அமெரிக்காவின் நியூ இங்கிலாந்து பகுதியில் அக்டோபர் மாதம் இயற்கை தனது வண்ணங்களையெல்லாம் ஒரே நேரத்தில் வெளிப்படுத்த விரும்பும் பருவமாகத் தோன்றுகிறது. கோடைகாலத்தின் பசுமை மெல்ல மறைந்து, பொன்னிறம், செம்மஞ்சள், அடர்ந்த சிவப்பு என மரங்களின் இலைகள் பல வண்ணங்களில் மாறுகின்றன. மேப்பிள் மரங்கள் சாலையோரங்களில் தீப்பிழம்புகளைப் போலக் காட்சியளிக்கின்றன. ஓக் மரங்களின் இலைகள் பழுப்பும் செம்பழுப்புமாக மாறுகின்றன. உதிர்ந்த இலைகள் தரையெங்கும் வண்ணக் கம்பளம் விரித்ததுபோலப் பரவிக் கிடக்கின்றன. இந்தப் பருவத்தில் பண்ணைகளிலும் சாலையோரக் கடைகளிலும் மற்றொரு வண்ணக் காட்சியும் நம்மை வரவேற்கிறது. எங்கும் பூசணிக்காய்கள். பண்ணைகளின் வாயில்களில் குவிக்கப்பட்டும், கடைகளின் முன்னால் அடுக்கி வைக்கப்பட்டும், வீடுகளின் நுழைவாயில்களை அலங்கரித்தும் அவை காட்சியளிக்கின்றன. உள்ளங்கையில் அடங்கிவிடும் அளவுக்குச் சிறிய பூசணிக்காயிலிருந்து, பலர் சேர்ந்து தூக்க வேண்டிய அளவுக்கு மிகப் பெரிய பூசணிக்காய்கள் வரை எத்தனை விதமான தோற்றங்கள்.

அமெரிக்காவின் ஹாலோவீன் கொண்டாட்டங்களுடன் தொடர்புடைய வழக்கமான பூசணிக்காய் பிரகாசமான செம்மஞ்சள் நிறத்தில் இருக்கும். ஆனால் பண்ணையில் அதைவிடப் பெரிய வியப்பு காத்திருக்கிறது. வெளிர் வெள்ளை,மஞ்சள் நிறத்திலும், அடர்ந்த பச்சையிலும், நீலச்சாம்பல் நிறத்திலும் பூசணிக்காய்கள் காணப்படுகின்றன. சிலவற்றில் பல வண்ணங்கள் கோடுகளாகக் கலந்துள்ளது. சில உருண்டையாகவும், சில மேல்புறமும் கீழ்ப்புறமும் தட்டையாகவும், வேறு சில நீண்ட வடிவத்திலும் இருக்கிறது. சிலவற்றின் மேற்பரப்பில் ஆழமான பள்ளங்களும் வரிப்பிரிவுகளும் காணப்படுகிறது. இன்னும் சிலவற்றில் சிறிய மேடுகளும் மருக்கள் போன்ற புடைப்புகளும் உள்ளது. இவற்றையெல்லாம் பார்க்கும்போது, ஒரே தாவரக் குடும்பத்தைச் சேர்ந்த காய்கள் என்று நம்புவதற்கே சற்று வியப்பாக உள்ளது.

இவை பூசணிக்காயை பருவகால அலங்காரப் பொருளாக மட்டும் இல்லாமல் நமது பார்வையை மேலும் விரிவுபடுத்துகின்றன. தாவர நிறமிகளின் வேதியியல், பழத்தின் வளர்ச்சி, நிறம், வடிவம் ஆகியவற்றை நிர்ணயிக்கும் மரபணுக்கள், தாவரங்களின் பரிணாம வரலாறு, பயிர் வளர்ப்பின் அறிவியல் ஆகிய பல துறைகளுக்குள் நம்மை அழைத்துச் செல்கின்றன. சூரிய ஒளி, நீர், வளிமண்டலத்தில் உள்ள கார்பன் டை ஆக்சைடு ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி தாவரங்கள் எவ்வாறு உயிருள்ள பொருளை உருவாக்குகின்றன என்பதையும் இவை எடுத்துக்காட்டுகின்றன.
நாம் பொதுவாகப் பயன்படுத்தும் பூசணிக்காய் என்பது ஒரே ஒரு தாவர இனத்தைக் குறிப்பதில்லை. பூசணிக்காய்கள் Cucurbita என்ற பேரினத்தைச் சேர்ந்தவை. இப்பேரினம் வெள்ளரிக்காய், முலாம்பழம், சுரைக்காய் போன்ற தாவரங்களையும் உள்ளடக்கிய குக்கர்பிட்டேசியே (Cucurbitaceae) என்ற குடும்பத்தைச் சேர்ந்தது. இக்குடும்பத்தில் பல்வேறு பேரினங்களும், சிற்றினங்களும் சேர்ந்த பயிர்கள் உள்ளன. அமெரிக்காவில் ஹாலோவீன் கொண்டாட்டங்களுக்காகப் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஆரஞ்சு நிறப் பூசணிக்காய்களில் பல Cucurbita pepo என்ற இனத்தைச் சேர்ந்தவை. மிகப் பெரிய பூசணிக்காய்களிலும் பல வகையான குளிர்காலச் சுரைக்காய்களிலும் Cucurbita maxima என்ற இனமும் முக்கியமானது. Cucurbita moschata சேர்ந்த சில வகை பூசணிக்காய்களும் பயிரிடப்படுகின்றன.

