কোয়ান্টাম বায়োলজি জীবন কীভাবে কাজ করে সে সম্পর্কে আমাদের বোঝার বিপ্লব ঘটাতে পারে

আঘাত এবং রোগের চিকিৎসার জন্য আপনার নিজের কোষের কার্যকলাপ নিয়ন্ত্রণ করতে আপনার সেল ফোন ব্যবহার করে কল্পনা করুন। এটি একটি অত্যধিক আশাবাদী বিজ্ঞান কথাসাহিত্য লেখকের কল্পনা থেকে কিছু মত শোনাচ্ছে. কিন্তু কোয়ান্টাম বায়োলজির উদীয়মান ক্ষেত্রের মাধ্যমে এটি একদিন একটি সম্ভাবনা হতে পারে।

বিগত কয়েক দশক ধরে, বিজ্ঞানীরা ক্রমবর্ধমান ছোট স্কেলে জৈবিক সিস্টেম বোঝার এবং পরিচালনা করার ক্ষেত্রে অবিশ্বাস্য অগ্রগতি করেছেন, প্রোটিন ফোল্ডিং থেকে জীনতত্ত্ব প্রকৌশলী. এবং তবুও, কোয়ান্টাম প্রভাব কতটা জীবন্ত ব্যবস্থাকে প্রভাবিত করে তা খুব কমই বোঝা যায়।

কোয়ান্টাম প্রভাবগুলি এমন ঘটনা যা পরমাণু এবং অণুর মধ্যে ঘটে যা শাস্ত্রীয় পদার্থবিজ্ঞান দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায় না। এটি এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে পরিচিত যে ধ্রুপদী বলবিদ্যার নিয়ম, যেমন নিউটনের গতির সূত্র, পারমাণবিক স্কেল এ ভেঙ্গে. পরিবর্তে, ক্ষুদ্র বস্তুগুলি পরিচিত আইনের একটি ভিন্ন সেট অনুযায়ী আচরণ করে কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞান.

মানুষের জন্য, যারা কেবলমাত্র ম্যাক্রোস্কোপিক জগতকে উপলব্ধি করতে পারে, বা খালি চোখে যা দেখা যায়, কোয়ান্টাম মেকানিক্স বিপরীতমুখী এবং কিছুটা জাদুকর বলে মনে হতে পারে। কোয়ান্টাম জগতে আপনি যা আশা করতে পারেন না, যেমন ইলেকট্রন "টানেলিং" মাধ্যমে ক্ষুদ্র শক্তির প্রতিবন্ধকতা এবং অপর দিকে অক্ষত অবস্থায় উপস্থিত হওয়া, বা একই সময়ে দুটি ভিন্ন স্থানে থাকা সুপারপজিশন নামক ঘটনা.

আমি একটি হিসাবে প্রশিক্ষিত হয় কোয়ান্টাম ইঞ্জিনিয়ার. কোয়ান্টাম মেকানিক্সে গবেষণা সাধারণত প্রযুক্তির দিকে পরিচালিত হয়। যাইহোক, এবং কিছুটা আশ্চর্যজনকভাবে, ক্রমবর্ধমান প্রমাণ রয়েছে যে প্রকৃতি - কোটি কোটি বছরের অনুশীলন সহ একজন প্রকৌশলী - শিখেছে কিভাবে সর্বোত্তমভাবে কাজ করতে কোয়ান্টাম মেকানিক্স ব্যবহার করুন. যদি এটি সত্যিই সত্য হয়, তাহলে এর অর্থ হল জীববিদ্যা সম্পর্কে আমাদের বোঝার আমূল অসম্পূর্ণ। এর মানে হল যে আমরা জৈবিক পদার্থের কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যবহার করে সম্ভবত শারীরবৃত্তীয় প্রক্রিয়াগুলি নিয়ন্ত্রণ করতে পারি।

