জীবনের যাত্রা (পর্ব-০২): ডিএনএ রহস্য

আমাদের দেহের প্রতিটি কোষের ভেতরে লুকিয়ে আছে প্রায় ৩০০ কোটি অক্ষরের এক রহস্যময় পাণ্ডুলিপি। এই পাণ্ডুলিপিই নির্ধারণ করে দিয়েছে আপনার চোখের রং কালো না বাদামি, আপনার উচ্চতা পাঁচ ফুট নাকি ছয় ফুট, এমনকি আপনি ডানহাতি নাকি বামহাতি। এই বিস্ময়কর পাণ্ডুলিপির নাম ডিএনএ (DNA) বা পূর্ণাঙ্গ নাম ডিঅক্সিরাইবোনিউক্লিক অ্যাসিড। বিজ্ঞানীরা বলেন, DNA-তে হেলিক্সের প্রতিটি ঘূর্ণনের দৈর্ঘ্য ৩৪Å, যা দুটি পলিনিউক্লিওটাইড সুতার সর্পিলাকার গঠন তৈরি করে।

কিন্তু প্রশ্ন জাগে—এই জটিল অণুটি প্রথম তৈরি হয়েছিল কীভাবে? প্রথমে কি DNA ছিল, নাকি RNA? এককোষী ব্যাকটেরিয়া থেকে শুরু করে মানুষের মতো জটিল প্রাণী পর্যন্ত সবাই কেন একই জিনগত ভাষায় কথা বলে? আসুন, DNA-র রহস্যময় জগতে ডুব দিই এবং জেনে নিই পৃথিবীতে প্রাণের উৎপত্তি থেকে শুরু করে আধুনিক জিন সম্পাদনার চমকপ্রদ ইতিহাস।

প্রথমে কী ছিল—DNA, নাকি RNA? (The Chicken or Egg Paradox)

জীবনের উৎপত্তি নিয়ে বিজ্ঞানীদের সামনে দীর্ঘদিন ধরে একটি দুষ্টচক্রের মতো প্রশ্ন ছিল: DNA প্রোটিন তৈরির নকশা দেয়, কিন্তু DNA নিজে তৈরি হতে গেলে প্রোটিন এনজাইমের প্রয়োজন হয়। তাহলে প্রথমে কে এসেছিল? এই ধাঁধার সবচেয়ে গ্রহণযোগ্য সমাধান হলো RNA World Hypothesis বা আরএনএ জগতের তত্ত্ব।

গবেষণায় দেখা গেছে, RNA একটি অনন্য অণু—এটি একইসঙ্গে DNA-র মতো জিনগত তথ্য সংরক্ষণ করতে পারে এবং প্রোটিনের মতো রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অনুঘটকের কাজও করতে পারে। ২০২৪ সালে টেলর অ্যান্ড ফ্রান্সিস জার্নালে প্রকাশিত এক পর্যালোচনায় বিজ্ঞানী স্টিফেন এ. জোরকা ও রায় উল্লেখ করেছেন যে, "জীবনের উৎপত্তি নিয়ে গবেষণা অজৈব রসায়ন থেকে জীববিজ্ঞানের উদ্ভবের সেই ক্রান্তিকালীন মুহূর্তটি অনুসন্ধান করে, যেখানে RNA ওয়ার্ল্ড হাইপোথিসিস প্রধান তত্ত্ব হিসেবে বিবেচিত"। সহজ করে বললে, প্রথমে RNA অণু নিজেই নিজের প্রতিলিপি তৈরি করতে পারত। পরবর্তীতে বিবর্তনের ধারায় RNA থেকে DNA তৈরি হয়, কারণ DNA রাসায়নিকভাবে বেশি স্থিতিশীল এবং দীর্ঘমেয়াদে তথ্য সংরক্ষণে বেশি উপযোগী।