இந்தத் தாவரங்களின் பொதுவான பரிணாமப் பின்னணி அவற்றில் காணப்படும் சில ஒற்றுமைகளை விளக்குகிறது. ஆனால் ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக நடைபெற்ற பயிரிடுதல், விதைத் தேர்வு, மனிதர்களின் விருப்பங்களுக்கு ஏற்ப மேற்கொள்ளப்பட்ட இனப்பெருக்கத் தேர்வுகள், அவற்றில் மிகுந்த வேறுபாடுகளை உருவாக்கியுள்ளன. இன்று பூசணிக்காய்த் தோட்டம் தாவரங்களில் காணப்படும் மரபுவழிக்கு உயிருள்ள கண்காட்சியாகத் திகழ்கிறது. அங்கு காணும் ஒவ்வொரு பழமும் மரபணு வேறுபாடுகள், தாவரச் செல்களின் செயல்பாடுகள், நிறமிகளின் வேதியியல், சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகள் போன்றவைகளுடன், மனிதர்களின் விவசாயத் தேர்வுகளும் இணைந்து உருவாக்கிய விளைவுகளைக் காட்சி படுத்துகிறது.

மனித நாகரிகத்தின் வரலாற்றில், தாவரங்களின் பரிணாம வளர்ச்சி என்பது வெறும் உணவுத் தேவையை மட்டும் சார்ந்ததாக அமையவில்லை. அது மனிதனின் அறிவியல் தேடலையும், தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியையும் பிரதிபலிக்கும் கண்ணாடியாகவும் திகழ்கிறது. இவ்வகையில், வெள்ளரிக்குடும்பத்தைச் சேர்ந்த (Cucurbitaceae) பூசணி (Cucurbita), வெறும் சமையலறை காய்கறியாக மட்டும் இல்லாமல், தற்போது மேற்கத்திய நாடுகளின் இலையுதிர்காலக் கொண்டாட்டங்களின் அடையாளமாகவும் மாறியுள்ளது. இதற்குப் பின்னால் பல்லாயிரமாண்டு கால மனித உழைப்பு, திட்டமிட்ட வேளாண் தெரிவு(Artificial Selection), நவீன மரபணுப் பொறியியல் ஆகியவற்றின் கூட்டு முயற்சியும் முக்கியமானதாகும்.

பனி யுகத்தின் மாபெரும் விலங்கினங்களை (Pleistocene Megafauna) நம்பி வாழ்ந்த நச்சுத்தன்மை வாய்ந்த காட்டுப் பழம், எப்படி மெசோஅமெரிக்கப் பழங்குடிகளின் கைகளில்
ஊட்டச்சத்துப் பெட்டகமாக மாறியது? அது எப்படி ஐரோப்பிய கடல்வழிப் பயணங்கள் மூலம் உலகெங்கும், குறிப்பாக இந்தியத் துணைக்கண்டத்தின் கலாச்சாரக் கூறுகளுக்குள் அடியெடுத்து வைத்தது? அதன் வேதியியல் கட்டமைப்பும், தொல்லியல் தடயங்களும் நமக்கு எவ்வாறான அறிவியல் சிந்தனைகளைத் தூண்டுகிறது? என்ற கேள்விக்களுக்கான அறிவியல் சம்பந்தமான பதில்களின் தேடலே இப்பதிவின் நோக்கமாகும்.

காட்டுப் பூசணிகளின் சூழலியல் இடமும் கசப்பு வேதியியலும்

பனி யுகத்தின் இறுதிக்கட்டத்தில் (கி.மு. 7500), வட, மத்திய அமெரிக்காவின் நதிக்கரைகளிலும் காடுகளிலும் வளர்ந்த காட்டுப் பூசணிகள் (Cucurbita progenitors), இன்று பார்ப்பதைப் போலப் பெரியதாகவோ, சதையுள்ளதாகவோ, இனிப்பானதாகவோ இருக்கவில்லை. அவை மிகச் சிறியதாகவும், கடினமான ஓட்டைக் கொண்டதாகவும், எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக மனிதர்களால் உண்ண முடியாத அளவுக்குக் கடுமையான நச்சுத்தன்மை வாய்ந்த கசப்புத்தன்மையைக் கொண்டதாகவும் இருந்தன.

இந்தக் கசப்புத்தன்மைக்கு முக்கிய காரணம், குகுர்பிடாசின்கள் (Cucurbitacin-B, Cucurbitacin-E) எனப்படும் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்பட்ட டெட்ராசைக்ளிக் ட்ரைடெர்பெனாய்டுகளால் ஆன (Oxygenated tetracyclic triterpenoids) வேதிப் பொருள்களே. உயிர்வேதியியல் ரீதியாக, குகுர்பிடாசின்கள் தாவரங்களுக்கு விலங்குகளிலிருந்து பாதுகாத்துக் கொள்ள இயற்கையளித்த அரணாகும். மிகக் குறைந்த மைக்ரோ-மோலார் (µM) செறிவில் கூட, இவை பாலூட்டிகளின் குடலில் கடுமையான வீக்கத்தையும் (Gastroenteritis), செரிமான மண்டலச் செல்லுலார் சிதைவையும் (Cellular lysis) ஏற்படுத்தக்கூடிய நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தவை. இன்றைய நவீன இந்தியச் சூழலில் கூட, சில நேரங்களில் நாம் சமைக்கும் சுரைக்காயிலோ (Bottle gourd), பீர்க்கங்காயிலோ எதிர்பாராத விதமாக கசப்பு இருப்பதையும், அதை உண்பதால் சிலர் பாதிப்பிற்கு உள்ளாவதையும் அறிந்திருக்கலாம். இந்த நச்சுத்தன்மை, பல்லாயிரமாண்டு காலத்திற்கு முந்தைய பூசணிக் குடும்பத் தாவரங்களின் அதே வேதியியல் எச்சம் ஆகும். இவ்வளவு நச்சுத்தன்மை வாய்ந்த  தாவரம் எப்படி அழியாமல் தப்பிப் பிழைத்தது என்பதற்கான விளக்கம், தற்போது தொல்லுயிரியலும் (Paleontology) சூழலியலும் இணைந்த ஆய்வுகளில் தெரிய வந்துள்ளது. பனி யுகத்தில் வாழ்ந்த மேமத்கள் (Mammuthus), மாஸ்டடோன்கள் (Mammut americanum), ராட்சத நிலச் சோம்பேறிகள் (Megatherium) போன்ற விலங்குகளே, இத்தாவரங்களின் பரவலுக்குக் காரணமாக இருந்திருக்கலாம் என கருதப்படுகிறது.

