জীববিজ্ঞানের বছর

আমাদের স্মৃতি আমাদের পরিচয়ের ভিত্তি। আল্জ্হেইমের রোগ এবং ডিমেনশিয়ার অন্যান্য রূপগুলিকে এত নিষ্ঠুর এবং মর্মান্তিক করে তোলে তার একটি বড় অংশ তাদের গুরুত্ব। এই কারণেই আমরা বিজ্ঞানের কাছে আল্জ্হেইমের নিরাময়ের জন্য মরিয়া হয়ে আশা করেছি, এবং কেন এটি এত হতাশাজনক এবং দুঃখজনক যে দরকারী চিকিত্সাগুলি আবির্ভূত হতে ধীর হয়েছে। সেপ্টেম্বরে এই ঘোষণাকে ঘিরে দারুণ উত্তেজনা ছড়িয়ে পড়ে যে একটি নতুন ওষুধ, লেক্যানেম্যাব, ক্লিনিকাল ট্রায়ালে রোগের অগ্রগতি মন্থর করে। যদি এটি ফুড অ্যান্ড ড্রাগ অ্যাডমিনিস্ট্রেশন দ্বারা অনুমোদিত হয় তবে লেকানেমাব শুধুমাত্র দ্বিতীয় অ্যালঝাইমারের চিকিত্সা হয়ে উঠবে যা অ্যামাইলয়েড-বিটা প্রোটিনকে প্রতিরোধ করে, যা ব্যাপকভাবে রোগের কারণ বলে মনে করা হয়। 

তবুও লেকানেম্যাবের প্রভাব এতটাই প্রান্তিক যে গবেষকরা বিতর্ক করেন যে ওষুধটি আসলেই রোগীদের জন্য ব্যবহারিক পার্থক্য তৈরি করবে কিনা। লেক্যানেম্যাব একটি উজ্জ্বল স্থান হিসাবে দাঁড়িয়েছে তা আলঝেইমারের চিকিত্সার উপর গবেষণার ইতিহাস কতটা নিকৃষ্ট ছিল তা বলে। এদিকে, খেলার সময় জীববিজ্ঞানের একটি গভীর উপলব্ধি এই রোগের কারণের জন্য নেতৃস্থানীয় বিকল্প তত্ত্বগুলিতে আগ্রহ বাড়িয়ে তুলছে।

মেমরি কীভাবে কাজ করে সে সম্পর্কে জল্পনা অন্তত প্লেটোর মতো পুরানো, যিনি তার একটি সক্রেটিক সংলাপে "মেমোরির উপহার, মিউজের মা" সম্পর্কে লিখেছেন এবং এর অপারেশনকে আত্মার একটি মোমের স্ট্যাম্পের সাথে তুলনা করেছেন। আমরা কৃতজ্ঞ হতে পারি যে প্লেটোর সময় থেকে বিজ্ঞান আমাদের মেমরি বোঝার ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে উন্নতি করেছে - মোমের স্ট্যাম্পের সাহায্যে, আমাদের নিউরনের পরিবর্তনের "এনগ্রাম" সহ। শুধুমাত্র এই গত বছরে, গবেষকরা আমাদের স্মৃতির বিভিন্ন দিক কীভাবে এবং কোথায় মস্তিষ্কে থাকে তা শেখার দিকে উত্তেজনাপূর্ণ পদক্ষেপ নিয়েছেন। আরও আশ্চর্যজনকভাবে, তারা এমন জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়াও খুঁজে পেয়েছে যা খারাপ স্মৃতি থেকে ভালো স্মৃতিকে আলাদা করে।

যেহেতু আমরা মস্তিষ্কের প্রাণী, আমরা প্রায়শই স্নায়বিক পরিপ্রেক্ষিতে স্মৃতি সম্পর্কে চিন্তা করি। তবুও ক্যালিফোর্নিয়া ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির গবেষকদের দ্বারা 2022 সালের প্রথম দিকে প্রকাশিত কাজটি পরামর্শ দেয় যে এমনকি বিকাশশীল টিস্যুতে পৃথক কোষগুলি তাদের বংশের ইতিহাসের কিছু রেকর্ড বহন করতে পারে। এই স্টেম সেলগুলি সেই সঞ্চিত তথ্যের উপর নির্ভর করে বলে মনে হয় যখন তারা রাসায়নিক সংকেতের প্রতিক্রিয়ায় কীভাবে বিশেষজ্ঞ করা যায় সে সম্পর্কে সিদ্ধান্তের মুখোমুখি হয়। এই বিগত বছরে জীববিজ্ঞানের অগ্রগতি আরও অনেক বিস্ময় উন্মোচন করেছে, যার মধ্যে অন্তর্দৃষ্টি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে কীভাবে মস্তিষ্ক বর্ধিত খাদ্যের অপ্রতুলতার সাথে খাপ খায় এবং কীভাবে স্থানান্তরিত কোষগুলি শরীরের মধ্য দিয়ে একটি পথ অনুসরণ করে। আসন্ন বছরের উদ্ঘাটনগুলি আমাদের নিজেদের সম্পর্কে আবার নতুন দৃষ্টিভঙ্গি দেওয়ার আগে সেই কাজের সেরা কিছুর দিকে ফিরে তাকানো মূল্যবান।