কিন্তু এখানেই শেষ নয়। ২০২৪ সালের মে মাসে থিওরি ইন বায়োসায়েন্সেস জার্নালে প্রকাশিত "বাবল থিওরি" নামের এক গবেষণায় বিজ্ঞানী রাডোস্ল ডব্লিউ পিয়াস্ট প্রস্তাব করেছেন যে, প্রথম প্রতিলিপিকারক অণুগুলো সম্ভবত RNP (রাইবোনিউক্লিওপ্রোটিন) জগতে বিবর্তিত হয়েছিল এবং সেখান থেকেই একইসঙ্গে কোষ ও ভাইরাসের উৎপত্তি ঘটে। অর্থাৎ, প্রাণের একদম গোড়ার দিকে RNA-ই ছিল প্রধান চরিত্র।

DNA-র ডাবল হেলিক্স—একটি আবিষ্কারের নাটকীয় কাহিনী

DNA-র গঠন আবিষ্কারের ইতিহাস বিজ্ঞানের সবচেয়ে নাটকীয় অধ্যায়গুলোর একটি। ১৯৫৩ সালে জেমস ওয়াটসন ও ফ্রান্সিস ক্রিক DNA-র ডাবল হেলিক্স মডেল প্রস্তাব করেন, যা পরবর্তীতে আপেক্ষিকতা তত্ত্ব ও কোয়ান্টাম বলবিদ্যার পাশাপাশি বিংশ শতাব্দীর প্রাকৃতিক বিজ্ঞানের তিনটি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ আবিষ্কারের একটি হিসেবে স্বীকৃতি পায়।

কিন্তু এই আবিষ্কারের নেপথ্যে ছিলেন এক নিরবচ্ছিন্ন পরিশ্রমী নারী বিজ্ঞানী—রোজালিন্ড ফ্রাঙ্কলিন। তিনি এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি পদ্ধতিতে DNA-র যে বিখ্যাত "ফটো ৫১" ছবিটি তুলেছিলেন, সেটিই ছিল DNA-র হেলিক্স গঠনের সবচেয়ে শক্তিশালী প্রমাণ। ওয়াটসন এই ছবিটি দেখার পরই DNA-র দ্বিসূত্রক কাঠামো সম্পর্কে নিশ্চিত হন। ১৯৬২ সালে ওয়াটসন, ক্রিক ও মরিস উইলকিন্স যৌথভাবে নোবেল পুরস্কার পান। কিন্তু ফ্রাঙ্কলিন চার বছর আগেই ৩৭ বছর বয়সে ক্যান্সারে মারা যাওয়ায় তিনি এই স্বীকৃতি থেকে বঞ্চিত হন।

DNA-র গঠন একটি পেঁচানো সিঁড়ির মতো, যাকে ডাবল হেলিক্স বলা হয়। এর দুটি সুতা বিপরীতমুখী এবং একটি সুতার অ্যাডিনিন (A) অপর সুতার থাইমিনের (T) সঙ্গে এবং গুয়ানিন (G) সাইটোসিনের (C) সঙ্গে হাইড্রোজেন বন্ডের মাধ্যমে যুক্ত থাকে। এই চারটি নাইট্রোজেন বেসই হলো জিনগত বর্ণমালা—যেভাবে কম্পিউটারের ভাষা শুধু ০ ও ১ দিয়ে লেখা হয়, তেমনি জীবনের ভাষা লেখা হয় A, T, G, C—এই চারটি অক্ষর দিয়ে।

(আরও পড়ুন - জ্ঞানতত্ত্ব)

জিন, ক্রোমোজোম, জিনোম—পার্থক্যটা কোথায়?

