দশকের পুরোনো রহস্যের সমাধান
চাপের মুখে উদ্ভিদের সামনে একটি মৌলিক দ্বিধা দেখা দেয়। তীব্র আলো, তাপ, খরা বা উচ্চ লবণাক্ততা কয়েক মিনিটের মধ্যেই কোষের ক্ষতি ঘটাতে পারে — কিন্তু বৃদ্ধিকে চালিত করা আণবিক যন্ত্রপাতি জটিল, এবং জীবেরা কেবল একটি সুইচ উল্টে তা বন্ধ করতে পারে না। বহু বছর ধরে বিজ্ঞানীরা জানতেন যে চাপের মধ্যে উদ্ভিদ বৃদ্ধি বন্ধ করে, কিন্তু এই প্রক্রিয়াকে সম্ভব করে তোলা দ্রুত জৈবরাসায়নিক প্রক্রিয়াটি পুরোপুরি বুঝতে পারেননি। ইউনিভার্সিটি অব ক্যালিফোর্নিয়া, রিভারসাইড-এর একটি নতুন গবেষণা, যা Proceedings of the National Academy of Sciences-এ প্রকাশিত হয়েছে, অবশেষে সেই প্রশ্নের উত্তর দিয়েছে।
এই আবিষ্কার এসেছে সতর্ক জেনেটিক অনুসন্ধান এবং একজন অবসরপ্রাপ্ত ল্যাব ম্যানেজারের অসাধারণ অধ্যবসায়ের সমন্বয়ে, যিনি তার পদ ছাড়ার পরও গুরুত্বপূর্ণ পরীক্ষাগুলো সম্পন্ন করতে আরও দুই বছর কাজ করেছেন। সেই নিষ্ঠা এমন একটি ফল এনে দেয়, যার বৈশ্বিক কৃষির জন্য সম্ভাব্য গুরুত্ব রয়েছে: একটি দুই-ধাপের কোষীয় প্রতিরক্ষা ব্যবস্থা, যা ফসলে প্রকৌশলগতভাবে যুক্ত করা যেতে পারে, যাতে তারা বিশ্বজুড়ে খাদ্য নিরাপত্তাকে হুমকির মুখে ফেলা ক্রমবর্ধমান চরম জলবায়ু পরিস্থিতিতে টিকে থাকতে পারে।
দুই-ধাপের এই ব্যবস্থা কীভাবে কাজ করে
UC Riverside দলের নজর ছিল একটি কেন্দ্রীয় বিপাকীয় পথে, যা উদ্ভিদ বৃদ্ধি-র জন্য প্রয়োজনীয় জৈবরাসায়নিক বিল্ডিং ব্লক তৈরি করতে ব্যবহার করে। স্বাভাবিক অবস্থায়, এই পথটি ধারাবাহিকভাবে কাজ করে, কোষ বিভাজন ও সম্প্রসারণের জন্য প্রয়োজনীয় কাঁচামাল সরবরাহ করে। কিন্তু চাপ এলে গবেষকরা দেখেন, উদ্ভিদ ধীরে করার জন্য জিনের অভিব্যক্তির পরিবর্তনের জন্য অপেক্ষা করে না — যা ঘণ্টা লেগে যেতে পারে। বরং তারা সরাসরি জৈবরাসায়নিক মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে তাৎক্ষণিকভাবে এনজাইমের কার্যকলাপ পরিবর্তন করে।
প্রতিরক্ষা ব্যবস্থার প্রথম ধাপ চাপের সংস্পর্শে আসার কয়েক মুহূর্তের মধ্যেই সক্রিয় হয়। প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন অণু, যা উদ্ভিদের স্বাভাবিক বিপাকীয় ভারসাম্য বিঘ্নিত হলে দ্রুত জমা হয়, বৃদ্ধির পথে থাকা গুরুত্বপূর্ণ এনজাইমগুলিতে সরাসরি পরিবর্তন ঘটায়। একই সঙ্গে, পথটি বিঘ্নিত হলে যে নির্দিষ্ট জৈবরাসায়নিক যৌগ জমা হয়, সেগুলো উপরের স্তরের এনজাইমগুলোর সঙ্গে যুক্ত হয়ে প্রক্রিয়াটিকে শারীরিকভাবে বাধা দেয়। সম্মিলিত প্রভাবটি হলো বৃদ্ধি-সংক্রান্ত বিপাকক্রিয়ার প্রায় তাৎক্ষণিক মন্থরতা।
দ্বিতীয় ধাপ দীর্ঘমেয়াদি অভিযোজন দেয়। চাপ অব্যাহত থাকলে, উদ্ভিদের কোষীয় যন্ত্রপাতি নিজেই সমন্বয় করা হয় — সম্পদ বৃদ্ধির বদলে রক্ষণাবেক্ষণ ও মেরামতের দিকে সরিয়ে দেওয়া হয়। এতে পরিচিত সেই পর্যবেক্ষণের ব্যাখ্যা মেলে যে দীর্ঘস্থায়ী জল বা তাপ-চাপে থাকা উদ্ভিদ অন্যথায় সুস্থ দেখালেও অনেক ধীরে বাড়ে। গবেষকরা এখন এমন একটি আণবিক ব্যাখ্যা পেয়েছেন, যা আগে কেবল অভিজ্ঞতালব্ধভাবে দেখা একটি ঘটনাকে ব্যাখ্যা করে।
অবসরপ্রাপ্ত বিজ্ঞানী যিনি এটি সম্ভব করেছেন
