আংশিকভাবে সিন্থেটিক মস ডিজাইনার জিনোম সহ গাছপালাগুলির জন্য পথ তৈরি করে

কৃত্রিম জীববিদ্যা ইতিমধ্যে জীবন পুনর্লিখন করা হয়.

2023 সালের শেষের দিকে, বিজ্ঞানীরা প্রকাশিত খামির কোষ তাদের অর্ধেক জেনেটিক ব্লুপ্রিন্ট কৃত্রিম ডিএনএ দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছে। এটি একটি "জলপ্রবাহ" একটি মুহূর্ত ছিল 18 বছরের দীর্ঘ প্রকল্প প্রতিটি খামির ক্রোমোজোমের বিকল্প সংস্করণ ডিজাইন করতে। সাড়ে সাতটি কৃত্রিম ক্রোমোজোম থাকা সত্ত্বেও, কোষগুলি পুনরুত্পাদন এবং উন্নতি লাভ করে।

একটি নতুন গবেষণা ডিজাইনার গাছপালা আমাদের বিবর্তনীয় সিঁড়ি উপরে নিয়ে যায়.

SynMoss নামক একটি প্রকল্পের জন্য, চীনের একটি দল এক ধরনের শ্যাওলায় একটি একক ক্রোমোজোমের অংশ পুনরায় ডিজাইন করেছে। ফলস্বরূপ আংশিক-সিন্থেটিক উদ্ভিদটি স্বাভাবিকভাবে বেড়ে ওঠে এবং স্পোর তৈরি করে, এটি একটি আংশিক কৃত্রিম ক্রোমোজোম বহন করার জন্য একাধিক কোষ সহ প্রথম জীবিত জিনিসগুলির মধ্যে একটি করে তোলে।

সিন্থেটিক ইস্টের তুলনায় উদ্ভিদের ক্রোমোজোমের কাস্টম পরিবর্তন তুলনামূলকভাবে ছোট। তবে এটি উচ্চ-স্তরের জীবের জিনোমগুলিকে সম্পূর্ণরূপে পুনরায় ডিজাইন করার দিকে একটি পদক্ষেপ।

সঙ্গে একটি সাক্ষাত্কারে বিজ্ঞান, ইম্পেরিয়াল কলেজ লন্ডনের সিন্থেটিক বায়োলজিস্ট ডঃ টম এলিস বলেছেন যে এটি "লোকদের জন্য একটি জাগরণ কল যারা মনে করে যে সিন্থেটিক জিনোমগুলি শুধুমাত্র জীবাণুর জন্য।"

আপগ্রেডিং জীবন

জীবনকে নতুন করে লেখার প্রচেষ্টা শুধুমাত্র বৈজ্ঞানিক কৌতূহল মেটানোর জন্য নয়।

ডিএনএ-এর সাথে টেঙ্কারিং আমাদের বিবর্তনীয় ইতিহাসের পাঠোদ্ধার করতে এবং ডিএনএর সমালোচনামূলক প্রসারণকে চিহ্নিত করতে সাহায্য করতে পারে যা ক্রোমোজোমগুলিকে স্থিতিশীল রাখে বা রোগ সৃষ্টি করে। পরীক্ষাগুলি আমাদের ডিএনএর "ডার্ক ম্যাটার" আরও ভালভাবে বুঝতে সাহায্য করতে পারে। জিনোম জুড়ে ছড়িয়ে থাকা, রহস্যময় সিকোয়েন্স যা প্রোটিনকে এনকোড করে না তা দীর্ঘকাল ধরে বিজ্ঞানীদের বিভ্রান্ত করেছে: তারা কি দরকারী নাকি বিবর্তনের অবশিষ্টাংশ?