DNA, জিন, ক্রোমোজোম, জিনোম—এই শব্দগুলো আমরা প্রায়ই শুনি, কিন্তু এদের মধ্যে সম্পর্কটা ঠিক কী? সহজ করে বললে:

• DNA হলো জিনগত তথ্য সংরক্ষণের মূল রাসায়নিক অণু।

• জিন হলো DNA-র একটি নির্দিষ্ট অংশ, যা কোনো একটি বিশেষ বৈশিষ্ট্য (যেমন চোখের রং) নিয়ন্ত্রণ করে।

• ক্রোমোজোম হলো DNA-র প্যাকেজিং ব্যবস্থা—লম্বা DNA সুতা হিস্টোন নামক প্রোটিনের চারপাশে পেঁচিয়ে কম্প্যাক্ট কাঠামো তৈরি করে।

• জিনোম হলো একটি জীবের সম্পূর্ণ DNA-র সমষ্টি।

মানবদেহে মোট ২৩ জোড়া ক্রোমোজোম রয়েছে, যার মধ্যে ২২ জোড়া অটোসোম এবং এক জোড়া সেক্স ক্রোমোজোম (X ও Y)। প্রতিটি ক্রোমোজোমে একটি করে DNA অণু থাকে, যা হিস্টোন অক্টামারের চারপাশে পেঁচিয়ে নিউক্লিওসোম তৈরি করে। একটি সাধারণ নিউক্লিওসোমে প্রায় ২০০ বেস পেয়ার DNA হেলিক্স পেঁচানো থাকে।

মানব জিনোম প্রকল্প—জীবনের সম্পূর্ণ মানচিত্র

মানবদেহের সম্পূর্ণ জিনগত নকশা উন্মোচনের স্বপ্ন ছিল বিজ্ঞানীদের বহুদিনের। ১৯৯০ সালে শুরু হওয়া হিউম্যান জিনোম প্রজেক্ট (HGP) -এর লক্ষ্য ছিল মানুষের সম্পূর্ণ DNA ক্রম উন্মোচন করা। ২০০৩ সালে প্রকল্পটি প্রায় ৯২% জিনোম সিকোয়েন্স সম্পন্ন করে শেষ ঘোষণা করা হয়। কিন্তু আসল চমক আসে প্রায় দুই দশক পরে।

২০২২ সালের ৩১ মার্চ, সায়েন্স জার্নালে ছয়টি গবেষণাপত্রের মাধ্যমে বিজ্ঞানীরা ঘোষণা করেন—প্রথমবারের মতো মানুষের সম্পূর্ণ ও নির্ভুল জিনোম সিকোয়েন্স উন্মোচিত হয়েছে। টেলোমিয়ার-টু-টেলোমিয়ার (T2T) কনসোর্টিয়ামের এই গবেষণায় আগের ফাঁকা জায়গাগুলো পূরণ করে প্রায় ২০ কোটি নতুন জিনগত অক্ষর যোগ করা হয়। এখন আমরা জানি, মানুষের DNA-তে মোট ৩০৫.৫ কোটি (3.055 billion) বেস পেয়ার রয়েছে।

এই সম্পূর্ণ সিকোয়েন্স উদ্ভাবনের ফলে চিকিৎসা বিজ্ঞানের জন্য নতুন দুয়ার খুলে গেছে। গবেষণায় ৬২২টি চিকিৎসাগত গুরুত্বপূর্ণ জিন সম্পর্কে নতুন তথ্য পাওয়া গেছে এবং ২০ লাখেরও বেশি নতুন জিনগত বৈচিত্র্য শনাক্ত করা সম্ভব হয়েছে।

একই সুর, ভিন্ন যন্ত্র—অণুজীব থেকে মানুষ

DNA-র সবচেয়ে বিস্ময়কর বৈশিষ্ট্য হলো এর সার্বজনীনতা। একটি ব্যাকটেরিয়া থেকে শুরু করে একটি তিমি কিংবা একজন মানুষ—সবার জিনগত ভাষা একই। এই মিল এতটাই গভীর যে, আপনার DNA-র প্রায় ৯৮% গরিলার DNA-র সঙ্গে অভিন্ন।

