এটা একটা কূটাভাস: জীবনের বেঁচে থাকার জন্য জলের প্রয়োজন, কিন্তু জলে পূর্ণ পৃথিবী এমন জৈব অণু তৈরি করতে পারে না যা প্রাথমিক জীবনের জন্য অপরিহার্য ছিল। বা তাই গবেষকরা ভেবেছিলেন।
জল সর্বত্র। মানুষের শরীরের অধিকাংশ এটি দিয়ে তৈরি, পৃথিবীর অনেক অংশ এটি দ্বারা আচ্ছাদিত, এবং মানুষ একটি এর চেয়ে বেশি বাঁচতে পারে না এটা পান ছাড়া কয়েক দিন. পানির অণু আছে অনন্য বৈশিষ্ট্য যা তাদের আপনার শরীরের মাধ্যমে যৌগগুলিকে দ্রবীভূত করতে এবং পরিবহন করতে দেয়, আপনার কোষগুলির গঠন সরবরাহ করে এবং আপনার তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে। প্রকৃতপক্ষে, মৌলিক রাসায়নিক বিক্রিয়া যা জীবনকে সক্ষম করে, আমরা জানি যে এটির জন্য জল প্রয়োজন, সালোকসংশ্লেষ একটি উদাহরণ হচ্ছে
যাইহোক, যখন প্রথম জৈব অণু যেমন প্রোটিন এবং ডিএনএ পৃথিবী গ্রহের প্রাথমিক পর্যায়ে একত্রিত হতে শুরু করে, তখন জল আসলে জীবনের জন্য একটি বাধা ছিল।
কারণটি আশ্চর্যজনকভাবে সহজ: জলের উপস্থিতি রাসায়নিক যৌগগুলিকে জল হারাতে বাধা দেয়। উদাহরণস্বরূপ, প্রোটিনগুলি নিন, যা আপনার শরীরকে তৈরি করে এমন জৈবিক অণুর প্রধান শ্রেণীর একটি। প্রোটিন হল, সারমর্মে, রাসায়নিক বন্ধনের মাধ্যমে সংযুক্ত অ্যামিনো অ্যাসিডের চেইন। এই বন্ধনগুলি একটি মাধ্যমে গঠিত হয় ঘনীভবন প্রতিক্রিয়া যার ফলে পানির অণু নষ্ট হয়ে যায়। মূলত, প্রোটিন গঠনের জন্য অ্যামিনো অ্যাসিডগুলিকে "শুষ্ক" পেতে হবে।
সেই পৃথিবীকে বিবেচনা করলে জীবন আগে ছিল জলে আবৃত, এই ছিল একটি বিরাট সমস্যা প্রোটিনকে জীবনের জন্য অপরিহার্য করে তোলার জন্য। একটি সুইমিং পুলের ভিতরে শুকিয়ে যাওয়ার চেষ্টা করার মতো, দুটি অ্যামিনো অ্যাসিড জলে একত্রিত হতে খুব কঠিন সময় কাটাতে পারে। আদিম স্যুপ আদি পৃথিবীর। এবং এটি কেবলমাত্র প্রোটিনই ছিল না যা জলের উপস্থিতিতে এই সমস্যার মুখোমুখি হয়েছিল: ডিএনএ এবং জটিল শর্করা সহ জীবনের জন্য প্রয়োজনীয় অন্যান্য জৈব অণুগুলিও ঘনীভূত প্রতিক্রিয়া এবং গঠনের জন্য জল হারানোর উপর নির্ভর করে।
বছরের পর বছর ধরে, গবেষকরা এই "জল প্যারাডক্স" এর অনেক সমাধান প্রস্তাব করেছেন। তাদের বেশিরভাগই প্রাথমিক পৃথিবীতে খুব নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে নির্ভর করে যা জল অপসারণের অনুমতি দিতে পারে। এই অন্তর্ভুক্ত puddles শুকানো, খনিজ পৃষ্ঠতল, গরম স্প্রিংস এবং জলবিদ্যুত ভেন্ট, অন্যদের মধ্যে. এই সমাধানগুলি, যদিও যুক্তিসঙ্গত, বিশেষ ভূতাত্ত্বিক এবং রাসায়নিক অবস্থার প্রয়োজন যা সাধারণ ছিল না।
আমাদের মাঝে সাম্প্রতিক গবেষণা, আমার সহকর্মীরা এবং আমি জলের প্যারাডক্সের একটি সহজ এবং আরও সাধারণ সমাধান পাওয়া গেছে। বেশ হাস্যকরভাবে, এটি নিজেই জল হতে পারে - বা আরও সুনির্দিষ্টভাবে বলতে গেলে, খুব ছোট জলের ফোঁটা - যা প্রাথমিক জৈব অণুগুলি তৈরি করতে দেয়।
মাইক্রোড্রপলেট কেন?
