কীভাবে এই সামুদ্রিক কীটটি সূর্যকিরণ থেকে মুংলো বলতে পারে | কোয়ান্টা ম্যাগাজিন

নেপলস উপসাগরে একটি গ্রীষ্মের রাতে, কৃমির দল সমুদ্রের ঘাস থেকে ঊর্ধ্বমুখী চাঁদের আলোতে জলের পৃষ্ঠের দিকে সাঁতার কাটছিল। কিছুক্ষণ আগে, প্রাণীরা একটি ভয়ঙ্কর যৌন রূপান্তর শুরু করেছিল: তাদের পাচনতন্ত্র শুকিয়ে গিয়েছিল, এবং তাদের সাঁতারের পেশীগুলি বৃদ্ধি পেয়েছিল, যখন তাদের শরীর ডিম বা শুক্রাণুতে ভরা ছিল। আঙ্গুলের দৈর্ঘ্যের প্রাণীগুলি, এখন যৌন কোষের পেশীবহুল ব্যাগের চেয়ে সামান্য বেশি, একযোগে পৃষ্ঠের দিকে ঝাঁপিয়ে পড়ে এবং কয়েক ঘন্টা ধরে, একটি উন্মত্ত বিবাহের নৃত্যে একে অপরকে প্রদক্ষিণ করে। তারা উপসাগরে অগণিত ডিম এবং শুক্রাণু ছেড়ে দেয় - এবং তারপরে কৃমির মৃত্যুতে চাঁদের আলোর ওয়াল্টজ শেষ হয়েছিল।

সামুদ্রিক ব্রিস্টল ওয়ার্ম প্লাটিনারিস ডুমেরিলি সঙ্গী করার শুধুমাত্র একটি সুযোগ পায়, তাই এর চূড়ান্ত নাচটি একা না হওয়াই ভালো। অনেক কীট একই সময়ে একত্রিত হয় তা নিশ্চিত করার জন্য, প্রজাতিটি তার প্রজনন সময়কে চাঁদের চক্রের সাথে সিঙ্ক্রোনাইজ করে।

একটি তলদেশের কীট কীভাবে বলতে পারে যখন চাঁদ তার উজ্জ্বলতম অবস্থানে থাকে? বিবর্তনের উত্তর হল একটি অণু দ্বারা একটি সুনির্দিষ্ট স্বর্গীয় ঘড়ির ক্ষত যা চাঁদের রশ্মি অনুভব করতে পারে এবং কৃমির প্রজনন জীবনকে চন্দ্র পর্যায়ের সাথে সিঙ্ক করতে পারে।

এই চাঁদনী অণুগুলির মধ্যে একটি কীভাবে কাজ করে তা কেউ কখনও দেখেনি। তবে সম্প্রতি প্রকাশিত এক গবেষণায় ড প্রকৃতি যোগাযোগ, জার্মানির গবেষকরা বিভিন্ন কাঠামো নির্ধারণ করে ব্রিস্টল ওয়ার্মে এমন একটি প্রোটিন অন্ধকারে এবং সূর্যের আলোতে গ্রহণ করে। তারা জৈব রাসায়নিক বিবরণও উন্মোচন করেছে যা ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করে যে প্রোটিন কীভাবে উজ্জ্বল সূর্যরশ্মি এবং নরম মুংলোর মধ্যে পার্থক্য করে।

এটি প্রথমবার যে বিজ্ঞানীরা চাঁদের পর্যায়গুলির সাথে একটি জৈবিক ঘড়ি সিঙ্ক করার জন্য দায়ী কোনও প্রোটিনের আণবিক গঠন নির্ধারণ করেছেন। জৈব রসায়নবিদ বলেন, "আমি অন্য একটি সিস্টেম সম্পর্কে সচেতন নই যা এই মাত্রার পরিশীলিততার সাথে দেখা হয়েছে" ব্রায়ান ক্রেন কর্নেল বিশ্ববিদ্যালয়ের, যিনি নতুন গবেষণায় জড়িত ছিলেন না।