কৃত্রিম জীবগুলি জীবন্ত জিনিসগুলিকে প্রকৌশলী করা সহজ করে তোলে। উদাহরণস্বরূপ, ব্যাকটেরিয়া এবং খামির ইতিমধ্যেই বিয়ার তৈরি করতে এবং ইনসুলিনের মতো জীবন রক্ষাকারী ওষুধ পাম্প করতে ব্যবহৃত হয়। জিনোমের কিছু অংশ যোগ, স্যুইচ বা মুছে ফেলার মাধ্যমে, এই কোষগুলিকে নতুন ক্ষমতা দেওয়া সম্ভব।

সাম্প্রতিক এক গবেষণায়, উদাহরণস্বরূপ, গবেষকরা প্রকৃতিতে দেখা যায় না এমন অ্যামিনো অ্যাসিড বিল্ডিং ব্লক ব্যবহার করে প্রোটিন সংশ্লেষণ করার জন্য ব্যাকটেরিয়াকে পুনরায় প্রোগ্রাম করেছেন। অন্য গবেষণায় দেখা গেছে, একটি দল ব্যাকটেরিয়াকে প্লাস্টিক-চমপিং টার্মিনেটরে পরিণত করেছে যা প্লাস্টিক বর্জ্যকে দরকারী পদার্থে পুনর্ব্যবহার করে।

চিত্তাকর্ষক হলেও, ব্যাকটেরিয়া আমাদের থেকে ভিন্ন কোষ দিয়ে তৈরি—তাদের জিনগত উপাদান চারপাশে ভেসে বেড়ায়, যার ফলে তাদের পুনর্ব্যবহার করা সম্ভাব্যভাবে সহজ হয়।

সার্জারির সিন্থেটিক ইস্ট প্রকল্প একটি যুগান্তকারী ছিল. ব্যাকটেরিয়া থেকে ভিন্ন, খামির একটি ইউক্যারিওটিক কোষ। গাছপালা, প্রাণী এবং মানুষ সবাই এই বিভাগে পড়ে। আমাদের ডিএনএ নিউক্লিয়াস নামক একটি বাদামের মতো বুদবুদের ভিতরে সুরক্ষিত, যা কৃত্রিম জীববিজ্ঞানীদের জন্য খামচি করা আরও চ্যালেঞ্জিং করে তোলে।

এবং যতদূর ইউক্যারিওটস যায়, গাছপালা খামিরের চেয়ে হেরফের করা কঠিন - একটি একক-কোষ জীব - কারণ তাদের মধ্যে একাধিক কোষ রয়েছে যা বৃদ্ধি এবং প্রজননকে সমন্বয় করে। প্রতিটি কোষ কীভাবে কাজ করে এবং ফলস্বরূপ, উদ্ভিদের স্বাস্থ্যকে প্রভাবিত করে তার উপর নির্ভর করে ক্রোমোসোমাল পরিবর্তনগুলি ভিন্নভাবে খেলতে পারে।

"বহুকোষী জীবের জিনোম সংশ্লেষণ অজানা অঞ্চল থেকে যায়," দলটি তাদের গবেষণাপত্রে লিখেছিল।

ধীর গতির এবং অবিচলিত

স্ক্র্যাচ থেকে সম্পূর্ণ নতুন জিনোম তৈরি করার পরিবর্তে, দলটি বিদ্যমান শ্যাওলা জিনোমের সাথে টিঙ্কার করেছে।

এই সবুজ ফাজটি ল্যাবে ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে। একটি প্রাথমিক বিশ্লেষণ শ্যাওলা জিনোমের মধ্যে 35,000 সম্ভাব্য জিন রয়েছে - একটি উদ্ভিদের জন্য আকর্ষণীয়ভাবে জটিল। এর সমস্ত 26টি ক্রোমোজোম সম্পূর্ণরূপে অনুক্রম করা হয়েছে।

এই কারণে, উদ্ভিদটি একটি "বিবর্তনীয় উন্নয়নমূলক এবং কোষের জৈবিক গবেষণায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত মডেল," দল লিখেছে।

মস জিনগুলি সহজেই পরিবেশগত পরিবর্তনের সাথে খাপ খাইয়ে নেয়, বিশেষ করে যেগুলি সূর্যালোক থেকে ডিএনএ ক্ষতি মেরামত করে। অন্যান্য উদ্ভিদের তুলনায় - যেমন থ্যাল ক্রেস, আরেকটি মডেল জীববিজ্ঞানীরা সমর্থন করেন - শ্যাওলা বড় ডিএনএ পরিবর্তন সহ্য করার এবং দ্রুত পুনরুত্পাদন করার অন্তর্নির্মিত ক্ষমতা রাখে। জিনোম পুনরায় লেখার সময় উভয় দিকই "প্রয়োজনীয়", দলটি ব্যাখ্যা করেছে।

