জীবপ্রযুক্তি

জীবপ্রযুক্তি কী: হাজার বছরের পুরোনো, আবার একদম নতুন

জীবপ্রযুক্তি (Biotechnology) হলো জীবিত কোষ, অণুজীব বা তাদের থেকে পাওয়া উপাদান ব্যবহার করে মানুষের প্রয়োজনীয় দ্রব্য উৎপাদন বা কোনো প্রক্রিয়াকে উন্নত করার প্রযুক্তি। শুনতে আধুনিক লাগলেও এর শিকড় বেশ পুরোনো। দুধ থেকে দই পাতা, ভাত থেকে পান্তা, ইস্ট দিয়ে রুটি ফোলানো বা ভিনেগার তৈরি সবই অণুজীবের কাজ, অর্থাৎ প্রাচীন জীবপ্রযুক্তি।

আধুনিক জীবপ্রযুক্তি আরও এক ধাপ এগিয়ে। এখানে বিজ্ঞানীরা সরাসরি কোষের ভেতরে ঢুকে DNA কাটছাঁট করেন, এক জীবের জিন আরেক জীবে বসান, কিংবা একটি পাতার ছোট টুকরো থেকে হাজার হাজার চারা জন্মান। এসএসসি পাঠ্যে এর দুটি প্রধান শাখা গুরুত্বপূর্ণ: টিস্যু কালচার এবং জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং।

টিস্যু কালচার: এক টুকরো থেকে পুরো গাছ

উদ্ভিদের কোনো অঙ্গ বা টিস্যুর ছোট অংশ জীবাণুমুক্ত অবস্থায়, পুষ্টি মাধ্যমে, নিয়ন্ত্রিত আলো ও তাপমাত্রায় রেখে নতুন চারা তৈরির কৌশলকে টিস্যু কালচার বলে। যে অংশটি কেটে নেওয়া হয় তাকে এক্সপ্লান্ট (explant) বলে; যেমন কাণ্ডের অগ্রভাগ, পাতা, মূলের টুকরো বা কক্ষমুকুল।

এটি সম্ভব হয় উদ্ভিদকোষের একটি অসাধারণ গুণের কারণে, যার নাম টটিপোটেন্সি (totipotency)। অর্থাৎ একটি জীবিত উদ্ভিদকোষের ভেতরে পুরো গাছ তৈরির সব তথ্য থাকে, আর সঠিক পরিবেশ পেলে সে আবার পূর্ণাঙ্গ উদ্ভিদে পরিণত হতে পারে। অস্ট্রীয় উদ্ভিদবিজ্ঞানী হ্যাবারল্যান্ড (Haberlandt) ১৯০২ সালে প্রথম এই ধারণা দেন।

• মাধ্যম: সাধারণত MS মাধ্যম (Murashige ও Skoog), যাতে খনিজ লবণ, সুক্রোজ, ভিটামিন, হরমোন (অক্সিন ও সাইটোকাইনিন) এবং জমাট বাঁধাতে অ্যাগার থাকে।
• অক্সিন ও সাইটোকাইনিনের অনুপাত ঠিক করে দেয় কোষ মূল বানাবে না কাণ্ড; সাইটোকাইনিন বেশি হলে কাণ্ড, অক্সিন বেশি হলে মূল তৈরিতে উৎসাহ পায়।

টিস্যু কালচারের ধাপগুলো

পুরো কাজটা জীবাণুমুক্ত না হলে ছত্রাক বা ব্যাকটেরিয়া মাধ্যম দখল করে নেয়। তাই প্রতিটি ধাপে সাবধানতা জরুরি।

• ১. মাতৃগাছ নির্বাচন: রোগমুক্ত, উন্নত গুণের গাছ বেছে নেওয়া।
• ২. মাধ্যম তৈরি ও জীবাণুমুক্ত করা: কালচার মাধ্যম অটোক্লেভে প্রায় 121 °C তাপমাত্রায় 15–20 মিনিট রাখা হয়।
• ৩. এক্সপ্লান্ট জীবাণুমুক্ত করে মাধ্যমে স্থাপন: লেমিনার এয়ার ফ্লো কেবিনেটের ভেতরে কাজ করা হয়।
• ৪. ক্যালাস সৃষ্টি: এক্সপ্লান্টের কোষ বিভাজিত হয়ে অবিন্যস্ত কোষপিণ্ড তৈরি করে, একে ক্যালাস বলে।
• ৫. মূল ও কাণ্ড সৃষ্টি: হরমোনের অনুপাত বদলে ক্যালাস থেকে কাণ্ড ও মূল জন্মানো হয়।
• ৬. চারা স্থানান্তর ও খাপ খাওয়ানো (hardening): চারাকে ধীরে ধীরে বাইরের পরিবেশে অভ্যস্ত করে মাটিতে লাগানো হয়।