এই অগ্রগতি অর্জনে একটি বিশেষভাবে জটিল পরীক্ষামূলক চ্যালেঞ্জ সমাধান করতে হয়েছে: কোন নির্দিষ্ট যৌগটি পথে জমা হচ্ছে এবং উপরের স্তরের বাধা সৃষ্টি করতে সেটি ঠিক কোথায় যুক্ত হচ্ছে, তা শনাক্ত করা। প্রাক্তন ল্যাব ম্যানেজার Wilhelmina van de Ven তার কর্মজীবনে সংশ্লিষ্ট জৈবরাসায়নিক কৌশলে দক্ষতা অর্জন করেছিলেন, এবং তিনি অবসর নেওয়ার সময় সেই দক্ষতাগুলোও প্রায় হারিয়ে যাচ্ছিল।
তার বদলে, অবসরের পরও van de Ven দুই বছর ধরে এই সমস্যার ওপর কাজ চালিয়ে যান, প্রতিটি ধাপের সন্ধান করে এমন পরীক্ষা সম্পন্ন করেন এবং উপরের স্তরের এনজাইম প্রতিরোধের জন্য দায়ী সুনির্দিষ্ট নিম্নধারার যৌগটি শনাক্ত করেন। তাঁর কাজটি এমন প্রক্রিয়াগত স্বচ্ছতা এনে দেয়, যা একটি আশাব্যঞ্জক পর্যবেক্ষণকে স্পষ্ট আণবিক বিবরণসহ প্রকাশযোগ্য ফলাফলে রূপ দেয়।
জলবায়ু-সহনশীল কৃষির জন্য প্রয়োগ
এই চাপ-প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়াটি বোঝার বাস্তব প্রভাব যথেষ্ট গুরুত্বপূর্ণ। বর্তমান কৃষিফসল — গম, ধান, ভুট্টা, সয়াবিন — মূলত ২০শ শতকের মাঝারি ও পূর্বানুমেয় জলবায়ুর সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ করে তৈরি। বৈশ্বিক তাপমাত্রা বাড়ার সঙ্গে সঙ্গে এবং বৃষ্টিপাতের ধরন আরও অনিয়মিত হয়ে উঠলে, তাপপ্রবাহ, খরার সময়কাল ও মাটির লবণাক্ততার ঘটনার ঘনত্ব ও তীব্রতা বাড়ছে।
যেসব ফসল এই চাপ-প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়াটি আরও দক্ষতার সঙ্গে সক্রিয় করতে পারে — ক্ষতি এড়াতে দ্রুত বৃদ্ধি বন্ধ করে এবং পরিস্থিতি উন্নত হলে দ্রুত আবার শুরু করতে পারে — সেগুলো প্রতিকূল অবস্থায়ও বেশি ফলন ধরে রাখতে পারবে। গবেষকদের মতে, জড়িত নির্দিষ্ট এনজাইম ও বাইন্ডিং সাইট শনাক্ত করা প্রথাগত প্রজনন কর্মসূচি এবং নির্ভুল জেনেটিক পরিবর্তনের উভয় পথই খুলে দেয়, যা সংশ্লিষ্ট প্রক্রিয়াগুলোকে প্রবেশ করাতে বা আরও কার্যকর করতে পারে।
ব্যাকটেরিয়াতেও অনুরূপ পথ রয়েছে বলে যে তথ্য মিলেছে, তা এর সম্ভাব্য গুরুত্বে আরেকটি মাত্রা যোগ করে। এত দূরসম্পর্কিত জীবের মধ্যে যদি এই চাপ-প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া সংরক্ষিত থাকে, তবে এটি সম্পদ-সীমাবদ্ধতার একটি মৌলিক জৈবিক সমাধানকে নির্দেশ করতে পারে — যা বিলিয়ন বছর ধরে বিবর্তনের মাধ্যমে নির্বাচিত হয়েছে। এর পূর্ণ পরিসর বোঝা কৃষির বাইরেও, যেমন জৈব জ্বালানি উৎপাদন এবং শিল্প ফারমেন্টেশন প্রক্রিয়ায়ও প্রভাব ফেলতে পারে।
পরবর্তী পদক্ষেপ
UC Riverside দল এখন বিভিন্ন উদ্ভিদ প্রজাতি তাদের চাপ-প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়ায় কীভাবে ভিন্নতা দেখায় তা নিয়ে তদন্ত করছে, লক্ষ্য হলো কোন প্রাকৃতিক রূপভেদ সবচেয়ে বেশি সহনশীলতা দেয় তা শনাক্ত করা। ক্ষেত্রপর্যায়ে চাপ-প্রতিরোধী জাত পরীক্ষা করতে কৃষি গবেষণা প্রতিষ্ঠানের সঙ্গে সহযোগিতার পরিকল্পনা রয়েছে, এবং গবেষকেরা পথ-মানচিত্রায়ণ কাজ থেকে পাওয়া মূল অন্তর্দৃষ্টি নিয়ে প্রাথমিক পেটেন্ট আবেদনও দাখিল করেছেন।
এই প্রবন্ধটি Phys.org-এর প্রতিবেদনের ভিত্তিতে লেখা। মূল প্রবন্ধটি পড়ুন.
