রান্নাঘরের ব্লেন্ডার থেকে জীবনের রহস্য
· Prothom Alo
সন্ধ্যা নেমে এসেছে বেশ কিছুক্ষণ আগে। জানালার কাচে লেগে থাকা দিনের শেষ আলোটুকুও ধীরে ধীরে মিলিয়ে যাচ্ছে। নিউইয়র্কের একপাশে অবস্থিত কোল্ড স্প্রিং হারবার ল্যাবরেটরির চারপাশ তখন প্রায় নিস্তব্ধ। দিনের কাজ শেষ করে অন্য গবেষকেরা ততক্ষণে বাড়ি ফিরে গেছেন। করিডোর ফাঁকা, বাতাসে কেবল যন্ত্রপাতি ও কেমিক্যালের মৃদু গন্ধ ভাসছে। দূর থেকে ডিসেম্বরের এই হাড়কাঁপানো শীতে একটি ল্যাবে একটু টিপটিপ আলোর ঝলকানি দেখা যাচ্ছে। টেবিলের ওপর ছড়িয়ে-ছিটিয়ে রাখা আছে কাচের কিছু টেস্টটিউব, পাশে রাখা একটি সেন্ট্রিফিউজ যন্ত্র। এক কোণে পড়ে আছে একটি ব্লেন্ডার! হ্যাঁ, রান্নাঘরের ব্লেন্ডার! শুনতে অদ্ভুত লাগলেও আজকের এই সাধারণ ব্লেন্ডারটি থেকেই তৈরি হতে চলেছে বিজ্ঞানের ইতিহাসের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ এক আবিষ্কার, যা আমরা হার্শে-চেজ ব্লেন্ডার এক্সপেরিমেন্ট নামে জানি।
Visit grenadier.co.za for more information.
১৯৫০-এর দশকে কোল্ড স্প্রিং হারবার ল্যাবরেটরির সামনে আলফ্রেড হার্শে ও মার্থা চেজহার্শের গবেষণাগারটিকে বাইরে থেকে দেখলে মনে হতে পারে ছোট গবেষণাগার। নেই কোনো বিশাল যন্ত্র, নেই অত্যাধুনিক প্রযুক্তির কোনো ছাপ। অথচ এই সাদামাটা ল্যাবের ভেতরেই তখন ঘনীভূত হয়ে আছে জীববিজ্ঞানের সবচেয়ে মৌলিক ও গুরুত্বপূর্ণ একটি প্রশ্ন।
আমরা ছোটবেলা থেকেই জানি, আমাদের শরীরের ভেতরে বিভিন্ন ধরনের কোষ থাকে। সেই কোষ কখন কী কাজ করবে, সেই নির্দেশ আসলে কে দেয়? আর এই নির্দেশগুলো কোথায় লেখা থাকে? ডিএনএতে, নাকি প্রোটিনে?
আজকের দিনে এই প্রশ্ন শুনলে যে কেউ চট করে এর উত্তর দিয়ে দেবে। একঝটকায় যে কেউ উল্টো বলবে, ‘আরে! এটার উত্তর তো সবাই জানে!’