টিস্যু কালচারের সুবিধা ও ব্যবহার

বীজ থেকে জন্মানো চারায় বাবা-মায়ের বৈশিষ্ট্য মিশে যায়, কিন্তু টিস্যু কালচারে প্রতিটি চারা মাতৃগাছের হুবহু কপি, অর্থাৎ ক্লোন। এটাই এর বড় শক্তি।

• অল্প জায়গায় অল্প সময়ে বিপুল সংখ্যক একই রকম চারা উৎপাদন।
• কাণ্ডের অগ্রভাগ (meristem) কালচার করে ভাইরাসমুক্ত চারা পাওয়া যায়; যেমন আলু ও কলা।
• যেসব গাছের বীজ হয় না বা বীজ থেকে চারা কঠিন, সেগুলোর বংশবৃদ্ধি; যেমন কলা, অর্কিড।
• বিলুপ্তপ্রায় উদ্ভিদ সংরক্ষণ এবং সারা বছর চারা উৎপাদন।
• বাংলাদেশে আলু, কলা, আনারস, অর্কিড, স্ট্রবেরি ইত্যাদির চারা টিস্যু কালচারে তৈরি হয়।

জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং ও রিকম্বিনেন্ট DNA

কোনো জীবের DNA থেকে কাঙ্ক্ষিত জিন কেটে আলাদা করে অন্য জীবের DNA-তে স্থাপন করে নতুন বৈশিষ্ট্যের জীব তৈরির কৌশলকে জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং বলে। দুই উৎসের DNA জোড়া লাগিয়ে যে নতুন DNA তৈরি হয় তাকে রিকম্বিনেন্ট DNA (rDNA) বলে। আর যে জীবে বাইরের জিন বসানো হয়, তাকে ট্রান্সজেনিক জীব বা GMO (Genetically Modified Organism) বলে।

এই কাজে কিছু বিশেষ হাতিয়ার লাগে। রেস্ট্রিকশন এনজাইম হলো আণবিক কাঁচি, যা DNA-র নির্দিষ্ট ক্রমে কাটে; যেমন EcoRI। লাইগেজ এনজাইম হলো আণবিক আঠা, যা কাটা টুকরো জোড়া দেয়। আর ভেক্টর হলো বাহক, যা জিনটিকে নতুন কোষে পৌঁছে দেয়; ব্যাকটেরিয়ার প্লাজমিড সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত ভেক্টর।

• প্লাজমিড: ব্যাকটেরিয়ার প্রধান ক্রোমোসোমের বাইরে থাকা ছোট, বৃত্তাকার, দ্বিসূত্রক DNA, যা নিজে নিজে প্রতিলিপি তৈরি করতে পারে।
• উদ্ভিদে জিন প্রবেশে Agrobacterium tumefaciens ব্যাকটেরিয়ার Ti প্লাজমিড বহুল ব্যবহৃত।

রিকম্বিনেন্ট DNA তৈরির ধাপ: ইনসুলিনের উদাহরণ

ডায়াবেটিস রোগীর জন্য দরকারি মানব ইনসুলিন এখন ব্যাকটেরিয়া দিয়েই তৈরি হয়। ১৯৮২ সালে প্রথম এভাবে তৈরি মানব ইনসুলিন অনুমোদন পায়। ধাপগুলো এরকম:

• ১. মানুষের কোষ থেকে ইনসুলিন তৈরির কাঙ্ক্ষিত জিন শনাক্ত করে রেস্ট্রিকশন এনজাইম দিয়ে কেটে আলাদা করা।
• ২. E. coli ব্যাকটেরিয়া থেকে প্লাজমিড বের করে একই রেস্ট্রিকশন এনজাইম দিয়ে কাটা, যাতে মিলে যাওয়ার মতো প্রান্ত (sticky end) তৈরি হয়।
• ৩. লাইগেজ এনজাইম দিয়ে জিনটি প্লাজমিডে জুড়ে রিকম্বিনেন্ট DNA তৈরি।
• ৪. রিকম্বিনেন্ট প্লাজমিড পোষক ব্যাকটেরিয়ায় প্রবেশ করানো (transformation)।
• ৫. ব্যাকটেরিয়া দ্রুত বিভাজিত হয়ে জিনের অসংখ্য কপি তৈরি করে এবং ইনসুলিন উৎপাদন করে; পরে তা আলাদা ও বিশুদ্ধ করা হয়।