এই ধরনের আবিষ্কারগুলি মানুষ সহ অনেক ধরণের প্রাণীর দেহতত্ত্বের সাথে প্রাসঙ্গিক হতে পারে। "আমাদের অন্য কোন উদাহরণ নেই যেখানে আমরা এই ধরনের আণবিক বিস্তারিতভাবে এই প্রক্রিয়াগুলি বুঝতে পারি," বলেন ইভা উলফ, জার্মানির জোহানেস গুটেনবার্গ ইউনিভার্সিটি অফ মেইঞ্জের একজন বায়োকেমিস্ট যিনি পেপারটির সহ-লেখকদের একজন। "এই অধ্যয়নগুলি আমাদের জানতে সাহায্য করে যে কীভাবে চাঁদের আলোর অসিলেটর এবং চাঁদের পর্যায়গুলির সাথে সিঙ্ক্রোনাইজেশন কাজ করতে পারে।"

যদিও আমরা আজ ভোরের প্রথম আলোর চেয়ে অ্যালার্ম ঘড়ির ঝলকানিতে প্রায়ই জেগে উঠি, তবুও আমাদের শরীর সূর্যের সাথে সময় রাখে। মানুষের মধ্যে, অন্যান্য অনেক প্রাণীর মতো, সার্কাডিয়ান ঘড়ি নামক অত্যাধুনিক জৈবিক টাইমপিসগুলি দেহের ছন্দকে সকাল এবং রাতের বিটগুলির সাথে সিঙ্ক করে। ক্রিপ্টোক্রোম প্রোটিন হল অনেক জীবের সার্কাডিয়ান ঘড়ির গুরুত্বপূর্ণ অংশ, হয় উদ্ভিদের মতো আলো অনুধাবন করে বা মানুষের মতো অন্যান্য প্রোটিনের সাথে সমন্বয় করে।

যদিও সূর্যের চেয়ে হাজার হাজার গুণ ক্ষীণ, চাঁদও নিয়মিত সময়সূচীতে পৃথিবীকে আলোকিত করে। একটি পূর্ণ চক্র, অমাবস্যা থেকে পূর্ণিমা এবং আবার ফিরে, 29.5 দিন স্থায়ী হয়। অনেক জীব, বিশেষ করে বিভিন্ন ধরণের সামুদ্রিক জীবন, এই চান্দ্র ক্যালেন্ডারকে একটি নির্ভরযোগ্য ঘড়ি হিসাবে ব্যবহার করে। প্রবাল, ঝিনুক, সামুদ্রিক কীট এবং এমনকি কিছু মাছ তাদের প্রজনন ক্রিয়াকলাপ চাঁদের পর্যায়গুলির সাথে মেলে বলে জানা যায়।

তাদের বৃত্তাকার ঘড়িগুলিকে সিঙ্ক আপ করার জন্য, জীবগুলিকে কোনো না কোনোভাবে চাঁদের আলো অনুধাবন করতে হবে এবং সূর্যের আলো থেকে এটিকে আলাদা করতে হবে, যা মূলত একই ধরনের আলো, শুধুমাত্র অনেক বেশি তীব্র। ঠিক কীভাবে কোষগুলি একটি চন্দ্র ক্যালেন্ডার রাখতে পরিচালনা করে — সূর্যালোক থেকে কেবল চাঁদের আলো নয়, একটি অমাবস্যা থেকে একটি পূর্ণিমাও নির্ণয় করা - এখনও অনেকাংশে রহস্যময়।

সম্প্রতি, বিজ্ঞানীরা ভাবতে শুরু করেছেন যে ক্রিপ্টোক্রোমগুলি চন্দ্র ঘড়িতে জড়িত হতে পারে, কারণ তারা সার্কাডিয়ান ছন্দে রয়েছে। 2007 সালে, বিজ্ঞানীরা খুঁজে পেয়েছেন নির্দিষ্ট প্রবালগুলিতে ইঙ্গিত, যা আলোর নিচে আরও সক্রিয়ভাবে ক্রিপ্টোক্রোম প্রোটিন প্রকাশ করে।