বংশগতির রহস্যহার্শের গবেষণাগারটিকে বাইরে থেকে দেখলে মনে হতে পারে ছোট গবেষণাগার। নেই কোনো বিশাল যন্ত্র, নেই অত্যাধুনিক প্রযুক্তির কোনো ছাপ।
কিন্তু বিংশ শতকের মাঝামাঝি সময়ে বিষয়টা এত সহজ ছিল না। বিজ্ঞান তখন সবে আধুনিকতার দিকে অগ্রসর হচ্ছে। বরং এই প্রশ্নটিই সে সময় গোটা বিজ্ঞানজগৎকে এক বিশাল দ্বিধায় ফেলে দিয়েছিল। এই দ্বিধার মাঝেই কোল্ড স্প্রিং ল্যাবরেটরিতে এক ইতিহাস রচনার পথে হাঁটছিলেন যুক্তরাষ্ট্রের বিজ্ঞানী আলফ্রেড হার্শে এবং তাঁর সহকারী মার্থা চেজ।
আলফ্রেড হার্শেআজ আমরা এখন জানি, ডিএনএ জীবের সব জেনেটিক তথ্য বহন করে। অথচ এই সহজ সত্যটা বুঝতেই বিজ্ঞানীদের প্রায় ৮০ বছর লেগে গেছে! ১৮৬৯ সালে প্রথমবারের মতো সুইস চিকিৎসক ফ্রেডরিখ মিশার কোষ থেকে ডিএনএ আলাদা করেন। কিন্তু তখন তিনি নিজেও জানতেন না, এই জিনিসটার আসল কাজ কী। আসলে সেই সময় কেউই জানত না যে ডিএনএ জীবনের জন্য কেন এত গুরুত্বপূর্ণ।
অনেক বছর ধরে বিজ্ঞানীরা মনে করতেন, ডিএনএ হয়তো শুধু ক্রোমোজমের একটা কাঠামোগত অংশ। অর্থাৎ শরীরের ভেতরের একধরনের গাঁথুনি মাত্র। তাঁদের ধারণা ছিল, জীবনের আসল নির্দেশ বা তথ্য বহনের কাজটা করে অন্য কোনো জটিল অণু, আর সেটা খুব সম্ভবত প্রোটিন। কারণ, প্রোটিন তৈরি হয় ২০ ধরনের অ্যামিনো অ্যাসিড দিয়ে। এই অ্যামিনো অ্যাসিডগুলো নানাভাবে নিজেদের সাজাতে পারে, নানা রকম আকার নিতে পারে। এদের গঠন এতই জটিল যে বিজ্ঞানীদের সেটা বুঝতেই অনেক সময় লেগে যেত। তাই তখন মানুষের কাছে বিশ্বাসই হচ্ছিল না যে ডিএনএর মতো এত সহজ একটা গঠনের ভেতরে জীবনের সব রহস্য লুকিয়ে থাকতে পারে!
প্রাচীন মিশর থেকে আধুনিক বিজ্ঞানে চুল গজানোর রহস্য১৮৬৯ সালে প্রথমবারের মতো সুইস চিকিৎসক ফ্রেডরিখ মিশার কোষ থেকে ডিএনএ আলাদা করেছিলেন। কিন্তু তখন তিনি নিজেও জানতেন না, এই জিনিসটার আসল কাজ কী।
অন্যদিকে ডিএনএ তৈরি হয় মাত্র চারটি বেস দিয়ে—A, T, G ও C। অর্থাৎ অ্যাডেনিন, থাইমিন, গুয়ানিন ও সাইটোসিন। তাই বাইরে থেকে দেখলে ডিএনএকে খুবই সাধারণ একটি অণু মনে হতো। তখন অনেকেরই মনে হতো, ডিএনএতে নতুন কিছু নেই, একই জিনিস বারবার ঘুরেফিরে আছে। যদিও ১৯৪০-এর দশকে কিছু গবেষণায়, বিশেষ করে ব্যাকটেরিয়া নিয়ে কাজ করতে গিয়ে ডিএনএর গুরুত্বের ইঙ্গিত পাওয়া গিয়েছিল; তবু বেশির ভাগ রসায়নবিদ, পদার্থবিদ ও জিনতত্ত্ববিদেরা তখনো মনে করতেন, জীবনের তথ্য প্রোটিনই বহন করে। কারণ প্রোটিনকে তখন অনেক বেশি জটিল ও শক্তিশালী বলে মনে করা হতো। কিন্তু সমস্যা ছিল অন্য জায়গায়। কেউ নিশ্চিতভাবে প্রমাণ করে দেখাতে পারেনি, আসলেই কোন জিনিসটি জীবনের তথ্য বহন করে। বিজ্ঞানীদের দরকার ছিল এমন একটি পরীক্ষা, যা চোখে আঙুল দিয়ে এই সত্যটা দেখিয়ে দেবে। আর এই প্রয়োজন থেকেই জন্ম নেয় হার্শে-চেজ এক্সপেরিমেন্ট। এই পরীক্ষাই জীববিজ্ঞানের ইতিহাসে এক বিশাল মোড় এনে দেয়। পরে মলিকুলার বায়োলজি বা আণবিক জীববিজ্ঞান নামের নতুন এক গবেষণার বিকাশকেও ত্বরান্বিত করে।
আবিষ্কারের শুরুর দিকে হার্শে কাজ করছিলেন ব্যাকটেরিওফাজ নিয়ে। ব্যাকটেরিওফাজ বা সংক্ষেপে ফাজ হলো এমন একধরনের ভাইরাস, যারা ব্যাকটেরিয়াকে সংক্রমিত করে। এদের গঠন অত্যন্ত সরল। ভেতরে থাকে ডিএনএ, বাইরে প্রোটিনের তৈরি একধরনের খোলস। ফাজ যখন ব্যাকটেরিয়ার গায়ে বসে, তখন সে ব্যাকটেরিয়ার ভেতরে কিছু একটা ঢুকিয়ে দেয় এবং ব্যাকটেরিয়ার অভ্যন্তরীণ যন্ত্রপাতিকে বাধ্য করে তার মতো নতুন নতুন ফাজ তৈরি করতে। এখানেই একটা বড় প্রশ্ন উঠে আসে, ভাইরাস যখন ব্যাকটেরিয়ার ভেতরে কিছু একটা ঢুকিয়ে দেয়, সেই কিছু একটা আসলে কী? সেটা যদি ডিএনএ হয়, তাহলে প্রমাণিত হবে যে ডিএনএই জেনেটিক তথ্য বহন করে। আর যদি সেটা প্রোটিন হয়, তাহলে প্রোটিনের দাবিটাই শক্ত হবে।
জীবনের নীল নকশার সাতকাহনব্যাকটেরিওফাজ বা সংক্ষেপে ফাজ হলো এমন একধরনের ভাইরাস, যারা ব্যাকটেরিয়াকে সংক্রমিত করে। এদের গঠন অত্যন্ত সরল। ভেতরে থাকে ডিএনএ, বাইরে প্রোটিনের তৈরি একধরনের খোলস।
এই প্রশ্নের উত্তর খোঁজার জন্য হার্শে ও চেজ বুঝে গেলেন, শুধু অনুমান ও তর্ক দিয়ে আর এগোনো যাবে না। দরকার এমন একটি কৌশল, যা একেবারে পরিষ্কারভাবে সত্যটা ধরে ফেলবে। ঠিক তখনই তাঁদের মাথায় এল এক দারুণ বুদ্ধি। তাঁরা সিদ্ধান্ত নেন, ডিএনএ ও প্রোটিনকে এমনভাবে চিহ্নিত করতে হবে, যেন তারা কোথায় যাচ্ছে, তা সহজেই চোখে পড়ার মতো স্পষ্ট হয়। এই সিদ্ধান্তের পেছনে ছিল একটি ছোট কিন্তু অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্য। সাধারণত ডিএনএতে ফসফরাস থাকে, কিন্তু তাতে কোনো সালফার থাকে না। আবার প্রোটিনের কিছু অ্যামিনো অ্যাসিডে সালফার থাকে, কিন্তু ডিএনএতে তা একেবারেই নেই। এই সূক্ষ্ম পার্থক্যই হয়ে উঠল তাঁদের সবচেয়ে বড় হাতিয়ার। তাঁরা ফাজের ডিএনএকে চিহ্নিত করলেন তেজস্ক্রিয় ফসফরাস দিয়ে, আর প্রোটিনকে চিহ্নিত করলেন রেডিওঅ্যাকটিভ সালফার দিয়ে। ফলে এবার আর কোনো ধোঁয়াশা রইল না। এখন তাঁরা নিশ্চিতভাবে দেখতে পারবেন, ডিএনএ ঠিক কোথায় ঢুকছে এবং প্রোটিন ঠিক কোথায় থেকে যাচ্ছে।