பிரம்மாண்டமான உடல் எடையும், செரிமான மண்டலத்தின் அளவும்  கொண்ட இவ்விலங்குகளின் (Megafauna), சுவை மொட்டுகளுக்கு (Taste receptors) குகுர்பிடாசின்களின் கசப்பை உணரும் திறன் இல்லை.  மேலும் இவை காட்டுப் பூசணிகளை முழுமையாக விழுங்கியதால், பூசணியின் தடிமனான, லிக்னின் (Lignin) நிறைந்த ஓடு, விலங்குகளின் மெல்லுதலினாலும் அவற்றின் வயிற்றில் சுரக்கும் அமிலங்களினாலும் விதைகளை சிதைந்துவிடாமல் பாதுகாத்திருக்கும். விலங்குகள் பல மைல்கள் கடந்து சென்று கழிவுகளை வெளியேற்றும்போது, அவற்றின் ஊட்டச்சத்துக்கள் நிறைந்த சாணத்தில் இந்த விதைகள் எவ்விதச் சேதமும் இன்றி முளைத்திருக்கலாம். இந்த பரஸ்பரச் சூழலியல் உறவே பூசணிக் குடும்பத்தை அமெரிக்கக் கண்டம் முழுவதும் பரவச் செய்தது.

பின்னர் ஏற்பட்ட காலநிலை மாற்றங்களினாலும், மனிதர்களின் வேட்டையாடுதல் தீவிரமடைந்ததாலும், இப்பெருவிலங்குகள் அழியத் தொடங்கியபோது, காட்டுப் பூசணிகளுக்குச் சிக்கலான பரிணாம நெருக்கடி ஏற்பட்டிருக்கக்கலாம். இதன் காரணமாக, இத்தாவரங்கள் குறிப்பிட்ட நதிக்கரைகளிலும், வெள்ளம் பாதித்த சில தனிமைப்படுத்தப்பட்ட பகுதிகளிலும் மட்டுமே சுருங்கி, அழியும் நிலைக்குத் தள்ளப்பட்டன. இந்த இக்கட்டான சூழலில், காடுகளில் உணவைத் தேடி அலைந்த பழங்குடி மனிதர்கள், இத்தாவரத்துடன் தொடர்பு கொள்ளத் தொடங்கியது, பூசணியின் வரலாற்றில்  திருப்புமுனையாக அமைந்தது.

குய்லா நாகவிட்ஸ் குகையின் அகழ்வாராய்ச்சி உண்மைகள்

பூசணியின் விவசாய வரலாறு என்பது உலக வரலாற்றில் சோளம் (Zea mays), அவரை (Phaseolus spp.) ஆகிய இரண்டின் சாகுபடிக்கு முந்தையது என்பதை மெக்சிகோவின் ஒக்ஸாக்கா (Oaxaca) பள்ளத்தாக்கில் உள்ள குய்லா நாகவிட்ஸ் (Guilá Naquitz) குகையில் நடத்தப்பட்ட அகழ்வாராய்ச்சிகள் தெரிவிக்கின்றன.

அங்கு கண்டெடுக்கப்பட்ட பூசணியின் விதைகள், காம்புகள் (Peduncles), ஓட்டின் துண்டுகள் ஆகியவை கதிரியக்கக் கார்பன் காலக்கணிப்பு (Radiocarbon Dating – C14) முறைக்கு உட்படுத்தப்பட்டபோது, அவை கி.மு. 8,000 முதல் கி.மு. 7,500 வரையிலான காலத்தைச் சேர்ந்தவை என உறுதி செய்யப்பட்டுள்ளது. தொல்லியல்-தாவரவியல் (Archaeobotanical) பகுப்பாய்வின்படி, இக்குகையில் கிடைத்த விதைகள் காட்டுப் பூசணியின் விதைகளை விட அளவில் பெரியதாகவும், அகலமாகவும் இருந்தன. இது மனிதர்கள் திட்டமிட்டுச் செய்த செயற்கைத் தெரிவின் ஆரம்பகால அறிகுறியாகும்.

தொடக்கத்தில் மனிதர்கள் பூசணியின் கசப்பான சதைப்பகுதியை உண்ணாமல் தவிர்த்திருக்கலாம். பின்னர், கண்டெடுத்த விதைகளில் நச்சுத்தன்மை குறைந்ததை அறிந்து, அதைச் சேகரிக்கத் தொடங்கியிருக்கக் கூடும். பிற்காலத்திய பூசணிகள் லிப்பிடுகளும் (Lipids), புரதங்களையும் கொண்ட சிறந்த ஆற்றல் மூலங்களாக மாறின. மேலும், பூசணியின் கடினமான ஓடுகள் நீர் சேமிக்கும் கலன்களாகவும் பயன்படுத்தப்பட்டன.

காலப்போக்கில், பூசணியை மனிதர்கள் தங்கள் தற்காலிக இருப்பிடங்களுக்கு அருகில் பயிரிடத் தொடங்கினர். அப்போது, பூசணியின் மரபணுவில் குகுர்பிடாசின் உற்பத்தியைத் தடுக்கும் இயற்கையான திடீர் மாற்றங்கள் (Spontaneous mutations) எப்போதெல்லாம் நிகழ்ந்தனவோ, அப்போதெல்லாம் அந்தச் குறிப்பிட்ட கசப்பற்ற பழங்களின் விதைகளை மனிதர்கள் முன்னுரிமை கொடுத்துச் சேமித்து மீண்டும் பயிரிட்டனர்.