কয়েক বছর আগে, উলফ ক্রোনোবায়োলজিস্টের সাথে যোগ দিয়েছিলেন ক্রিস্টিন টেসমার-রাইবল ইউনিভার্সিটি অফ ভিয়েনার ম্যাক্স পেরুৎজ ল্যাবগুলি বৃদ্ধি পাবে P. dumerilii, যেহেতু এটি চাঁদের পর্যায়গুলির সাথে তার প্রজননকে সিঙ্ক করে। তারা প্রমাণ করেছে যে L-Cry নামক একটি আলোক-সংবেদনশীল ক্রিপ্টোক্রোম কৃমির চন্দ্রঘড়ির একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ। তাদের দলের কাজ, 2022 প্রকাশিত, দেখিয়েছেন যে প্রোটিন সূর্যের আলো, সেইসাথে চাঁদের আলো থেকে অন্ধকারকে আলাদা করতে পারে।

তবে, প্রোটিন কীভাবে কাজ করে তা পরিষ্কার ছিল না। প্রকৃতপক্ষে, জৈব রাসায়নিক স্তরে একটি জীবের সার্কালুনার ঘড়ি বোঝা যায় নি।

"এটি বেশ উপেক্ষা করা হয়েছে," উলফ বলেছেন। “সেই ছোটখাট চাঁদনী সংকেতকে গুরুত্বের সাথে নেওয়া হয়নি। এটি সর্বদা সূর্য বনাম অন্ধকার ছিল।"

এল-ক্রাই কীভাবে কাজ করে তা জানার জন্য, গবেষকরা আলোর সংস্পর্শে আসার সময় এর গঠন কীভাবে পরিবর্তিত হয় তা ক্যাপচার করতে চেয়েছিলেন। নেকড়ে কৃমি এল-ক্রাই প্রোটিনগুলি কোলোন বিশ্ববিদ্যালয়ে পাঠিয়েছে যাতে সেগুলিকে চিত্রিত করা যায় এলমার বেহরম্যানএর স্ট্রাকচারাল বায়োকেমিস্ট্রি ল্যাব, যা সংবেদনশীল, ক্ষণস্থায়ী প্রোটিনে বিশেষজ্ঞ। কিন্তু বেহরম্যানের অভিজ্ঞ দল বছরের পর বছর ধরে সংগ্রাম করে এল-ক্রাইকে তাদের ক্রায়ো-ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ দ্বারা চিত্রিত করার জন্য যথেষ্ট ভাল আচরণ করার জন্য।

তারা তখন এটি জানত না, কিন্তু আলো নমুনার মধ্যে লুকিয়ে ছিল। "সম্ভবত দেড় বছর ধরে, যখন আমরা ভেবেছিলাম আমরা অন্ধকারে কাজ করছি, তখন আমরা যথেষ্ট অন্ধকার ছিলাম না," বেহরম্যান বলেছিলেন। প্রতিটি দরজার ফাটল ঢেকে রাখার পর এবং কালো সিলিকন টেপ দিয়ে LED জ্বলজ্বল করার পরে, তারা অবশেষে একটি পরিষ্কার ছবি পেয়েছে।

অন্ধকারে, P. dumeriliiএর এল-ক্রাই প্রোটিনগুলি ডাইমার নামক আবদ্ধ জোড়া হিসাবে বন্ধুত্ব করে। যখন তারা তীব্র সূর্যালোকে আঘাত করে, তখন ডাইমারগুলি আবার দুটি মনোমারে বিভক্ত হয়ে যায়।