জীববিজ্ঞানে কোয়ান্টামনেস সম্ভবত বাস্তব

গবেষকরা উন্নত প্রযুক্তি তৈরির জন্য কোয়ান্টাম ঘটনাকে ম্যানিপুলেট করতে পারেন। আসলে, আপনি ইতিমধ্যে একটি বাস কোয়ান্টাম চালিত বিশ্ব: লেজার পয়েন্টার থেকে জিপিএস, ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স ইমেজিং এবং আপনার কম্পিউটারে ট্রানজিস্টর—এই সমস্ত প্রযুক্তি কোয়ান্টাম প্রভাবের উপর নির্ভর করে।

সাধারণভাবে, কোয়ান্টাম প্রভাব শুধুমাত্র খুব ছোট দৈর্ঘ্য এবং ভর স্কেলে প্রকাশ পায়, অথবা যখন তাপমাত্রা পরম শূন্যের কাছাকাছি চলে আসে। কারণ পরমাণু এবং অণুর মতো কোয়ান্টাম বস্তু তাদের "পরিমাণতা" হারান যখন তারা অনিয়ন্ত্রিতভাবে একে অপরের সাথে এবং তাদের পরিবেশের সাথে যোগাযোগ করে। অন্য কথায়, কোয়ান্টাম বস্তুর একটি ম্যাক্রোস্কোপিক সংগ্রহ ক্লাসিক্যাল মেকানিক্সের আইন দ্বারা আরও ভালভাবে বর্ণনা করা হয়। কোয়ান্টাম শুরু হয় সবকিছু ধ্রুপদী মরে. উদাহরণ স্বরূপ, একটি ইলেক্ট্রনকে একই সময়ে দুটি জায়গায় থাকতে ব্যবহার করা যেতে পারে, কিন্তু এটি অল্প সময়ের পরে শুধুমাত্র একটি জায়গায় শেষ হবে - ঠিক যা ক্লাসিকভাবে প্রত্যাশিত হবে।

একটি জটিল, কোলাহলপূর্ণ জৈবিক ব্যবস্থায়, এইভাবে এটি প্রত্যাশিত যে বেশিরভাগ কোয়ান্টাম প্রভাবগুলি দ্রুত অদৃশ্য হয়ে যাবে, যাকে পদার্থবিজ্ঞানী এরউইন শ্রোডিঙ্গার বলেছেন "ঘরের উষ্ণ, ভেজা পরিবেশ" বেশিরভাগ পদার্থবিদদের কাছে, এই সত্যটি যে জীবন্ত বিশ্ব উচ্চ তাপমাত্রায় এবং জটিল পরিবেশে কাজ করে তা বোঝায় যে জীববিজ্ঞান শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যা দ্বারা পর্যাপ্ত এবং সম্পূর্ণরূপে বর্ণনা করা যেতে পারে: কোন মজার বাধা অতিক্রম করা যায় না, একই সাথে একাধিক স্থানে থাকা নয়।

তবে রসায়নবিদরা দীর্ঘদিন ধরে ভিন্নমত পোষণ করেছেন। ঘরের তাপমাত্রায় মৌলিক রাসায়নিক বিক্রিয়া নিয়ে গবেষণা দ্ব্যর্থহীনভাবে তা দেখায় জৈব অণুর মধ্যে ঘটছে প্রক্রিয়া প্রোটিন এবং জেনেটিক উপাদানের মত কোয়ান্টাম প্রভাবের ফলাফল। গুরুত্বপূর্ণভাবে, এই ধরনের ন্যানোস্কোপিক, স্বল্পস্থায়ী কোয়ান্টাম প্রভাবগুলি কিছু ম্যাক্রোস্কোপিক শারীরবৃত্তীয় প্রক্রিয়া চালানোর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যা জীববিজ্ঞানীরা জীবিত কোষ এবং জীবগুলিতে পরিমাপ করেছেন। গবেষণা পরামর্শ দেয় যে কোয়ান্টাম প্রভাব জৈবিক ফাংশন প্রভাবিত করে, সহ এনজাইম কার্যকলাপ নিয়ন্ত্রণ, চৌম্বক ক্ষেত্র সংবেদনশীল, কোষ বিপাক, এবং জৈব অণুতে ইলেকট্রন পরিবহন.