இந்தத் தொடர் வேதியியல் தெரிவின் மூலம், பூசணியின் நச்சுத்தன்மை முழுமையாக நீக்கப்பட்டு, இன்று நாம் பயன்படுத்தும் Cucurbita pepo (சாதாரண பூசணி / சுரை வகைகள்), Cucurbita moschata (அரசாணிக்காய் / சர்க்கரைப் பூசணி), Cucurbita maxima (பெரிய பரங்கிக்காய்), Cucurbita argyrosperma,  Cucurbita ficifolia ஆகிய ஐந்து முதன்மை வளர்ப்புச் சிற்றினங்கள் உருவாகின.
மெசோஅமெரிக்க பழங்குடி மக்கள் உருவாக்கிய மில்பா (Milpa) அல்லது முச்சகோதரிகள் (Three Sisters) எனப்படும் கூட்டு வேளாண் முறை, பண்டைய மனிதர்களின் மிகச்சிறந்த சூழலியல் பொறியியலுக்கு சான்றாக விளங்குகிறது. இம்முறையில் சோளம், அவரை, பூசணி ஆகிய மூன்றும் ஒரே பகுதியில் பயிரிடப்பட்டன. செங்குத்தாக வளரும் சோளம், அவரைக்கொடிகள் படருவதற்குத் தேவையான இயற்கை ஆதாரத்தை (Trellis) வழங்கியது. அவரை (Phaseolus vulgaris) என்கிற வேர்களில் உள்ள Rhizobium பாக்டீரியாக்கள் மூலம் வளிமண்டல நைட்ரஜனை மண்ணில் நிலைநிறுத்தி, மண்ணை வளப்படுத்தியது. இது சோளம், பூசணியின் வளர்ச்சிக்கு பெரிதும் உதவியது.
தரையோடு தரையாகப் படரும் பூசணி, தன் அகன்ற இலைகளால் மண்ணைச் சூரிய ஒளியில் இருந்து மறைத்து, மண்ணின் ஈரப்பதம் ஆவியாவதைத் தடுத்ததோடு, களைகள் முளைப்பதையும் கட்டுப்படுத்தியது. மேலும், பூசணிக் கொடியின் தண்டுப் பகுதியில் உள்ள கூர்மையான முடிகள் பூச்சிகளையும் நத்தைகளையும் பயிர்களை நெருங்கவிடாமல் தடுத்தன. இந்த முப்பரிமாண வேளாண் கட்டமைப்பு, மண்ணின் வளத்தைக் கெடுக்காமல் குறிப்பிட்ட பரப்பில் அதிகபட்ச விளைச்சலைத் தந்தது. அறிவியல் சிந்தனையின் அடிப்படையில் அமைந்த இந்த உள்நாட்டுத் தொழில்நுட்பமே பூசணியை அமெரிக்கக் கண்டம் முழுவதும் முதன்மைப் பயிராக மாற்றியது.

கொலம்பியப் பரிமாற்றமும் பூசணியின் உலகளாவிய பயணமும் (16–17ஆம் நூற்றாண்டு)

1492 ஆம் ஆண்டில் கிறிஸ்டோபர் கொலம்பஸின் வருகைக்குப் பிறகு நிகழ்ந்த கொலம்பியப் பரிமாற்றம் (Columbian Exchange), உலக உயிரினங்களின் பரவலை முற்றிலும் மாற்றியமைத்தது. அமெரிக்கக் கண்டங்களில் பூசணியின் பரவலான சாகுபடியைக் கண்ட ஐரோப்பிய ஆய்வாளர்கள், அதன் விதைகளைத் தங்கள் கப்பல்களில் ஏற்றி ஐரோப்பாவிற்கு அனுப்பினர்.
தொடக்கத்தில், ஐரோப்பிய தாவரவியலாளர்களுக்கு இந்த புதிய அமெரிக்கக் கனிக்கு என்ன பெயரிடுவது என்று தெரியவில்லை. கிரேக்க மொழியில் பெரிய தர்பூசணியைக் குறிக்கும் பெபோன் (Pepon) என்ற சொல், பிரெஞ்சு மொழியில் பாம்போன் (Pompon) என மாறி, பின்னர் எலிசபெத் காலத்து ஆங்கிலத்தில் பம்பியன்(Pumpion) என உருமாறியது. இறுதியாக, அமெரிக்காவிற்கு வந்த குடியேறிககளால் பம்ப்கின்(Pumpkin) என நிலைபெற்றது. இந்திய விவசாயிகள் பூசணியை வளர்க்க தங்களின் பாரம்பரிய இட மேலாண்மை தொழில்நுட்பமான பந்தல் முறையைப் பயன்படுத்தினர்.

முதன் முதலில் அமெரிக்காவில் குடியேறிய ஐரிஷ்காரர்கள், பெரிய டர்னிப்புகள் கிடைக்காததால், அதற்கு மாற்றாக, அவர்கள் அமெரிக்காவின் பூசணிகளைப் (Cucurbita pepo) பயன்படுத்தத் தொடங்கினர். அதன் பொருள் பண்புகளை (Material properties) ஆராயும்போது, பூசணி டர்னிப்பைவிட பல மடங்கு சிறந்த அமைப்பைக் கொண்டிருந்தது. பூசணியின் உள்பகுதி இயற்கையிலேயே வெற்று இடமாக இருந்ததால், அதை எளிதாகச் சுத்தம் செய்ய முடிந்தது. அதன் ஓடு கடினமாக இருந்தாலும், உட்புறச் சதைப்பகுதி மிருதுவாக இருப்பதால், கூர்மையான கத்தியால் எளிதில் வடிவங்களைச் செதுக்க முடிந்தது. மேலும், பெரிய அளவு வடிவம் அதற்குள் அதிகப்படியான ஆக்சிஜன் புழக்கத்தை அனுமதித்து, மெழுகுவர்த்தி நீண்ட நேரம் எரிவதற்கும், பெரிய துவாரங்கள் வழியாக அதிக வெளிச்சம் வெளியேறுவதற்கும் ஏதுவாக இருந்தது. இந்த பொருள் மாற்றம் ஐரோப்பாவின் அச்சமூட்டும் டர்னிப்பை, அமெரிக்காவின், உலகப் புகழ்பெற்ற ஜாக்-ஓ-லான்டர்ன்(Jack-o’-lantern) ஆக மாற்றியது. 