কিন্তু আরও চমকপ্রদ তথ্য হলো, মানবদেহে এমন কিছু জিন আছে যা সরাসরি আমাদের স্তন্যপায়ী পূর্বপুরুষ থেকে আসেনি, বরং এসেছে ব্যাকটেরিয়া ও ভাইরাস থেকে। গবেষণায় দেখা গেছে, মানুষের জিনোমে প্রায় ২০০টি জিন আছে যা ব্যাকটেরিয়া জিনের সঙ্গে অস্বাভাবিকভাবে মিলে যায়। আরেকটি গবেষণা বলছে, প্রতিটি মানুষ সম্ভবত ব্যাকটেরিয়া, অন্যান্য এককোষী জীব ও ভাইরাস থেকে আসা ১৪৫টি পর্যন্ত জিন বহন করছে।

কীভাবে এটা সম্ভব? বিবর্তনের পথে ভাইরাস ও ব্যাকটেরিয়া কখনো কখনো তাদের জিনগত উপাদান পোষক কোষের DNA-র ভেতরে ঢুকিয়ে দিতে পারে। যদি এই পরিবর্তিত কোষটি জননকোষ হয়, তাহলে সেই জিনটি পরবর্তী প্রজন্মে বংশগতির অংশ হয়ে যায়। বিজ্ঞানীরা এই প্রক্রিয়াকে Horizontal Gene Transfer (অনুভূমিক জিন স্থানান্তর) বলেন।

(আরও পড়ুন - যুক্তিবিদ্যা)

নিয়ান্ডারথাল ও ডেনিসোভান—আমাদের DNA-তে লুকিয়ে থাকা প্রাচীন আত্মীয়

আপনি যদি আফ্রিকার বাইরে জন্মগ্রহণকারী কোনো জনগোষ্ঠীর সদস্য হন, তাহলে আপনার শরীরে রয়েছে প্রাচীন মানব প্রজাতির DNA। গবেষণায় দেখা গেছে, আফ্রিকার বাইরের সকল মানুষের জিনোমের প্রায় ২.৫% আসে নিয়ান্ডারথাল (Neanderthal) থেকে। আর প্রশান্ত মহাসাগরীয় দ্বীপপুঞ্জ ও অস্ট্রেলিয়ার আদিবাসীদের ক্ষেত্রে আরও ৩% থেকে ৮% DNA আসে ডেনিসোভান (Denisovan) নামের আরেক প্রাচীন মানব প্রজাতি থেকে।

এই আন্তঃপ্রজননের ঘটনা ঘটেছিল প্রায় ৪৭,০০০ থেকে ৬৫,০০০ বছর আগে, যখন আধুনিক মানুষ (হোমো স্যাপিয়েন্স) আফ্রিকা থেকে বেরিয়ে ইউরোপ ও এশিয়ায় ছড়িয়ে পড়ছিল। সেখানে তারা নিয়ান্ডারথাল ও ডেনিসোভানদের মুখোমুখি হয় এবং তাদের সঙ্গে সন্তান উৎপাদন করে। এমনকি সাইবেরিয়ার ডেনিসোভা গুহায় এমন একটি কঙ্কাল পাওয়া গেছে, যার মা ছিলেন নিয়ান্ডারথাল এবং বাবা ছিলেন ডেনিসোভান।

এই প্রাচীন জিনগুলো আজও আমাদের শরীরে কাজ করে। ২০২৩ সালের ডিসেম্বরে প্রকাশিত এক গবেষণায় দেখা গেছে, নিয়ান্ডারথাল ও ডেনিসোভান থেকে পাওয়া জিনগুলো আধুনিক মানুষের দৈনন্দিন শারীরবৃত্তীয় ছন্দ ও ঘুমের অভ্যাসকে প্রভাবিত করে। অর্থাৎ, আপনার শরীরে আজও বয়ে চলেছে সেই প্রাচীন মানব প্রজাতির জিনগত ধারা।

CRISPR—জিন সম্পাদনার নতুন বিপ্লব

DNA আবিষ্কারের পর সবচেয়ে বড় বৈজ্ঞানিক বিপ্লব সম্ভবত CRISPR-Cas9 প্রযুক্তির উদ্ভাবন। এটি এমন এক আণবিক কাঁচি, যা দিয়ে বিজ্ঞানীরা DNA-র যেকোনো নির্দিষ্ট স্থান কেটে সম্পাদনা করতে পারেন।