কিভাবে কোয়ান্টাম জীববিদ্যা অধ্যয়ন

সূক্ষ্ম কোয়ান্টাম প্রভাব জৈবিক প্রক্রিয়াগুলিকে পরিবর্তন করতে পারে এমন উত্তেজনাপূর্ণ সম্ভাবনা বিজ্ঞানীদের জন্য একটি উত্তেজনাপূর্ণ সীমান্ত এবং একটি চ্যালেঞ্জ উভয়ই উপস্থাপন করে। জীববিজ্ঞানে কোয়ান্টাম যান্ত্রিক প্রভাবগুলি অধ্যয়ন করার জন্য এমন সরঞ্জামগুলির প্রয়োজন যা স্বল্প সময়ের স্কেল, ছোট দৈর্ঘ্যের স্কেল এবং কোয়ান্টাম অবস্থার সূক্ষ্ম পার্থক্যগুলি পরিমাপ করতে পারে যা শারীরবৃত্তীয় পরিবর্তনের জন্ম দেয়—সবই একটি ঐতিহ্যগত ভেজা ল্যাব পরিবেশের মধ্যে সংহত।

আমার কাজ, আমি ইলেক্ট্রনের মতো ছোট জিনিসের কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্য অধ্যয়ন এবং নিয়ন্ত্রণ করার জন্য যন্ত্র তৈরি করি। ইলেকট্রনের যেভাবে ভর এবং চার্জ আছে, তাদেরও a আছে স্পিন নামক কোয়ান্টাম সম্পত্তি. স্পিন সংজ্ঞায়িত করে যে কীভাবে ইলেকট্রন একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে যোগাযোগ করে, একইভাবে চার্জ নির্ধারণ করে কিভাবে ইলেকট্রন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সাথে যোগাযোগ করে। কোয়ান্টাম পরীক্ষা আমি নির্মাণ করা হয়েছে স্নাতক স্কুল থেকে, এবং এখন আমার নিজের ল্যাবে, নির্দিষ্ট ইলেক্ট্রনের স্পিন পরিবর্তন করার জন্য উপযুক্ত চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করার লক্ষ্য রাখি।

গবেষণায় প্রমাণিত হয়েছে যে অনেক শারীরবৃত্তীয় প্রক্রিয়া দুর্বল চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা প্রভাবিত হয়। এই প্রক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত স্টেম সেল উন্নয়ন এবং পূর্ণতা, কোষ বিস্তারের হার, জেনেটিক উপাদান মেরামত, এবং অগণিত অন্যান্য. চৌম্বক ক্ষেত্রের এই শারীরবৃত্তীয় প্রতিক্রিয়াগুলি রাসায়নিক প্রতিক্রিয়াগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যা অণুর মধ্যে নির্দিষ্ট ইলেকট্রনের ঘূর্ণনের উপর নির্ভর করে। ইলেক্ট্রন স্পিন পরিবর্তন করার জন্য একটি দুর্বল চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা এইভাবে গুরুত্বপূর্ণ শারীরবৃত্তীয় পরিণতি সহ একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার চূড়ান্ত পণ্যগুলিকে কার্যকরভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।

বর্তমানে, ন্যানোস্কেল স্তরে এই জাতীয় প্রক্রিয়াগুলি কীভাবে কাজ করে সে সম্পর্কে বোঝার অভাব গবেষকদের ঠিক কী শক্তি এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের ফ্রিকোয়েন্সি কোষগুলিতে নির্দিষ্ট রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটায় তা নির্ধারণ করতে বাধা দেয়। বর্তমান সেল ফোন, পরিধানযোগ্য, এবং ক্ষুদ্রকরণ প্রযুক্তি ইতিমধ্যেই উৎপাদনের জন্য যথেষ্ট উপযোগী, দুর্বল চৌম্বক ক্ষেত্র যা শারীরবৃত্ত পরিবর্তন করে, ভাল এবং খারাপ উভয় জন্য. ধাঁধাটির অনুপস্থিত অংশটি, তাই, শারীরবৃত্তীয় ফলাফলের জন্য কোয়ান্টামের কারণগুলি কীভাবে ম্যাপ করা যায় তার একটি "নির্ধারণমূলক কোডবুক"।