இந்தத் தாவரங்களின் பொதுவான பரிணாமப் பின்னணி அவற்றில் காணப்படும் சில ஒற்றுமைகளை விளக்குகிறது. ஆனால் ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக நடைபெற்ற பயிரிடுதல், விதைத் தேர்வு, மனிதர்களின் விருப்பங்களுக்கு ஏற்ப மேற்கொள்ளப்பட்ட இனப்பெருக்கத் தேர்வுகள், அவற்றில் மிகுந்த வேறுபாடுகளை உருவாக்கியுள்ளன.

இன்று பூசணிக்காய்த் தோட்டம்  தாவரங்களில் காணப்படும் மரபுவழிக்கு உயிருள்ள கண்காட்சியாகத் திகழ்கிறது. அங்கு காணும் ஒவ்வொரு பழமும் மரபணு வேறுபாடுகள், தாவரச் செல்களின் செயல்பாடுகள், நிறமிகளின் வேதியியல், சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகள் போன்றவைகளுடன், மனிதர்களின் விவசாயத் தேர்வுகளும் இணைந்து உருவாக்கிய விளைவுகளைக் காட்சி படுத்துகிறது.

இலையுதிர்காலத்தில் உதிரும் வண்ண ஓவியங்கள்

அக்டோபர் மாத இறுதியில் நியூ இங்கிலாந்தின் காடுகளையும் சாலையோரங்களையும் பார்க்கும் போது, இயற்கை வண்ண ஓவியராக உருவெடுத்திருப்பதை உணர முடியும்.  இலைகளின் பச்சை நிறம் மெதுவாக மறைந்து, மஞ்சள், தங்கம், ஆரஞ்சு, சிவப்பு, செங்கருஞ்சிவப்பு ஆகிய மரங்களில் ஜொலிக்கத் தொடங்குகின்றன. அதே காலத்தில் வீடுகளின் வாசல்களிலும் தோட்டங்களிலும் ஆரஞ்சு நிறப் பூசணிகள் அலங்காரமாக வைக்கப்படுகின்றன. ஹாலோவீன் கொண்டாட்டங்களின் அடையாளமாகத் தோன்றும் அந்தப் பூசணிகளும், மரங்களிலிருந்து உதிரும் வண்ண இலைகளும் இயற்கையின் ஒரே வேதியியல் மொழியைப் பேசுகின்றன என்பதை அறிவோமா.

ஒரு பொருளின் நிறமானது, அதிலுள்ள மூலக்கூறுகள் எந்த அலைநீள ஒளியை உறிஞ்சுகிறது, எதைப் பிரதிபலிக்கிறது, எதை நம் கண்களுக்குத் திருப்பி அனுப்புகிறது என்பதன் விளைவால் உண்டாகிறது‌. தாவரங்களில் காணப்படும் நிறமிகள், ஒளியை உறிஞ்சும் மூலக்கூறுகளின் அற்புதமான உலகத்தை நமக்கு அறிமுகப்படுத்துகின்றன. பூசணியின் ஆரஞ்சு நிறமும், இலையுதிர்கால இலைகளின் மஞ்சள், ஆரஞ்சு நிறங்களும்  கரோட்டினாய்டுகள் (Carotenoids) என்ற நிறமிகளுடன் தொடர்புடையவை. ஆனால் சிவப்பு மேப்பிள் இலைகளின் நிறம் பெரும்பாலும் அந்தோசயனின்கள் (Anthocyanins) எனப்படும் வேறு வகையான மூலக்கூறுகளால் உருவாகிறது.

பூசணி Cucurbita என்ற தாவரப் பேரினத்தைச் சேர்ந்தது. வெள்ளரிக்காய், தர்பூசணி, சுரைக்காய் போன்றவைகளும் இதே Cucurbitaceae குடும்பத்தைச் சேர்ந்தவை. இவற்றில் பல தாவரங்களின் பழங்கள் பச்சை, மஞ்சள், ஆரஞ்சு போன்ற பல நிறங்களில் காணப்படுகின்றன. பூசணியின் ஆரஞ்சு நிறம் அதன் சதைப்பகுதியில் அதிக அளவில் சேரும் கரோட்டினாய்டு நிறமிகளின் விளைவால் உண்டாகிறது.

கரோட்டினாய்டுகளின் வேதியியல் அமைப்பில் தொடர்ச்சியாக அமைந்துள்ள இரட்டைப் பிணைப்புகளும் ஒற்றைப் பிணைப்புகளும் மிகவும் முக்கியமானவை. இத்தகைய அமைப்பில் (Conjugated system),எலக்ட்ரான்கள் குறிப்பிட்ட அளவிற்கு பரவலாகப் பகிரப்பட்டிருப்பதால், அவை காணக்கூடிய ஒளியின் (visible light) குறிப்பிட்ட அலைநீளங்களை உறிஞ்சுகின்றன.

