમને જંગલમાં પાછા છોડી દેવામાં આવ્યા. ઉપરાંત વિજ્ઞાનીઓએ નજીકના પ્રાણી-રોગ સંશોધન કેન્દ્ર, ફ્રેડરિક લોફ્લર ઇન્સ્ટિટયૂટમાંથી, ઇજિપ્તના ફળચામાચીડિયાનું લોહી પણ મેળવ્યુ હતું. સૌથી છેલ્લે સંશોધકોએ બ્લડ બેન્કમાંથી, મનુષ્યનું જરૂરી લોહી એકઠું કર્યું હતું. આમ વિજ્ઞાનીઓએ બે પ્રકારના ચામાચીડિયા અને ત્રીજા મનુષ્ય, એમ ત્રણ અલગ અલગ પ્રજાતિઓના લોહી ઉપર સંશોધન કર્યું હતું. અભ્યાસ લેખકોએ ત્રણ પ્રજાતિ પાસેથી એકંદરે, પાંચ લાખ કરતાં વધુ લાલ રક્ત કોષો એકઠા કર્યા હતા. પ્રયોગશાળામાં બાહ્ય બળની અસર નીચે લોહીના કોષો ખેંચાઈ અને સંકોચાય તેવી ગોઠવણ કરવામાં આવી હતી. 

વિવિધ તાપમાને રક્ત કણોમાં થતા ફેરફાર નોંધવામાં આવ્યા હતા. વિજ્ઞાનીઓ અવલોકન કર્યું કે કેવી રીતે ત્રણેય પ્રજાતિઓના લાલ રક્ત કોશિકાઓ ત્રણ-ચાર તાપમાન પર કેવી પ્રતિક્રિયા આપે છે? જેમકે મનુષ્ય શરીરનું ૯૮.૬ ડિગ્રી ફેરનહીટ તાપમાન, રૂમની અંદરનું તાપમાન સરેરાશ ૭૩ ડિગ્રી ફેરનહીટ તાપમાન, જંગલી નિશાચર ચામાચીડિયા હાઇબરનેટ થવા લાગે છે તે ૫૦ ડિગ્રી ફેરનહીટ તાપમાન અને જ્યાં ચામાચીડિયા ટકી રહેવાની ક્ષમતાની મર્યાદા આવી જાય છે તે ૨૦ ડિગ્રી ફેરનહીટ તાપમાન. પ્રયોગ દરમિયાન મનુષ્ય અને ચામાચીડિયાના રક્ત કોષોમાં કેવા ફેરફાર થાય છે? એના અવલોકન નોંધવામાં આવ્યા હતા. આમ અનેક પ્રયોગ કર્યા બાદ, રક્ત કોષોનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. મીડિયા સાથેની મુલાકાતમાં જેરાલ્ડ કર્થ કહે છે, 'મારા જ્ઞાન મુજબ માનવ અને ચામાચીડિયાના લાલ રક્તકણો વચ્ચે આટલી વિગતવાર સરખામણી ક્યારેય થઈ નથી.

હાઇબરનેશનથી મનુષ્યને આવી મદદ મળશે

સજીવ સૃષ્ટિમાં રહેલા કેટલાક પ્રાણીઓ, મનુષ્યને હાઇબરનેશન અથવા ટોર્પર સ્ટેટ શીખવી શકે છે. આ કારણે અંતરીક્ષ યાત્રામાં હાઇબરનેશનનો વિચાર મહત્વપૂર્ણ બની રહ્યો છે. લાંબી અંતરીક્ષ યાત્રાઓમાં વિવિધ પડકારો ઊભા થાય તેમ છે. જેનો ઉકેલ હાઇબરનેશનથી લાવી શકાય તેમ છે. જો મનુષ્ય હાઇબરનેશન - શીતનિંદ્રાની ટેકનિક વિકસાવી લે તો લાંબી અંતરિક્ષયાત્રા સરળ બની શકે છે. શારીરિક પ્રવૃત્તિઓ અને ચયનક્રિયાના દરમાં ઘટાડો કર્યા પછી, અવકાશયાત્રીઓના શરીરમાં વપરાતી ઊર્જાની જરૂરિયાત ઓછી થઈ જાય. આમ અંતરિક્ષ યાત્રા દરમિયાન ઓછી માત્રામાં ખોરાક અને પાણી લઈ જઈ શકાય. તેમજ રોકેટનો પે લોડ ઘટાડી શકાય. હાઇબરનેશન દરમિયાન અવકાશયાત્રીઓ, શીતનિંદ્રામાં હોવાથી તણાવમુક્ત અવસ્થામાં રહી શકે છે. પરિણામે હાઇબરનેશન માનસિક આરોગ્ય માટે ફાયદાકારક સાબિત થાય છે. 