এটি যেভাবে আলোক-সংবেদনশীল ক্রিপ্টোক্রোমগুলি উদ্ভিদের অন্ধকার থেকে সূর্যের আলোকে বলে তার বিপরীত, ক্রেন বলেছেন। উদ্ভিদ ক্রিপ্টোক্রোমগুলি সূর্যের আলোতে গ্রুপ করে এবং অন্ধকারে ভেঙে যায়।

এল-ক্রাইয়ের চাঁদের আলোর রূপটি এই পরীক্ষাগুলিতে সরাসরি ধরা পড়েনি, তবে ডাইমার কাঠামোর নতুন বোঝাপড়া প্রকাশ করে যে কীভাবে এল-ক্রাই চাঁদের আলোকে সূর্যের আলো থেকে আলাদা করে। প্রোটিনের চাঁদের আলোর রূপটি কেবল অন্ধকার ডাইমার থেকে তৈরি করা যেতে পারে - মুক্ত-ভাসমান সূর্যালোক থেকে নয়। এটি ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করে যে কীভাবে কীটরা চাঁদের আলোর জন্য ভোর এবং সন্ধ্যার আবছা আলোকে ভুল করে এড়ায়।

যদিও এই অধ্যয়নটি একটি প্রাণীতে শুধুমাত্র একটি প্রোটিনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, মনে করার কারণ আছে যে এই চন্দ্রের সময় প্রক্রিয়াটি একটি বিবর্তনীয় গল্পের অংশ যা ব্রিসল ওয়ার্মের মর্মান্তিক চাঁদের রোম্যান্সের বাইরে চলে যায়। "এটি বেশ সম্ভব যে অন্যান্য ধরণের ক্রিপ্টোক্রোমগুলিও এই ধরণের প্রক্রিয়া ব্যবহার করে," ক্রেন বলেছিলেন।

অন্যান্য প্রাণীদের মাসিক প্রজনন চক্র রয়েছে, যদিও তারা অগত্যা সরাসরি চাঁদের সাথে যুক্ত নয়। আমরা মানুষের, উদাহরণস্বরূপ, একটি চক্র আছে যা চন্দ্র চক্রের সমান দৈর্ঘ্যের, টেসমার-রাইবল বলেছেন। "মাসিক চক্র, সংজ্ঞা অনুসারে, একটি মাসিক অসিলেটর।"

মানুষের মাসিক চক্র সুসংগত করার জন্য চাঁদের পর্যায়গুলির জন্য যে কোনও সম্ভাব্য ভূমিকা হল অত্যন্ত বিতর্কমূলক. তবুও, মাসিক, মাস এবং চাঁদ ব্যুৎপত্তিগত মূলের চেয়ে বেশি ভাগ করতে পারে। ব্রিস্টল ওয়ার্ম হরমোন যা চন্দ্রের পর্যায়গুলির সাথে সুসংগতি করে মানুষের মধ্যে ঘনিষ্ঠ কাজিন রয়েছে, টেসমার-রাইবল বলেছেন। "আমি মনে করি না এটা বলা খুব বেশি দূরের কথা যে কৃমি মানুষের মাসিক প্রজনন সময় [বোঝার] পথ প্রশস্ত করতে পারে।" সম্ভবত আমাদের আধুনিক 28-দিনের ছন্দগুলি হল বিবর্তনীয় অবশিষ্টাংশ, পুরানো সেলুলার ক্লকওয়ার্কের বিটগুলি থেকে একত্রিত যা কিছু অগভীর আদিম সাগরে, একসময় সামুদ্রিক কীটগুলিকে চাঁদের চক্রে সময় রাখতে সাহায্য করেছিল।

কোয়ান্টা আমাদের শ্রোতাদের আরও ভালভাবে পরিবেশন করার জন্য সমীক্ষার একটি সিরিজ পরিচালনা করছে। আমাদের নিন জীববিজ্ঞান পাঠক জরিপ এবং আপনি বিনামূল্যে জিততে প্রবেশ করা হবে কোয়ান্টা পণ্যদ্রব্য.