ওসাকার বৈদ্যুতিক কৌশল মহাকাশে প্রাণের চিহ্ন শনাক্ত করতে সহায়তা করতে পারে

প্রাণের সন্ধানে যন্ত্রপাতির সমস্যা

জ্যোতির্জীববিজ্ঞানীরা দশক ধরে সৌরজগৎ এবং বৃহত্তর মহাবিশ্ব স্ক্যান করে চলেছেন পৃথিবী ছাড়া অন্য কোথাও জীববিজ্ঞানের অস্তিত্বের চিহ্ন খুঁজতে। বাধা উচ্চাকাঙ্ক্ষা নয়, যন্ত্রপাতি। একটি জৈব-স্বাক্ষর শনাক্তকারীকে অত্যন্ত সংবেদনশীল হতে হবে, কারণ এটি যে চিহ্নগুলি খোঁজে তা একটি নমুনায় মাত্র কয়েকটি অণুর সমান হতে পারে, এবং এটি মহাকাশযানে ভ্রমণ করে টিকে থাকার জন্য যথেষ্ট ছোট ও মজবুতও হতে হবে। একসাথে উভয় শর্ত পূরণ করে এমন কিছু তৈরি করা, গবেষকদের ভাষায়, একটি অতুলনীয় প্রকৌশল চ্যালেঞ্জ। ওসাকা বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি দল এখন একটি বৈদ্যুতিক কৌশল বর্ণনা করেছে যা এগিয়ে যাওয়ার পথ হতে পারে। ফলাফলগুলি Nature Communications-এ প্রকাশিত হবে।

জীববিজ্ঞানের স্বাক্ষর হিসেবে প্রতিবিম্ব-প্রতিচ্ছবি অণু

এই কাজের পিছনে অনেক যুক্তি অ্যামিনো অ্যাসিডের উপর নির্ভর করে, যা প্রোটিন গঠনের আণবিক বিল্ডিং ব্লক। অনেক অ্যামিনো অ্যাসিড দুটি রূপে বিদ্যমান যা একে অপরের প্রতিবিম্ব: রাসায়নিক সূত্রে অভিন্ন, কিন্তু হ্যান্ডেডনেস বা কাইরালিটিতে বিপরীত। জীবন এবং নির্জীব রসায়ন এই দুটি রূপকে খুব ভিন্নভাবে পরিচালনা করে। জীবগুলি তাদের অ্যামিনো অ্যাসিড প্রায় সম্পূর্ণভাবে L-রূপে তৈরি করে, যখন তাদের শর্করা অপ্রতিরোধ্যভাবে D-রূপে উপস্থিত হয়। বিপরীতে, অজৈব রাসায়নিক ও ভৌত প্রক্রিয়াগুলি এমন কোনো পক্ষপাত দেখায় না এবং সাধারণত উভয় রূপ সমান অনুপাতে উৎপন্ন করে। সেই অসমতা — L-এর সাথে D-রূপের অনুপাত — তাই একটি প্রতিশ্রুতিশীল জৈব-স্বাক্ষর, এবং এটি অ্যামিনো অ্যাসিডকে জ্যোতির্জীববিজ্ঞানের জন্য একটি স্বাভাবিক কেন্দ্রবিন্দু করে তোলে। যদি অন্য জগতের একটি নমুনা শক্তিশালী হ্যান্ডেডনেস পক্ষপাত নিয়ে ফিরে আসে, তবে এটি একটি অর্থপূর্ণ ইঙ্গিত হবে যে জীববিজ্ঞান কাজ করছিল।

কেন বাল্ক পরিমাপ ব্যর্থ হয়

প্রচলিত যন্ত্রগুলি একসাথে অণুর বড় গোষ্ঠী বিশ্লেষণ করে কাইরালিটি নির্ধারণ করে। সেই বাল্ক পদ্ধতি একটি সুসজ্জিত পরীক্ষাগারে ভাল কাজ করে, কিন্তু যখন লক্ষ্য একটি ফ্লাইট-রেডি যন্ত্র, তখন এটি ব্যবহারিক অসুবিধা নিয়ে আসে। পরামর্শ দেওয়া হয়েছে যে একটি বৈদ্যুতিক শনাক্তকরণ স্কিম একসাথে এই সমস্যাগুলির বেশ কয়েকটি এড়িয়ে যেতে পারে: এই ধরনের পদ্ধতি বাস্তবায়ন করা সহজ, কম্পনে কম প্রভাবিত, এবং বাল্ক কৌশলগুলির প্রয়োজনীয় রাসায়নিক বিকারক থেকে মুক্ত হবে। এগুলি ঠিক সেই গুণাবলী যা গুরুত্বপূর্ণ যখন একটি যন্ত্রকে পরীক্ষাগারের বেঞ্চ থেকে দূরে কাজ করতে হয়।

একক অণু, একটি ন্যানোগ্যাপে গণনা করা

ন্যানোপ্রযুক্তির অগ্রগতি ওসাকা দলকে বাল্ক জনসংখ্যার পরিবর্তে জৈবিক আগ্রহের পৃথক অণু বৈদ্যুতিকভাবে শনাক্ত করতে দেয়। সেটআপটি দুটি সোনার ন্যানোওয়্যারের মধ্যে একটি ফাঁকের মধ্য দিয়ে অণুগুলি চালায়। যখন একটি অণু সেই ফাঁক অতিক্রম করে, তখন এটি একটি বৈদ্যুতিক টানেলিং কারেন্ট উৎপন্ন করে, এবং সেই কারেন্টের তরঙ্গরূপ নির্ভর করে অ্যামিনো অ্যাসিডের কোন রূপটি অতিক্রম করছে তার উপর। যেহেতু সেই বৈদ্যুতিক ফিঙ্গারপ্রিন্টগুলি আলাদা করা যায়, গবেষকরা গণনা করতে পারেন প্রতিটি রূপের কতগুলি অণু ফাঁকটি অতিক্রম করে — একটি ভিড়ের উপর গড় পাঠের পরিবর্তে একটি সরাসরি, অণু-বাই-অণু পরিমাপ। দলটি ন্যানোগ্যাপ টানেলিং কৌশলটিকে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার সাথে যুক্ত করেছে, যা তারা জানিয়েছে তাদের দুটি রূপ আলাদা করতে দিয়েছে।