பூசணியில் காணப்படும்  பீட்டா கரோட்டீன் ஆரஞ்சு நிறத்திற்கு முக்கிய காரணமாகும். இதைத்தவிர பூசணியில், ஆல்பா கரோட்டீன், லூட்டீன் போன்ற பிற கரோட்டினாய்டுகளும் உள்ளது. ஆனால் அவற்றின் விகிதம் பூசணியின் இனத்தையும், வளர்ச்சியையும், பழுத்த நிலையும், வளர்க்கப்பட்ட சூழலையும் பொறுத்து மாறுபடும். பீட்டா கரோட்டீனின் அமைப்பில் உள்ள நீண்ட இணைந்த இரட்டைப் பிணைப்புகள், சூரிய ஒளியுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, அதன் எலக்ட்ரான்கள் குறிப்பிட்ட ஆற்றலை உறிஞ்சுகின்றன. பெரும்பாலும் நீலம், நீலப்பச்சை ஆகிய பகுதிகளில் உள்ள ஒளியை அது அதிகப்படியாக உறிஞ்சவதால், மீதமுள்ள ஒளி நமது கண்களுக்கு ஆரஞ்சாகத் தோன்றுகிறது. அதாவதுஒளி உறிஞ்சுதலும் நிறம் தோன்றுவதும் எதிர்மாறான செயல்முறைகள்.
மேலும் கரோட்டினாய்டுகள்  தாவரங்களில் ஒளிச்சேர்க்கையின் போது ஒளி ஆற்றலைச் சேகரிக்கவும், அதிகப்படியான ஒளியால் ஏற்படும் சேதத்திலிருந்து செல்களைப் பாதுகாக்கவும் உதவுகின்றன. எப்படி பீட்டா கரோட்டீன் நமக்கு வைட்டமின் A உருவாவதற்கான முன்னோடியாகச் செயல்பட்டு, நமது கண்களின் பார்வை, நோய் எதிர்ப்பு செயல்பாடு போன்ற உயிரியல் செயல்களுக்கு அவசியமாகிறதோ, அவ்வாறு தாவரத்தின் உயிரியல் செயல்பாடுகளையும் கட்டுப்படுத்துகிறது.

கோடைக்காலத்தில் பச்சை நிறமாக காணப்படும் மேப்பிள் மரத்தின் இலைகளைப் பார்க்கும்போது, அவற்றுக்குள் மறைந்திருக்கும் மஞ்சள் ஆரஞ்சு நிறங்களின் வேதியியலை நாம் உணர்வதில்லை.

பச்சை நிறத்திற்குக் காரணமான குளோரோஃபில் (Chlorophyll) ஒளிச்சேர்க்கையின் மையமாக செயல்படுகிறது. குளோரோஃபில் மூலக்கூறில் உள்ள பெரிய வளைய அமைப்பில் இருக்கும் நைட்ரஜன் அணுக்கள் அதன் மையத்திலுள்ள மெக்னீசியத்தை ஒருங்கிணைத்துப் பிடித்திருக்கின்றன. அந்த குளோரோஃபில் வளைய அமைப்பு, நீல, சிவப்பு அலைநீளங்களில் ஒளியை அதிகமாக உறிஞ்சுவதால்.  இலைகள் பச்சையாகத் தோன்றுகின்றன. மேலும், அதிலுள்ள கரோட்டினாய்டுகள், ஒளிச்சேர்க்கைக்கு உதவுவதோடு, அதிகப்படியான ஒளியால் ஏற்படும் ஆக்சிஜனேற்ற சேதத்திலிருந்து குளோரோஃபில்லையும், பிற ஒளிச்சேர்க்கை அமைப்புகளையும் பாதுகாக்கின்றன.

இலையுதிர்காலத்தில் நாட்கள் குறுகி, வெப்பநிலை மாறும்போது, மரங்களில் இலை முதிர்ச்சி (Leaf senescence) செயல்படத் தொடங்குகிறது. இது மரம் தனது இலைகளிலிருந்து நைட்ரஜன், பாஸ்பரஸ் போன்ற மதிப்புமிக்க ஊட்டச்சத்துக்களை மீட்டெடுத்து, அவற்றைத் தண்டு, கிளைகள், வேர்கள் ஆகியவற்றில் சேமிக்கும் திட்டமிட்ட உயிரியல் செயல்முறை. இதனால் குளோரோஃபில் பல இடைநிலை மூலக்கூறுகள் வழியாகச் சிதைக்கப்பட்டு, உற்பத்தி குறைந்து பச்சை நிறம் மறைந்து, முன்பே இருந்த மற்ற கரோட்டினாய்டுகள் வெளிப்படத் தொடங்குகின்றன. அதனால்தான் சில மரங்களின் இலைகள் மஞ்சள் நிறமாக மாறுகின்றன. பீட்டா கரோட்டீன், லூட்டீன் மற்றும் பிற கரோட்டினாய்டுகள் அவற்றின் மஞ்சள், ஆரஞ்சு நிறங்களுக்கு காரணமாகின்றன.

இலையுதிர்காலத்தில் எல்லா மரங்களும் ஒரே நிறத்தைப் பெறுவதில்லை. சில மஞ்சள் நிறத்தில் ஒளிர்கின்றன. சில ஆரஞ்சு நிறமாக மாறுகின்றன. சில தீப்பிழம்பைப் போல சிவப்பாகவும் செங்கருஞ்சிவப்பாகவும் காட்சியளிக்கின்றன.இந்த வேறுபாட்டிற்கான முக்கிய காரணம், ஒவ்வொரு மரத்திலும் உள்ள நிறமிகளின் வேறுபாடும், அவற்றை உருவாக்கும் உயிர்வேதியியல் பாதைகளும் ஆகும். மஞ்சள் நிற இலைகளில் பெரும்பாலும் ஏற்கெனவே இருந்த கரோட்டினாய்டுகள் வெளிப்படுகின்றன. அவை குளோரோஃபில் குறைந்தபின் தெளிவாகத் தெரிகின்றன. கிங்கோ, பிர்ச், ஆஸ்பென் போன்ற மரங்களில் மஞ்சள் நிறம் மிகவும் அழகாகத் தோன்றுவதற்கு இந்த நிறமிகள் காரணமாகின்றன. இங்கு ஒரு முக்கியமான வேறுபாட்டைக் கவனிக்க வேண்டும். கரோட்டினாய்டுகள் கொழுப்பில் கரையக்கூடிய நிறமிகள். அவை இலை செல்களின் குளோரோபிளாஸ்ட்கள் மற்றும் பிற பிளாஸ்டிட்களில் அமைந்துள்ளன. நீரில் கரையக்கூடிய அந்தோசயனின்கள் செல்களின் Vacuoles எனப்படும் உட்புற சேமிப்புப் பகுதிகளில் காணப்படுகின்றன. இவ்வாறு ஒரே இலையின் வெவ்வேறு செல்லுலார் பகுதிகளில் வேறுபட்ட வேதியியல் அமைப்புகளைக் கொண்ட நிறமிகள் தங்கள் தனித்துவமான பணிகளைச் செய்கின்றன. 