কৃষি, চিকিৎসা ও পরিবেশে জীবপ্রযুক্তি

জীবপ্রযুক্তির প্রয়োগ এখন আমাদের খাবারের প্লেট থেকে হাসপাতাল পর্যন্ত ছড়িয়ে আছে।

• বিটি বেগুন: Bacillus thuringiensis ব্যাকটেরিয়ার Bt জিন বেগুনে বসানো হয়েছে, যা ডগা ও ফল ছিদ্রকারী পোকা প্রতিরোধী প্রোটিন তৈরি করে। বাংলাদেশ ২০১৩ সালে এর চাষ অনুমোদন দেয়, ফলে কীটনাশকের ব্যবহার কমেছে।
• গোল্ডেন রাইস: বিটা-ক্যারোটিন (ভিটামিন A-এর পূর্বসূরি) সমৃদ্ধ ধান, যার দানা হলুদাভ।
• চিকিৎসা: ইনসুলিন, মানব বৃদ্ধি হরমোন, ইন্টারফেরন, হেপাটাইটিস B-এর টিকা রিকম্বিনেন্ট পদ্ধতিতে তৈরি; জিন থেরাপিতে ত্রুটিপূর্ণ জিনের জায়গায় সুস্থ জিন বসানোর চেষ্টা চলে।
• পরিবেশ: জিন পরিবর্তিত ব্যাকটেরিয়া দিয়ে সমুদ্রে ছড়ানো তেল ভাঙানো ও দূষণ কমানো (bioremediation)।
• শিল্প: এনজাইম, অ্যালকোহল, জৈব জ্বালানি ও অ্যান্টিবায়োটিক উৎপাদন।

DNA টেস্ট ও ফিঙ্গারপ্রিন্টিং

অভিন্ন যমজ ছাড়া প্রত্যেক মানুষের DNA-র ক্রম অনন্য। DNA-র কিছু অংশে বারবার পুনরাবৃত্ত ক্রম থাকে, যার দৈর্ঘ্য মানুষভেদে আলাদা। রেস্ট্রিকশন এনজাইম দিয়ে DNA কেটে জেল ইলেকট্রোফোরেসিসে দৌড় করালে প্রত্যেকের জন্য আলাদা ব্যান্ডের নকশা পাওয়া যায়; একে DNA ফিঙ্গারপ্রিন্টিং বলে। অল্প নমুনা থেকে DNA-র বহু কপি বানাতে PCR (Polymerase Chain Reaction) ব্যবহার করা হয়।

রক্ত, চুলের গোড়া, লালা বা ত্বকের কোষ থেকেই DNA পাওয়া যায়। এই পদ্ধতি অপরাধী শনাক্তকরণ, পিতৃত্ব-মাতৃত্ব নির্ণয়, দুর্ঘটনায় মৃত ব্যক্তির পরিচয় শনাক্ত এবং বংশগত রোগ নির্ণয়ে ব্যবহৃত হয়।

সুবিধার পাশাপাশি সতর্কতা: জীবনিরাপত্তা ও নৈতিকতা

যে কোনো শক্তিশালী প্রযুক্তির মতো জীবপ্রযুক্তিরও সম্ভাব্য ঝুঁকি আছে। জিন পরিবর্তিত ফসলের জিন বুনো আত্মীয় উদ্ভিদে ছড়িয়ে পড়তে পারে, জীববৈচিত্র্যে প্রভাব পড়তে পারে, কিছু মানুষের অ্যালার্জির প্রশ্ন ওঠে। মানুষের জিন নিয়ে কাজের ক্ষেত্রে নৈতিক প্রশ্নও বড়।

তাই প্রতিটি GMO ছাড়ার আগে কঠোর পরীক্ষা ও সরকারি অনুমোদন লাগে। আন্তর্জাতিকভাবে কার্টাহেনা প্রটোকল (জীবনিরাপত্তা চুক্তি) এবং বাংলাদেশে জাতীয় জীবনিরাপত্তা নির্দেশিকা এই বিষয়গুলো নিয়ন্ত্রণ করে। বিজ্ঞানকে কাজে লাগাতে হবে দায়িত্বের সাথে।

বহুনির্বাচনী প্রশ্ন (MCQ)

1. ১. উদ্ভিদকোষ থেকে পূর্ণাঙ্গ উদ্ভিদ সৃষ্টির ক্ষমতাকে কী বলে?