ভবিষ্যতে, প্রকৃতির কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্যগুলির সূক্ষ্ম-টিউনিং গবেষকদের এমন থেরাপিউটিক ডিভাইসগুলি বিকাশ করতে সক্ষম করতে পারে যা অ-আক্রমণকারী, দূরবর্তীভাবে নিয়ন্ত্রিত এবং মোবাইল ফোনের মাধ্যমে অ্যাক্সেসযোগ্য। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক চিকিত্সা সম্ভাব্যভাবে রোগ প্রতিরোধ এবং চিকিত্সার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, যেমন মস্তিষ্কের টিউমার, সেইসাথে জৈব উত্পাদন, যেমন ল্যাব-উত্পাদিত মাংস উৎপাদন বৃদ্ধি.

বিজ্ঞান করার একটি সম্পূর্ণ নতুন উপায়

কোয়ান্টাম বায়োলজি এখন পর্যন্ত আবির্ভূত হওয়া সবচেয়ে আন্তঃবিভাগীয় ক্ষেত্রগুলির মধ্যে একটি। আপনি কীভাবে সম্প্রদায় তৈরি করবেন এবং এই এলাকায় কাজ করার জন্য বিজ্ঞানীদের প্রশিক্ষণ দেবেন?

মহামারী থেকে, ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, লস অ্যাঞ্জেলেস এবং ইউনিভার্সিটি অফ সারের কোয়ান্টাম বায়োলজি ডক্টরাল ট্রেনিং সেন্টারের আমার ল্যাব আয়োজন করেছে বড় কোয়ান্টাম বায়োলজি মিটিং মূলধারার কোয়ান্টাম ফিজিক্স, বায়োফিজিক্স, মেডিসিন, কেমিস্ট্রি, এবং বায়োলজির মতো ক্ষেত্রগুলিতে তাদের দক্ষতা দেখাতে এবং শেয়ার করার জন্য গবেষকদের জন্য একটি অনানুষ্ঠানিক সাপ্তাহিক ফোরাম প্রদান করা।

জীববিজ্ঞান, ওষুধ এবং ভৌত বিজ্ঞানের সম্ভাব্য রূপান্তরমূলক প্রভাব নিয়ে গবেষণার জন্য সহযোগিতার সমান রূপান্তরমূলক মডেলের মধ্যে কাজ করা প্রয়োজন। একটি ইউনিফাইড ল্যাবে কাজ করা সেই শাখাগুলির বিজ্ঞানীদেরকে অনুমতি দেবে যেগুলি গবেষণার জন্য খুব ভিন্ন পন্থা গ্রহণ করে এমন পরীক্ষাগুলি পরিচালনা করতে যা কোয়ান্টাম জীববিজ্ঞানের প্রস্থের সাথে কোয়ান্টাম থেকে আণবিক, সেলুলার এবং অর্গানিজমের সাথে মিলিত হয়।

একটি শৃঙ্খলা হিসাবে কোয়ান্টাম জীববিজ্ঞানের অস্তিত্ব বোঝায় যে জীবন প্রক্রিয়াগুলির ঐতিহ্যগত বোঝাপড়া অসম্পূর্ণ। আরও গবেষণা জীবন কী, কীভাবে এটি নিয়ন্ত্রণ করা যায় এবং আরও ভাল কোয়ান্টাম প্রযুক্তি তৈরি করতে প্রকৃতির সাথে কীভাবে শিখতে হয় সে সম্পর্কে পুরানো প্রশ্নে নতুন অন্তর্দৃষ্টির দিকে পরিচালিত করবে।

এই নিবন্ধটি থেকে পুনঃপ্রকাশ করা হয় কথোপকথোন ক্রিয়েটিভ কমন্স লাইসেন্সের অধীনে। পর এটা মূল নিবন্ধ.

চিত্র ক্রেডিট: অনিরুধ / Unsplash

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ডেটা ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• অ্যাড্রিয়েন অ্যাশলির সাথে ভবিষ্যত মিন্টিং। এখানে প্রবেশ করুন.
• PREIPO® এর সাথে PRE-IPO কোম্পানিতে শেয়ার কিনুন এবং বিক্রি করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://singularityhub.com/2023/05/19/quantum-biology-could-revolutionize-our-understanding-of-how-life-works/