একনজরে হার্শে ও চেজের ব্লেন্ডার পরীক্ষা১৯৫১-৫২ সালের দিকে হার্শে ও চেজ তাঁদের পরিকল্পনা বাস্তবায়নে নামলেন। তাঁরা চিহ্নিত করা ফাজগুলোকে ব্যাকটেরিয়ার সঙ্গে মিশিয়ে দিয়ে সংক্রমণ শুরু হতে দিলেন। পরীক্ষা শুরুর কিছুক্ষণ পর, প্রায় নির্দিষ্ট সময়ে তাঁরা পরীক্ষাটি থামালেন। কারণ তাঁরা জানতেন, এই মুহূর্তটাই সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ। এখনই বোঝা যাবে, ভাইরাস ব্যাকটেরিয়ার ভেতরে আসলে কী ঢুকিয়েছে।
খুনের শিকার নারীর দেহে মিলল পুরুষের ডিএনএ, বিজ্ঞানের অদ্ভুত রহস্যসাধারণত ডিএনএতে ফসফরাস থাকে, কিন্তু তাতে কোনো সালফার থাকে না। আবার প্রোটিনের কিছু অ্যামিনো অ্যাসিডে সালফার থাকে, কিন্তু ডিএনএতে তা একেবারেই নেই।
কিন্তু এখানেই ছিল এক বড় সমস্যা। ফাজ যখন ব্যাকটেরিয়াকে সংক্রমিত করে, তখন তার প্রোটিনের খোলসটি সাধারণত ব্যাকটেরিয়ার বাইরেই লেগে থাকে। ভেতরে ঢোকে কেবল সেই অণুটি, যেটি নতুন ফাজ তৈরির নির্দেশ দেয়। তাই ব্যাকটেরিয়ার ভেতরের অংশ ও বাইরের অংশ আলাদা করতে না পারলে কোনো সিদ্ধান্তেই পৌঁছানো সম্ভব নয়।
ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপে দেখা ব্যাকটেরিওফাজ T2 ভাইরাসের গঠন (মাথা ও লেজসহ)ঠিক এই জায়গায় আসে সেই অপ্রত্যাশিত কিন্তু যুগান্তকারী সমাধান—একটি সাধারণ কিচেন ব্লেন্ডার! হার্শে ও চেজ লক্ষ করেছিলেন, এই ব্লেন্ডার এমন এক মাত্রার যান্ত্রিক ঝাঁকুনি তৈরি করতে পারে, যা ব্যাকটেরিয়ার গায়ে লেগে থাকা ফাজের প্রোটিন খোলসগুলোকে আলগা করে ফেলবে, কিন্তু ব্যাকটেরিয়াটির নিজের কোনো ক্ষতি করবে না। তখন সিদ্ধান্ত নেওয়া হলো, এই ব্লেন্ডারটিই ব্যবহার করা হবে। সংক্রমিত ব্যাকটেরিয়ার কালচার ব্লেন্ডারে কিছুক্ষণ ঘুরিয়ে নেওয়া হলো। এরপর সেই মিশ্রণকে ঘোরানো হলো সেন্ট্রিফিউজ যন্ত্রে। দ্রুত ঘূর্ণনের ফলে ভারী ব্যাকটেরিয়াগুলো নিচে তলানি হিসেবে জমে গেল। হালকা প্রোটিনের খোলসগুলো রয়ে গেল ওপরের তরলে।
এত কিছুর পর এবার চূড়ান্ত ফল দেখার পালা। ফলাফল ছিল একেবারে পরিষ্কার। কোনো সন্দেহের সুযোগই নেই। রেডিওঅ্যাকটিভ সালফার, যা দিয়ে প্রোটিনকে চিহ্নিত করা হয়েছিল, তা পাওয়া গেল ব্যাকটেরিয়ার বাইরে থাকা তরলে। রেডিওঅ্যাকটিভ ফসফরাস, যা দিয়ে ডিএনএকে চিহ্নিত করা হয়েছিল, তা পাওয়া গেল ব্যাকটেরিয়ার ভেতরে! শুধু তা-ই নয়, এই ব্যাকটেরিয়াগুলো যখন ভাইরাসের নতুন ফাজ তৈরি করল, তখন সেই নতুন ফাজগুলোর মধ্যেও একই ডিএনএর চিহ্ন পাওয়া গেল। এর মানে একটাই, ডিএনএই হলো সেই অণু, যা জীবনের সব তথ্য বহন করছিল!