আরেকটি সুবিধা? শ্যাওলা একক কোষ থেকে পূর্ণাঙ্গ উদ্ভিদে পরিণত হতে পারে। এই ক্ষমতা সিন্থেটিক জীববিজ্ঞানীদের জন্য একটি স্বপ্নের দৃশ্য কারণ শুধুমাত্র একটি কোষে জিন বা ক্রোমোজোম পরিবর্তন করা একটি সম্পূর্ণ জীবকে সম্ভাব্যভাবে পরিবর্তন করতে পারে।

আমাদের নিজস্ব মত, উদ্ভিদ ক্রোমোজোম দুটি ক্রস করা বাহু সহ একটি "X" এর মত দেখায়। এই গবেষণার জন্য, দলটি উদ্ভিদের সবচেয়ে ছোট ক্রোমোজোম বাহুটি-ক্রোমোজোম 18 পুনর্লিখন করার সিদ্ধান্ত নিয়েছে। এটি তখনও একটি বিশাল প্রকল্প ছিল। পূর্বে, বৃহত্তম প্রতিস্থাপন ছিল প্রায় 5,000 ডিএনএ অক্ষর; নতুন গবেষণায় 68,000 টিরও বেশি অক্ষর প্রতিস্থাপন করা দরকার।

"পুনরায় ডিজাইন করা বড় সিন্থেটিক টুকরাগুলির সাথে প্রাকৃতিক ডিএনএ ক্রম প্রতিস্থাপন করা একটি শক্তিশালী প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করেছে," দল লিখেছে।

তারা বিভক্ত ও জয়ী হওয়ার কৌশল নিয়েছে। ক্রোমোজোম বাহুর একটি একক ডিএনএ "মেগা-খণ্ড" এ একত্রিত করার আগে তারা প্রথমে সিন্থেটিক ডিএনএর মাঝারি আকারের খণ্ডগুলি ডিজাইন করেছিল।

নতুন ডিজাইন করা ক্রোমোজোমে বেশ কিছু উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন ছিল। এটি ট্রান্সপোসন বা "জাম্পিং জিন" থেকে ছিনিয়ে নেওয়া হয়েছিল। এই ডিএনএ ব্লকগুলি জিনোমের চারপাশে ঘোরাফেরা করে, এবং বিজ্ঞানীরা এখনও বিতর্ক করছেন যে তারা স্বাভাবিক জৈবিক ক্রিয়াকলাপের জন্য প্রয়োজনীয় নাকি তারা রোগে অবদান রাখে। দলটি ক্রোমোজোমে কৃত্রিম হিসাবে চিহ্নিত করার জন্য ডিএনএ "ট্যাগ" যুক্ত করেছে এবং এটি কীভাবে নির্দিষ্ট প্রোটিনের উত্পাদন নিয়ন্ত্রণ করে তাতে পরিবর্তন করেছে।

সামগ্রিকভাবে, পরিবর্তনগুলি ক্রোমোজোমের আকার প্রায় 56 শতাংশ হ্রাস করেছে। শ্যাওলা কোষে ডিজাইনার ক্রোমোজোম ঢোকানোর পরে, দলটি তাদের প্রাপ্তবয়স্ক উদ্ভিদে লালনপালন করে।

একটি অর্ধ-সিন্থেটিক ব্লসম

এমনকি একটি ভারীভাবে সম্পাদিত জিনোম সহ, সিন্থেটিক মস আশ্চর্যজনকভাবে স্বাভাবিক ছিল। গাছপালা সহজেই একাধিক শাখাসহ পাতাযুক্ত ঝোপে পরিণত হয় এবং শেষ পর্যন্ত স্পোর উৎপন্ন হয়। সমস্ত প্রজনন কাঠামো বন্যের মতোই ছিল, যা প্রস্তাব করে যে অর্ধ-সিন্থেটিক উদ্ভিদের একটি স্বাভাবিক জীবনচক্র ছিল এবং সম্ভাব্যভাবে প্রজনন করতে পারে।