   • ক) ক্যালাস
   • খ) টটিপোটেন্সি
   • গ) ট্রান্সফরমেশন
   • ঘ) ক্লোনিং
   উত্তর দেখো

   উত্তর: খ) টটিপোটেন্সি — একটি জীবিত উদ্ভিদকোষের পূর্ণ উদ্ভিদ তৈরির সুপ্ত ক্ষমতাকে টটিপোটেন্সি বলে।

2. ২. টিস্যু কালচারে এক্সপ্লান্ট থেকে সৃষ্ট অবিন্যস্ত কোষপিণ্ডকে কী বলে?

   • ক) ক্যালাস
   • খ) ভেক্টর
   • গ) প্লাজমিড
   • ঘ) মেরিস্টেম
   উত্তর দেখো

   উত্তর: ক) ক্যালাস — এক্সপ্লান্টের কোষ বিভাজনে তৈরি অবিন্যস্ত কোষগুচ্ছই ক্যালাস।

3. ৩. DNA কাটার জন্য কোন এনজাইম ব্যবহৃত হয়?

   • ক) লাইগেজ
   • খ) অ্যামাইলেজ
   • গ) রেস্ট্রিকশন এনজাইম
   • ঘ) পেপসিন
   উত্তর দেখো

   উত্তর: গ) রেস্ট্রিকশন এনজাইম — রেস্ট্রিকশন এনজাইম DNA-র নির্দিষ্ট ক্রমে কাটে, তাই একে আণবিক কাঁচি বলা হয়।

4. ৪. কাটা DNA টুকরো জোড়া লাগায় কোন এনজাইম?

   • ক) লাইগেজ
   • খ) EcoRI
   • গ) লাইপেজ
   • ঘ) ট্রিপসিন
   উত্তর দেখো

   উত্তর: ক) লাইগেজ — লাইগেজ এনজাইম DNA খণ্ডের মধ্যে বন্ধন তৈরি করে জোড়া দেয়।

5. ৫. প্লাজমিড সাধারণত কোথায় পাওয়া যায়?

   • ক) মানুষের নিউক্লিয়াসে
   • খ) ব্যাকটেরিয়ার সাইটোপ্লাজমে
   • গ) উদ্ভিদের কোষপ্রাচীরে
   • ঘ) ভাইরাসের আবরণে
   উত্তর দেখো

   উত্তর: খ) ব্যাকটেরিয়ার সাইটোপ্লাজমে — প্লাজমিড ব্যাকটেরিয়ার প্রধান ক্রোমোসোমের বাইরে সাইটোপ্লাজমে থাকা ছোট বৃত্তাকার DNA।

6. ৬. বিটি বেগুনে কোন জীবের জিন স্থাপন করা হয়েছে?

   • ক) Escherichia coli
   • খ) Agrobacterium tumefaciens
   • গ) Bacillus thuringiensis
   • ঘ) Saccharomyces cerevisiae
   উত্তর দেখো

   উত্তর: গ) Bacillus thuringiensis — Bt নামটি এসেছে Bacillus thuringiensis থেকে; এর জিন পোকা প্রতিরোধী প্রোটিন তৈরি করে।

7. ৭. টিস্যু কালচারে কাণ্ড সৃষ্টিতে কোন হরমোন বেশি দিলে উৎসাহ পায়?

   • ক) অক্সিন
   • খ) সাইটোকাইনিন
   • গ) ইথিলিন
   • ঘ) অ্যাবসিসিক অ্যাসিড
   উত্তর দেখো

   উত্তর: খ) সাইটোকাইনিন — সাইটোকাইনিনের অনুপাত বেশি হলে কাণ্ড, আর অক্সিন বেশি হলে মূল সৃষ্টি উৎসাহিত হয়।

8. ৮. অল্প নমুনা থেকে DNA-র অসংখ্য কপি তৈরির পদ্ধতি কোনটি?

   • ক) PCR
   • খ) অটোক্লেভ
   • গ) ক্যালাস কালচার
   • ঘ) হাইব্রিডাইজেশন
   উত্তর দেখো

   উত্তর: ক) PCR — PCR বা Polymerase Chain Reaction দিয়ে নির্দিষ্ট DNA অংশের বহু কপি তৈরি করা যায়।

সৃজনশীল প্রশ্ন

প্রশ্ন ও উত্তর

আরও পড়ো

• /ssc/biology/kosh bibhajon
• /ssc/biology/jibonishokti
• /lab
• rice makes you sleepy