একটি মঙ্গল-প্রতিনিধির নমুনা

অধ্যয়নে বিশ্লেষণ করা নমুনাগুলি চিলির আন্তোফাগাস্তার উত্তরে আতাকামা মরুভূমির অতি-শুষ্ক কেন্দ্রে সংগ্রহ করা হয়েছিল। সেই অঞ্চলটি একটি মঙ্গল-অনুরূপ পরিবেশ হিসাবে ব্যবহৃত হয়: এর চরম শুষ্কতা এবং বিরল জীববিজ্ঞান এটিকে লাল গ্রহে পাওয়া কঠোর পৃষ্ঠগুলির সবচেয়ে কাছের পার্থিব অনুমানগুলির একটি করে তোলে। এই ধরনের পরিবেশ থেকে উপাদানের উপর একটি জীবন-শনাক্তকরণ কৌশল পরীক্ষা করা হল এমন পরিস্থিতিতে পদ্ধতিটি কীভাবে আচরণ করে তা মূল্যায়ন করার একটি উপায় যা একটি গ্রহীয় মিশন সম্মুখীন হতে পারে। কাজের সাথে থাকা আতাকামার ছবিটি ক্রিস্টোফার ই. কারকে কৃতিত্ব দেওয়া হয়েছে।

একটি কমপ্যাক্ট বৈদ্যুতিক ডিটেক্টর কী পরিবর্তন করবে

এই পদ্ধতির আকর্ষণ হল এটি একটি কার্যকর যন্ত্রে পরিণত হলে কী সক্ষম করতে পারে। বর্ণিত সুবিধাগুলির মধ্যে:

• বড় সমাবেশের পরিবর্তে পৃথক অণু গণনা করা হয়, যা সম্ভাব্য জৈব-স্বাক্ষর হিসাবে কাজ করে এমন L/D অনুপাতের সরাসরি পাঠ দেয়।
• পরিমাপটি বৈদ্যুতিক, কিছু প্রতিষ্ঠিত পদ্ধতি নির্ভর করে এমন রাসায়নিক বিকারক এড়িয়ে যায়।
• বৈদ্যুতিক রিডআউটগুলি বাল্ক কৌশলগুলির তুলনায় কম্পনের প্রতি কম সংবেদনশীল হিসাবে বর্ণনা করা হয়, যা একটি ল্যান্ডার বা রোভারে কাজ করা হার্ডওয়্যারের জন্য একটি দরকারী বৈশিষ্ট্য।
• পদ্ধতিটি ন্যানোস্কেল ফ্যাব্রিকেশনের উপর নির্মিত, যেখানে সোনার ন্যানোওয়্যার জংশন ছোট চিপে উৎপাদন করা যায়।

সেই প্রতিটি বৈশিষ্ট্য একই বাধার কথা বলে: একটি পরীক্ষাগার-মানের বিশ্লেষণী পদ্ধতিকে উড়ানোর উপযোগী কিছুতে সংকুচিত করার অসুবিধা। একটি বিকারক বোতল এবং একটি অপটিক্যাল বেঞ্চের পরিবর্তে একটি ন্যানোগ্যাপের মধ্য দিয়ে কারেন্টের উপর নির্ভর করে এমন একটি কৌশল, নীতিগতভাবে, ছোট করা সহজ।

একটি উদীয়মান সরঞ্জাম, একটি সমাপ্ত মিশন নয়

ওসাকার ফলাফল প্রাণের সনাক্তকরণের পরিবর্তে পদ্ধতি বিকাশের একটি পদক্ষেপ। এর তাৎপর্য হল এটি একক-অণু রেজোলিউশনে অ্যামিনো অ্যাসিডের দুটি কাইরাল রূপ বৈদ্যুতিকভাবে আলাদা করার একটি পথ প্রদর্শন করে, এবং সেই পদ্ধতিটি মঙ্গলকে অনুকরণ করার জন্য নির্বাচিত একটি পরিবেশ থেকে নমুনার বিরুদ্ধে পরীক্ষা করা যায়। কৌশলটি শেষ পর্যন্ত ভবিষ্যতের পেলোডের অংশ হয়ে উঠবে কিনা তা নির্ভর করে আরও কাজের উপর যা দেখায় যে এটি পরীক্ষাগারের বাইরে নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করতে পারে এবং একটি মিশন আসলে যে ধরনের নমুনা বিশ্লেষণ করবে তার উপর। তবুও, জ্যোতির্জীববিজ্ঞানীরা কোথায় দেখবেন এবং কী খুঁজবেন তা বিবেচনা চালিয়ে যাওয়ার সময়, একটি যন্ত্র যা ছোট, মজবুত এবং বিকারক-মুক্ত, জৈব-স্বাক্ষর অনুসন্ধানে একটি স্বীকৃত শূন্যতা পূরণ করে — আমাদের সৌরজগতের ভিতরে এবং তার বাইরে উভয়ই।

এই নিবন্ধটি Phys.org-এর রিপোর্টিংয়ের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধ পড়ুন।