গাছপালাও অত্যন্ত নোনতা পরিবেশের বিরুদ্ধে তাদের স্থিতিস্থাপকতা বজায় রেখেছিল - একটি দরকারী অভিযোজন তাদের প্রাকৃতিক প্রতিরূপগুলিতেও দেখা যায়।

কিন্তু সিন্থেটিক শ্যাওলাতে কিছু অপ্রত্যাশিত এপিজেনেটিক ব্যঙ্গ ছিল। এপিজেনেটিক্স হল কোষ কীভাবে জিন চালু বা বন্ধ করে তার বিজ্ঞান। ক্রোমোজোমের সিন্থেটিক অংশে স্বাভাবিকের চেয়ে বেশি সক্রিয় জিন সহ প্রাকৃতিক শ্যাওলার তুলনায় একটি ভিন্ন এপিজেনেটিক প্রোফাইল ছিল। দলের মতে এটি সম্ভাব্য ক্ষতিকারক হতে পারে।

শ্যাওলাটি ট্রান্সপোসন সহ ডিএনএর "ডার্ক ম্যাটার" সম্পর্কে সম্ভাব্য অন্তর্দৃষ্টিও দেয়। এই জাম্পিং জিনগুলি মুছে ফেলা আংশিকভাবে কৃত্রিম উদ্ভিদের ক্ষতি করে বলে মনে হয় না, পরামর্শ দেয় যে তারা তাদের স্বাস্থ্যের জন্য অপরিহার্য নয়।

আরো কার্যত, ফলাফল হতে পারে বায়োটেকনোলজির প্রচেষ্টা বাড়ান শ্যাওলা ব্যবহার করে বিস্তৃত থেরাপিউটিক প্রোটিন তৈরি করা, যার মধ্যে হৃদরোগের বিরুদ্ধে লড়াই করা, ক্ষত নিরাময় করা বা স্ট্রোকের চিকিৎসা করা। মস ইতিমধ্যেই চিকিৎসা ওষুধ সংশ্লেষণ করতে ব্যবহৃত হয়। একটি আংশিক ডিজাইনার জিনোম তার বিপাক পরিবর্তন করতে পারে, সংক্রমণের বিরুদ্ধে এর স্থিতিস্থাপকতা বাড়াতে পারে এবং ফলন বাড়াতে পারে।

পরবর্তী ধাপ হল ক্রোমোজোম 18 এর ছোট হাতের সম্পূর্ণটি সিন্থেটিক সিকোয়েন্স দিয়ে প্রতিস্থাপন করা। তারা 10 বছরের মধ্যে একটি সম্পূর্ণ সিন্থেটিক মস জিনোম তৈরি করার লক্ষ্য রাখছে।

এটা একটা উচ্চাভিলাষী লক্ষ্য। খামির জিনোমের তুলনায়, যা 18 বছর সময় নিয়েছে এবং এটির অর্ধেক পুনর্লিখন করতে একটি বিশ্বব্যাপী সহযোগিতা, মস জিনোম 40 গুণ বড়। কিন্তু ক্রমবর্ধমান দক্ষ এবং সস্তা ডিএনএ রিডিং এবং সংশ্লেষণ প্রযুক্তির সাথে, লক্ষ্যটি নাগালের বাইরে নয়।

অনুরূপ কৌশলগুলি উদ্ভিদ থেকে প্রাণী পর্যন্ত ব্যাকটেরিয়া এবং খামিরের বাইরে জীবের ক্রোমোজোমগুলিকে পুনরায় ডিজাইন করতে অন্যান্য প্রকল্পগুলিকে অনুপ্রাণিত করতে পারে।

চিত্র ক্রেডিট: পাইরেক্স / উইকিমিডিয়া কমন্স

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://singularityhub.com/2024/02/08/partially-synthetic-moss-paves-the-way-for-plants-with-designer-genomes/