আধুনিক বিশ্বে এবং বিশেষ করে প্রিবায়োটিক (বা প্রাক-জীবন) পৃথিবীতে জলের ফোঁটা সর্বত্র থাকে। বিধ্বস্ত ঢেউ এবং উত্তাল জোয়ার দ্বারা আবৃত একটি গ্রহে, ছোট ছোট জলের ফোঁটাগুলি প্রবেশ করে সমুদ্র স্প্রে এবং অন্যান্য অ্যারোসল প্রশংসনীয়ভাবে একটি সহজ এবং প্রচুর জায়গা প্রদান করা হবে প্রথম জৈব অণু একত্রিত করা.
জলের মাইক্রোড্রপলেট - সাধারণত ব্যাস সহ খুব ছোট ফোঁটা এক মিটারের এক মিলিয়ন ভাগের কাছাকাছি, এর চেয়ে অনেক ছোট মাকড়সার সিল্কের ব্যাস-প্রথম দিকে জলের প্যারাডক্সের সমাধান নাও হতে পারে, যতক্ষণ না আপনি তাদের তৈরি করা বিশেষ রাসায়নিক পরিবেশ বিবেচনা করেন।
মাইক্রোড্রপলেটগুলির পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল থেকে আয়তনের অনুপাত রয়েছে ফোঁটা যত ছোট হয় তত বড় হয়. এর অর্থ হল একটি উল্লেখযোগ্য স্থান যেখানে তারা যে দ্রাবক দিয়ে তৈরি (এই ক্ষেত্রে, জল) এবং যে মাধ্যমটি তারা ঘিরে থাকে (এই ক্ষেত্রে, বায়ু) মিলিত হয়।
কয়েক বছর ধরে, গবেষকরা দেখিয়েছেন যে বায়ু-জল ইন্টারফেস একটি অনন্য রাসায়নিক পরিবেশ। এই মাইক্রোড্রপলেট ইন্টারফেসের রসায়ন প্রাধান্য পায় বড় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র, আংশিক সমাধান যেখানে অণুগুলি আংশিকভাবে জল দ্বারা বেষ্টিত থাকে, অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল অণু, এবং খুব উচ্চ অম্লতা. এই সমস্ত কারণগুলি মাইক্রোড্রপলেটগুলিকে তাদের মধ্যে ঘটে যাওয়া রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলিকে ত্বরান্বিত করতে দেয়।
আমাদের ল্যাব একটি জন্য মাইক্রোড্রপলেট অধ্যয়ন করা হয়েছে দশক, এবং আমাদের পূর্ববর্তী কাজ দেখিয়েছে কিভাবে সাধারণ রাসায়নিক বিক্রিয়ার হার a পর্যন্ত ত্বরান্বিত করা যায় মিলিয়ন বার মাইক্রোড্রপলেটে দ্রুত। এই ছোট ফোঁটাগুলি ব্যবহার করে একটি সেকেন্ডের মাত্র একটি ভগ্নাংশের মধ্যে যে প্রতিক্রিয়াগুলি পুরো দিন লাগত তা সম্পূর্ণ হতে পারে।
In আমাদের সাম্প্রতিক কাজ, আমরা প্রস্তাব করেছি যে মাইক্রোড্রপলেটগুলি জলের প্যারাডক্সের একটি সমাধান হতে পারে কারণ তাদের বায়ু-জল ইন্টারফেস কেবল প্রতিক্রিয়াগুলিকে ত্বরান্বিত করে না বরং একটি "শুকানো পৃষ্ঠ" হিসাবে কাজ করে যা জলের উপস্থিতি সত্ত্বেও জৈব অণু তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় প্রতিক্রিয়াগুলিকে সহজতর করে।