લાંબી અંતરિક્ષ યાત્રા દરમિયાન બને તેટલું નાનું અંતરિક્ષયાન ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે. જો અવકાશયાત્રીઓ હાઇબરનેશનમાં જઈ શકે તો, તેઓ ઓછા ઓક્સિજન, ખોરાક અને પાણી સાથે ટકી શકે છે, તેની શારીરિક ફિટનેસ પણ જળવાઈ રહે. અંતરિક્ષ યાત્રીઓ માટે ઓછી જગ્યા વાળી હાઇબરનેશન બેડ બનાવી શકાય. જોકે હાઇબરનેશન માટે માનવ શરીર સંપૂર્ણપણે તૈયાર નથી. આ પ્રક્રિયા માટે વિવિધ પડકારો છે. જેમાં શરીર લાંબા સમય સુધી નિષ્ક્રિય રહેવાના પરિણામો, માસ પેશીઓને નુકસાન થાય છે. હાડકાની ઘનતા ઓછી થાય છે. આવા જોખમો હોવા છતાં, હાઇબરનેશન અંતરીક્ષ યાત્રાના ક્ષેત્રમાં કાયાપલટ લાવનાર સૂત્રધાર બની શકે છે, જે માનવ પ્રજાને સૌરમંડળના અંત સુધી પહોંચવા માટે સક્ષમ બનાવી શકે છે. જેનો અર્થ એ થયો કે 'મનુષ્યએ કૃત્રિમ પ્રણાલી અથવા જૈવિક પ્રક્રિયાની તાલીમ લઈને, હાઇબરનેશન અથવા ટોર્પર સ્ટેટમાં પહોંચવા માટેની ક્ષમતા - ટેકનોલોજી વિકસાવવી પડે.' 

વિજ્ઞાનીઓ અંતે કેવા નિષ્કર્ષ ઉપર આવ્યા?

વિજ્ઞાનીઓએ જોયું કે જેમ જેમ તાપમાન નીચું જાય છે તેમ તેમ ચામાચીડિયા અને માનવ રક્તની કોશિકાઓ જાડી અને સખત બનવા લાગે છે. કોમ્પ્યુટર એનાલિસિસ પછી વિજ્ઞાનીઓને જાણવા મળ્યું કે જેમ જેમ તાપમાન નીચું જતું જાય છે તેમ તેમ ચામાચીડિયાના લાલ રક્તકણોની જાડાઈ અને જડતાનો ગુણોત્તર વધતો જાય છે. તેનાથી વિપરીત, માનવ લાલ રક્ત કોશિકાઓમાં જાડાઈ અને જડતાનો ગુણોત્તર બદલાયા વિના એક સમાન રહે છે. ચામાચીડિયાના કઠિન કોષો નીચા તાપમાને મોટો ફાયદો આપે છે. તાપમાન નીચું જાય છે ત્યારે, ચામાચીડિયાના ફેફસાંની રુધિરકેશિકાઓ અને સ્નાયુઓમાં, રક્ત કોષો લાંબા સમય સુધી રહે છે. આમ તેઓ સંશોધિત થયેલા કોષોમાં વધારે પ્રમાણમાં ઓક્સિજન ભરી શકે છે. જે સમગ્ર શરીરમાં વધારે પ્રમાણમાં ઓક્સિજન પૂરો પાડે છે. ઓક્સિજન વિતરણને વેગ આપે છે. સંશોધકોની ટીમે શોધી કાઢયું કે ઠંડી પરિસ્થિતિમાં ચામાચીડિયા અને માનવ રક્તકણોમાં અલગ રીતે વર્તે છે. તાપમાન નીચું જવા છતાં પણ માનવ રક્તકણો નોંધપાત્રરૂપે નોંધપાત્ર બદલાવ કર્યા વિના સ્થિર રહે છે. તેની સામે ચામાચીડિયાના રક્તકણો ઠંડા વાતાવરણમાં વ્યાપક પરિવર્તન કરે છે. જેના કારણે ચામાચીડિયા પાસે શરીરમાં ઓક્સિજનનું યોગ્ય વિતરણની વિશિષ્ટ ક્ષમતા પેદા થાય છે. નીચા તાપમાને જીવતા રહેવા માટે હાઇબરનેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન તેમની વિશિષ્ટ ક્ષમતાજ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ભાગ ભજવે છે. સંશોધકોએ જોયું કે 'ઇજિપ્તીયન ફળ ચામાચીડિયાએ તેમના રક્ત કોષો ઠંડીમાં સારી રીતે અનુકૂલન સાધી શકે છે. આ વારસો તેમને તેમના પૂર્વજો પાસેથી મળ્યો લાગે છે. જોકે ઇજિપ્તીયન ફળ ચામાચીડિયા તેમની આ અનુંકૂલન શક્તિનો ઉપયોગ હાઇબરનેટ પ્રક્રિયા કરવા માટે વાપરતા નથી. જો વિજ્ઞાનીઓ નીચા તાપમાને ચામાચીડિયાના રક્ત કોષોમાં જે પ્રકારના ફેરફાર થાય છે, એવા ફેરફાર મનુષ્યના રક્ત કોષોમાં કરી શકે તો, મનુષ્ય માટે હાઇબર નેશન પ્રક્રિયા સરળ બનશે. જે ભવિષ્યમાં મનુષ્યને મંગળ ગ્રહ સુધી પહોંચાડી શકે તેમ છે.