২০২৫ সালে এই প্রযুক্তি আরও উন্নত হয়েছে। সায়েন্স জার্নাল CRISPR-ভিত্তিক কাস্টমাইজড জিন এডিটিংকে ২০২৫ সালের সেরা দশটি বৈজ্ঞানিক অগ্রগতির একটি হিসেবে স্বীকৃতি দিয়েছে, বিশেষ করে বিরল জিনগত রোগের চিকিৎসায় এর সাফল্যের জন্য।

ভারতের কলকাতার বোস ইনস্টিটিউটের বিজ্ঞানী ড. বাসুদেব মাজির নেতৃত্বে একদল গবেষক GlowCas9 নামে একটি বিশেষ CRISPR প্রোটিন তৈরি করেছেন, যা জিন সম্পাদনার সময় আলো বিকিরণ করে। এর ফলে বিজ্ঞানীরা বাস্তব সময়ে জিন সম্পাদনার প্রক্রিয়া পর্যবেক্ষণ করতে পারবেন। অন্যদিকে জার্মানির ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউটের গবেষকরা এমন একটি পদ্ধতি উদ্ভাবন করেছেন যা জিনোম এডিটিংয়ের দক্ষতা সাত গুণ পর্যন্ত বাড়িয়ে দিয়েছে এবং নির্ভুলভাবে সম্পাদিত কোষের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করেছে।

এছাড়া বিজ্ঞানীরা CRISPRoff ও CRISPRon নামে দুটি নতুন প্রযুক্তি উদ্ভাবন করেছেন, যা DNA-র ক্রম পরিবর্তন না করেও জিনের প্রকাশ নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। এই এপিজেনেটিক এডিটিং প্রযুক্তি ক্যান্সারের মতো জটিল রোগের চিকিৎসায় নতুন সম্ভাবনার দ্বার উন্মোচন করেছে।

ভবিষ্যতের DNA—কী অপেক্ষা করছে সামনে?

DNA গবেষণার ভবিষ্যৎ সত্যিই রোমাঞ্চকর। বিজ্ঞানীরা এখন DNA কম্পিউটিং নিয়ে কাজ করছেন, যেখানে সিলিকন চিপের বদলে DNA অণু ব্যবহার করে তথ্য সংরক্ষণ ও প্রক্রিয়াকরণ করা হবে। এক গ্রাম DNA-তে প্রায় ২১৫ পেটাবাইট (২১.৫ কোটি গিগাবাইট) তথ্য সংরক্ষণ করা সম্ভব, যা বর্তমানের সবচেয়ে উন্নত হার্ডড্রাইভের চেয়েও কয়েক হাজার গুণ বেশি।

এছাড়া জিন থেরাপি এখন আর বিজ্ঞান কল্পকাহিনী নয়। সিকেল সেল অ্যানিমিয়া, সিস্টিক ফাইব্রোসিস, হান্টিংটন রোগের মতো জিনগত ব্যাধিগুলোর চিকিৎসায় CRISPR প্রযুক্তি ইতিমধ্যেই ক্লিনিক্যাল ট্রায়ালে সফলতা দেখাচ্ছে।

প্রায় ৪০০ কোটি বছর আগে RNA-র সরল প্রতিলিপি থেকে শুরু করে আজকের CRISPR প্রযুক্তি পর্যন্ত, DNA-র যাত্রা আমাদের শেখায় একটি গভীর সত্য—এই পৃথিবীর সকল প্রাণী একই পরিবারের সদস্য। আপনার শরীরের প্রতিটি কোষে যে DNA বইছে, তার কিছু অংশ ব্যাকটেরিয়ার, কিছু অংশ নিয়ান্ডারথালের, আর কিছু অংশ সেই প্রথম RNA অণুর—যে অণু একদিন অজৈব রাসায়নিকের মিশ্রণ থেকে প্রাণের সূচনা করেছিল।

(জীবনের যাত্রা পর্ব-০১: কোষ)