মানুষের জিনের অজানা রহস্য উন্মোচন, মিলতে পারে এক শ রোগের সমাধানওয়াটসন নিজেই লিখেছিলেন, হার্শে-চেজ এক্সপেরিমেন্টই তাঁকে নিশ্চিত করেছিল, ডিএনএর গঠন খুঁজে বের করাই হলো জীববিজ্ঞানের পরবর্তী সবচেয়ে জরুরি কাজ।
১৯৫২ সালের ২০ সেপ্টেম্বর হার্শে ও চেজ তাঁদের এই যুগান্তকারী পরীক্ষার ফলাফল প্রকাশ করেন। বিজ্ঞানের ইতিহাসে এই পরীক্ষা হার্শে-চেজ ব্লেন্ডার এক্সপেরিমেন্ট নামে অমর হয়ে আছে। এই একটি পরীক্ষাই কার্যত ডিএনএ ও প্রোটিনের মধ্যে দীর্ঘদিন ধরে চলা বিতর্কে কফিনের শেষ পেরেকটি ঠুকে দেয়।
প্রথমবারের মতো একেবারে পরিষ্কারভাবে প্রমাণিত হয়, জীবনের জেনেটিক তথ্য বহন করে ডিএনএ, প্রোটিন নয়। হার্শে ও চেজের এই পরীক্ষার প্রভাব এখানেই শেষ হয়নি। এই পরীক্ষাই প্রথমবার নিশ্চিত করে দেখিয়ে দেয়, জীবনের সব তথ্য ডিএনএতেই সুরক্ষিত থাকে। একবার এই বিষয়টা পরিষ্কার হয়ে যাওয়ার পর, জীববিজ্ঞানের সামনে একেবারে নতুন একটি প্রশ্ন এসে দাঁড়ায়। তখন আর প্রশ্ন ছিল না, কোনটি জেনেটিক ম্যাটেরিয়াল—ডিএনএ নাকি প্রোটিন। কারণ সেই প্রশ্নের উত্তর তো পাওয়া গেছে। এবার বিজ্ঞানীরা জানতে চাইলেন, ডিএনএ যদি সত্যিই জীবনের সব তথ্য বহন করে, তাহলে সেই তথ্য সেখানে লেখা আছে কীভাবে? মাত্র চারটি অক্ষর (A, T, G, C) দিয়ে তৈরি এই ডিএনএ কীভাবে এত ভিন্ন ভিন্ন জীবনের বিপুল তথ্য ধরে রাখতে পারে?
এই নতুন প্রশ্নই বিজ্ঞানীদের নিয়ে গেল এক নতুন যুগে। এই প্রশ্নের উত্তর খুঁজতেই অল্প সময়ের মধ্যেই কাজে নেমে পড়েন জেমস ওয়াটসন এবং ফ্রান্সিস ক্রিক। তাঁরা ডিএনএর গঠন বোঝার চেষ্টা শুরু করেন এবং পরে ডিএনএর বিখ্যাত ডাবল হেলিক্স গঠনের ধারণা প্রস্তাব করেন। পরে ওয়াটসন নিজেই লিখেছিলেন, হার্শে-চেজ এক্সপেরিমেন্টই তাঁকে নিশ্চিত করেছিল, ডিএনএর গঠন খুঁজে বের করাই হলো জীববিজ্ঞানের পরবর্তী সবচেয়ে জরুরি কাজ। ব্যাকটেরিওফাজ নিয়ে তাঁদের এই অসামান্য অবদানের জন্য ১৯৬৯ সালে আলফ্রেড হার্শে নোবেল পুরস্কার পান; সঙ্গে ছিলেন আরও দুই বিজ্ঞানী ম্যাক্স ডেলব্রুক ও সালভাদর লুরিয়া।
এক সংবাদ সম্মেলনের সময় নোবেলজয়ী সালভাদর লুরিয়া, আলফ্রেড হার্শে ও ম্যাক্স ডেলব্রুকআর সেই সাদামাটা ব্লেন্ডারটি? যেটি হয়তো একসময় শুধু রান্নাঘরে ফল বা স্যুপ মেশানোর কাজেই ব্যবহৃত হতো, সেটিই অজান্তে হয়ে উঠল বিজ্ঞানের ইতিহাসের এক অনন্য প্রতীক। বড় বড় আবিষ্কার সব সময় বিশাল যন্ত্রপাতি বা জাঁকজমকপূর্ণ প্রযুক্তির ওপর নির্ভর করে না; কখনো কখনো তা জন্ম নেয় খুব সাধারণ পরিবেশে, অত্যন্ত সাধারণ উপকরণ দিয়ে।
লেখক: পোস্ট গ্রাজুয়েট শিক্ষার্থী, রসায়ন বিভাগ, জাহাঙ্গীরনগর বিশ্ববিদ্যালয়সূত্র: দ্য জার্নাল অব জেনারেল ফিজিওলজি;ব্রুস অ্যালবার্টস, মলিকুলার বায়োলজি অব দ্য সেল;জেমস ওয়াটসন, মলিকুলার বায়োলজি অব দ্য জিন১১৭ বছর বেঁচে থাকার রহস্য সমাধান করলেন বিজ্ঞানীরা