சிவப்பு மேப்பிள் இலைகளில் Cyanidin என்ற அடிப்படை மூலக்கூறிலிருந்து உருவாகும் அந்தோசயனின்கள் முக்கியமானவை. அவற்றில் Cyanidin 3 glucoside போன்ற சர்க்கரை இணைக்கப்பட்ட வடிவங்கள் காணப்படுகின்றன. சர்க்கரை இணைக்கப்படுவதால் மூலக்கூறின் நீரில் கரையும் தன்மை அதிகரிக்கிறது. இது தாவர செல்களின் நீர்ச்சூழலில் நிறமிகள் நிலைத்திருக்க உதவுகிறது.அந்தோசயனின்களின் நிறம் அவற்றின் வேதியியல் சூழலால் மாறக்கூடும். குறிப்பாக pH முக்கியமானது. அமிலச் சூழலில் அவற்றின் சில வடிவங்கள் சிவப்பு நிறத்தை அதிகமாகக் காட்டுகின்றன. pH உயரும்போது ஊதா அல்லது நீல நிறத்தை நோக்கி மாறக்கூடிய வடிவங்களும் உருவாகலாம். ஆனால் இந்த மாற்றம் எல்லா அந்தோசயனின்களிலும் ஒரே மாதிரியாக நிகழ்வதில்லை. மூலக்கூறின் அமைப்பு, சர்க்கரை இணைப்புகள், பிற மூலக்கூறுகளுடனான தொடர்புகள் ஆகியவை நிறத்தை நிர்ணயிக்கின்றன.

பூசணியின் ஆரஞ்சு நிறமும் கரோட்டினாய்டுகளின் நீண்ட conjugated அமைப்புகளால்தான் உருவாகிறது.மேப்பிள் இலைகளின் சிவப்பு நிறம் அந்தோசயனின்களின் conjugated அமைப்புகளால் உருவாகிறது. இரண்டிலும் எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் நிலைகளுக்கும் காணக்கூடிய ஒளியின் அலைநீளங்களுக்கும் இடையிலான தொடர்புதான் நிறத்தை நிர்ணயிக்கிறது. ஆனால் அவற்றின் மூலக்கூறு அமைப்புகள், கரையும் தன்மை, செல்லுக்குள் இருக்கும் இடம் மற்றும் உயிரியல் பணிகள் வேறுபட்டவை.

இலையுதிர்காலத்தில் அந்தோசயனின்கள் புதிதாக உருவாகின்றன என்ற உண்மை முக்கியமான பரிணாமக் கேள்வியை எழுப்புகிறது. மரம் தனது இலைகளை விரைவில் உதிர்க்கப்போகிறது. அப்படியிருக்க, அவற்றில் புதிய நிறமிகளை உருவாக்குவதற்கு ஏன் ஆற்றலைச் செலவிட வேண்டும்?
இதற்கான முழுமையான பதில் இன்னும் ஆய்வில் உள்ளது. இருப்பினும் சில கருத்துகள் முன்வைக்கப்பட்டுள்ளன. முதலாவதாக, அந்தோசயனின்கள் ஒளியிலிருந்து பாதுகாப்பை வழங்குகின்றன என்பதாகும். இலையுதிர்காலத்தில் குளோரோஃபில் குறைந்து, ஒளிச்சேர்க்கை அமைப்புகள் சிதைவடையும் போது, இலைகள் அதிக ஒளியால் பாதிக்கப்படக்கூடிய நிலைக்கு வருகின்றன. ஒளி ஆற்றலை முழுமையாகப் பயன்படுத்த முடியாத நிலையில், வினைத்திறன் மிக்க ஆக்சிஜன் (Reactive oxygen species) மூலக்கூறுகளை உருவாக்கலாம். இந்த மூலக்கூறுகள் செல்களின் புரதங்கள், கொழுப்புகள், பிற உயிரியல் அமைப்புகளை சேதப்படுத்தக்கூடும். அந்தோசயனின்கள் ஒளியை உறிஞ்சுவதன் மூலம் இத்தகைய சேதத்தைக் குறைக்க உதவலாம். அவை ஆக்சிஜனேற்ற அழுத்தத்தைக் குறைக்கும் செயல்பாடுகளையும் கொண்டிருக்கக்கூடும். இரண்டாவது கருத்து, அந்தோசயனின்கள் இலைகளிலிருந்து ஊட்டச்சத்துக்களை மீட்டெடுக்கும் செயல்முறைக்கு உதவுகின்றன என்பதாகும். இலைகளில் உள்ள நைட்ரஜன் மற்றும் பிற ஊட்டச்சத்துக்கள் மரத்தின் அடுத்த பருவ வளர்ச்சிக்குத் தேவையானவை. இலைகள் பாதுகாப்பாகவும் செயல்பாட்டுடனும் நீண்ட காலம் இருந்தால், மரம் அவற்றிலிருந்து அதிக ஊட்டச்சத்துக்களை மீட்டெடுக்கலாம். சிவப்பு நிறம் பாதுகாப்பு திரையாகச் செயல்படுவதால், இலைகள் தங்கள் உயிரியல் செயல்பாடுகளைச் சிறிது காலம் தொடர முடியும் என்று சில ஆய்வுகள் முன்வைக்கின்றன. மூன்றாவது கருத்து, அந்தோசயனின்கள் சில தாவரங்களின் பரிணாம வளர்ச்சியில் பூச்சிகளுடனான தொடர்புகளுக்கும் பங்களித்திருக்கலாம் என்பதாகும். ஆனால் இலையுதிர்கால சிவப்பு நிறத்தின் முக்கிய காரணம் இதுவே என்று உறுதியாகக் கூற முடியாது. 