আমরা a এর দিকে পানির মাইক্রোড্রপলেটে দ্রবীভূত অ্যামিনো অ্যাসিড স্প্রে করে এই তত্ত্বটি পরীক্ষা করেছি ভর স্পেকট্রমিটার, একটি যন্ত্র যা রাসায়নিক বিক্রিয়ার পণ্য বিশ্লেষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। আমরা দেখেছি যে দুটি অ্যামিনো অ্যাসিড মাইক্রোড্রপলেটের মাধ্যমে জলের উপস্থিতিতে সফলভাবে একসাথে যোগ দিতে পারে। যখন আমরা আরও অ্যামিনো অ্যাসিড যোগ করি এবং এই মিশ্রণের দুটি স্প্রেকে একসাথে সংঘর্ষ করি, প্রিবায়োটিক জগতে বিপর্যস্ত তরঙ্গের অনুকরণ করে, আমরা দেখতে পেলাম যে এটি ছয়টি অ্যামিনো অ্যাসিডের ছোট পেপটাইড চেইন তৈরি করতে পারে।
আমাদের অনুসন্ধানগুলি পরামর্শ দেয় যে সমুদ্রের স্প্রে বা বায়ুমণ্ডলীয় অ্যারোসলের মতো সেটিংসে জলের মাইক্রোড্রপলেটগুলি পৃথিবীর প্রথম দিকে মৌলিক মাইক্রোরিয়াক্টর ছিল। অন্য কথায়, মাইক্রোড্রপলেটগুলি এমন একটি রাসায়নিক মাধ্যম সরবরাহ করেছে যা গ্রহটিকে আচ্ছাদিত বিশাল আদিম মহাসাগরে দ্রবীভূত সাধারণ, ছোট যৌগগুলি থেকে জীবনের মৌলিক অণুগুলি তৈরি করতে দেয়।
Microdroplets অতীত এবং ভবিষ্যত
মাইক্রোড্রপলেটের রসায়ন অনেক বৈজ্ঞানিক ক্ষেত্র জুড়ে বর্তমান চ্যালেঞ্জ মোকাবেলায় সহায়ক হতে পারে।
ড্রাগ আবিষ্কার, উদাহরণস্বরূপ, একটি সম্ভাব্য নতুন ওষুধ খুঁজে পেতে কয়েক হাজার যৌগ সংশ্লেষণ এবং পরীক্ষা করা প্রয়োজন। মাইক্রোড্রপলেট প্রতিক্রিয়ার শক্তি অটোমেশন এবং নতুন সরঞ্জামগুলির সাথে সংশ্লেষণের হারকে দ্রুত করার জন্য একত্রিত করা যেতে পারে প্রতি সেকেন্ডে একাধিক প্রতিক্রিয়া সেইসাথে জৈবিক বিশ্লেষণ প্রতি নমুনা এক সেকেন্ডেরও কম।
এইভাবে, একই ঘটনা যা কোটি কোটি বছর আগে জীবনের বিল্ডিং ব্লকের উত্সকে সহায়তা করেছিল এখন বিজ্ঞানীদের নতুন ওষুধ এবং উপকরণগুলি দ্রুত এবং আরও দক্ষতার সাথে বিকাশ করতে সহায়তা করতে পারে।
সম্ভবত JRR Tolkien ঠিক ছিল যখন তিনি লিখেছিলেন: "এই ধরনের কাজগুলি প্রায়শই বিশ্বের চাকাগুলিকে নাড়াচাড়া করে: ছোট হাতগুলি সেগুলি করে কারণ তাদের অবশ্যই, যখন মহানদের চোখ অন্যত্র থাকে।"
আমি বিশ্বাস করি এই ছোট ফোঁটার গুরুত্ব তাদের ক্ষুদ্র আকারের চেয়ে অনেক বড়।
এই নিবন্ধটি থেকে পুনঃপ্রকাশ করা হয় কথোপকথোন ক্রিয়েটিভ কমন্স লাইসেন্সের অধীনে। পর এটা মূল নিবন্ধ.