இதற்கான காரணங்களில் ஒன்று, அந்தோசயனின்கள் உருவாகும் உயிர்வேதியியல் செயல்முறைகள் சுற்றுச்சூழலால் பாதிக்கப்படுவது. இலையுதிர்காலத்தில் பகல் நேரங்கள் குறைகின்றன. இரவுகள் நீளமாகின்றன. வெப்பநிலை படிப்படியாகக் குறைகிறது. மரத்தின் இலைகள் முதிர்ச்சி அடையும் போது, குளோரோஃபில் சிதைவு தொடங்குகிறது. இந்த சர்க்கரைகள் அந்தோசயனின்கள் உருவாகும் உயிர்வேதியியல் பாதைகளுக்கு தேவையான மூலப்பொருட்களாகச் செயல்படுகின்றன. சர்க்கரையிலிருந்து அந்தோசயனின்கள் உருவாகும் பாதை Flavonoid biosynthesis எனப்படுகிறது. இதில் பல நொதிகள் தொடர்ச்சியாகச் செயல்படுகின்றன. Phenylalanine என்ற அமினோ அமிலத்திலிருந்து தொடங்கி, பல இடைநிலை மூலக்கூறுகள் வழியாக anthocyanin உருவாகிறது. 

சூரிய ஒளி, சர்க்கரை கிடைப்பது, வெப்பநிலை, மரத்தின் மரபியல் போன்றவை இந்த செயல்முறையின் அளவை நிர்ணயிக்கின்றன.பொதுவாக, பகலில் போதுமான சூரிய ஒளியும் இரவில் குளிர்ந்த வெப்பநிலையும் இருந்தால், பல மேப்பிள் இனங்களில் சிவப்பு நிறம் தீவிரமாக உருவாகும் வாய்ப்பு அதிகரிக்கிறது. ஆனால் கடுமையான உறைபனி, வறட்சி, பிற அழுத்தங்கள் இலைகளின் செயல்பாட்டை விரைவாக முடிவுக்குக் கொண்டுவரலாம். அப்போது அந்தோசயனின்கள் உருவாகும் காலம் குறைந்து, சிவப்பு நிறம் மங்கலாக இருக்கலாம். இதனால் இலையுதிர்காலத்தின் வண்ணங்கள் மரத்தின் மரபியல் மட்டுமல்ல, அந்த ஆண்டின் வானிலையின் வேதியியல் பதிவாகவும் அமைகின்றன.

பூசணியின் வளர்ச்சியையும் இலையின் முதிர்ச்சியையும் ஒப்பிட்டுப் பார்ப்பது தாவர வேதியியலின் இரண்டு வேறுபட்ட செயல்முறைகளைப் புரிந்துகொள்ள உதவுகிறது. இளம் பூசணியின் தோலில் குளோரோஃபில் உள்ளதால், பொதுவாக இவை பச்சை நிறத்தில் இருக்கும். பழம் முதிரும்பும்போது குளோரோஃபில் குறைந்து, கரோட்டினாய்டுகள் அதிகமாகத் தேங்குவதால் ஆரஞ்சு நிறம் வெளிப்படுகிறது. இது பழத்தின் வளர்ச்சியுடன் தொடர்புடைய நிறமிகள் சேரும் செயல்முறை.
இலையுதிர்காலத்தில் மேப்பிள் இலையில் நிகழ்வது இதற்கு முற்றிலும் இணையானதல்ல. இங்கு பழம் முதிர்வதற்குப் பதிலாக, இலை முதிர்ந்து மரத்திலிருந்து பிரிவதற்குத் தயாராகிறது. குளோரோஃபில் சிதைகிறது. கரோட்டினாய்டுகள் வெளிப்படுகின்றன. சில இனங்களில் அந்தோசயனின்கள் புதிதாக உருவாகின்றன. இரண்டு செயல்முறைகளிலும் குளோரோஃபில் குறைவது முக்கியமானது. ஆனால் பூசணியில் கரோட்டினாய்டுகள் பழத்தின் நிறத்தை உருவாக்கும் வகையில் சேருகின்றன. இலையில் அவை ஏற்கெனவே இருந்த நிறமிகளாக வெளிப்படுகின்றன. இந்த வேறுபாட்டை நினைவில் வைத்துக்கொண்டால், இலையுதிர்கால நிறமாற்றத்தின் வேதியியல் இன்னும் தெளிவாகிறது. உதிர்ந்த இலைகள் மண்ணில் நுண்ணுயிரிகளால் சிதைக்கப்படுகின்றன. பூஞ்சைகள், பாக்டீரியாக்கள், பிற உயிரினங்கள் அனைத்தும் இலைகளின் கரிமப் பொருட்களை உடைத்து, கார்பனையும், மற்ற கனிம ஊட்டச்சத்துக்களையும் மண்ணுக்குத் திருப்பி அனுப்புகின்றன. இதனால் இலையுதிர்கால இலைகளின் நிறமாற்றம், மரத்தின் உட்புற ஊட்டச்சத்து மறுசுழற்சியையும், காடுகளின் வெளிப்புற மண் சுழற்சியையும் இணைக்கும் நிகழ்வாகிறது. 

The surprising evolutionary history of pumpkins and squashes

• Pumpkin genomes sequenced, revealing uncommon evolutionary history: https://phys.org/news/2017-10-pumpkin-genomes-sequenced-revealing-uncommon.html#google_vignette
• The Initial Domestication of Cucurbita pepo in the Americas 10,000 Years Ago | Science: https://www.science.org/doi/10.1126/science.276.5314.932?referrer=https%3A%2F%2Fsearch.yahoo.com%2F