গবেষণার মাধ্যমে বা রোগীদের সাথে ব্যক্তিগত সম্পর্কের মাধ্যমে আলঝাইমার রোগের সাথে যুক্ত অনেক লোক আশা করেছিল যে 2022 একটি ব্যানার বছর হবে। প্রধান ক্লিনিকাল ট্রায়ালগুলি অবশেষে প্রকাশ করবে যে দুটি নতুন ওষুধ এই রোগের অনুভূত মূল কারণকে সম্বোধন করেছে কিনা। ফলাফল দুর্ভাগ্যবশত প্রত্যাশা কম পড়ে. একটি ওষুধ, লেক্যানেম্যাব, কিছু রোগীর জ্ঞানীয় পতনকে কিছুটা ধীর করার সম্ভাবনা দেখায় কিন্তু কখনও কখনও মারাত্মক পার্শ্বপ্রতিক্রিয়ার সাথেও যুক্ত ছিল; অন্য, gantenerumab, একটি সম্পূর্ণ ব্যর্থতা হিসাবে গণ্য করা হয়. 

হতাশাজনক ফলাফলগুলি এই তত্ত্বের উপর ভিত্তি করে তিন দশকের গবেষণাকে সীমাবদ্ধ করে যে অ্যামাইলয়েড প্রোটিনের ফলক দ্বারা সৃষ্ট হয় যা মস্তিষ্কের কোষগুলির মধ্যে তৈরি হয় এবং তাদের মেরে ফেলে। মাউন্টিং প্রমাণ ইঙ্গিত করে যে, অ্যামাইলয়েড শুধুমাত্র একটি উপাদান অনেক জটিল রোগ প্রক্রিয়া এতে ক্ষতিকর প্রদাহ এবং কোষ কীভাবে তাদের প্রোটিন পুনর্ব্যবহার করে তাতে ত্রুটি জড়িত। এই ধারণাগুলির বেশিরভাগই অ্যামাইলয়েড হাইপোথিসিস হিসাবে দীর্ঘকাল ধরে রয়েছে তবে কেবলমাত্র তাদের প্রাপ্য মনোযোগ পেতে শুরু করেছে।

প্রকৃতপক্ষে, কোষের চারপাশে প্রোটিনের সমষ্টি একটি মত দেখতে শুরু করেছে প্রায় সর্বজনীন ঘটনা বার্ধক্য টিস্যুতে এবং অ্যামাইলয়েড এবং আল্জ্হেইমার রোগের মতো অদ্ভুত অবস্থা নয়, স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকদের কাজ অনুসারে যা গত বসন্তে একটি প্রিপ্রিন্টে ঘোষণা করা হয়েছিল। পর্যবেক্ষণটি প্রমাণের আরও একটি বিট হতে পারে যে প্রোটিন ব্যবস্থাপনার সাথে আরও খারাপ হওয়া সমস্যাগুলি কোষের বার্ধক্যের একটি নিয়মিত পরিণতি হতে পারে।

স্নায়ুবিজ্ঞানীরা দীর্ঘদিন ধরে স্মৃতির গঠন সম্পর্কে অনেক কিছু বুঝেছেন — নীতিগতভাবে। তারা জেনেছে যে মস্তিষ্ক যখন উপলব্ধি করে, অনুভব করে এবং চিন্তা করে, সেইসব অভিজ্ঞতার জন্ম দেয় এমন স্নায়বিক কার্যকলাপ জড়িত নিউরনের মধ্যে সিনাপটিক সংযোগকে শক্তিশালী করে। আমাদের নিউরাল সার্কিট্রিতে এই দীর্ঘস্থায়ী পরিবর্তনগুলি আমাদের স্মৃতির ভৌত রেকর্ডে পরিণত হয়, যখন তাদের প্রয়োজন হয় তখন আমাদের অভিজ্ঞতার বৈদ্যুতিক নিদর্শনগুলিকে পুনরায় জাগানো সম্ভব করে তোলে। সেই প্রক্রিয়ার সঠিক বিবরণ তবুও রহস্যজনক। এই বছরের শুরুর দিকে, যখন দক্ষিণ ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা একটি কৌশল বর্ণনা করেছিলেন তখন এটি পরিবর্তিত হয়েছিল সেই পরিবর্তনগুলি কল্পনা করা যেমন তারা একটি জীবন্ত মস্তিষ্কে ঘটে, যা তারা একটি মাছ দেখতে ব্যবহার করে একটি হালকা সংকেতের সাথে অপ্রীতিকর তাপকে যুক্ত করতে শেখে। তাদের আশ্চর্য, যদিও এই প্রক্রিয়াটি কিছু সিন্যাপ্সকে শক্তিশালী করেছিল, এটি অন্যদের মুছে ফেলেছিল। 

একটি স্মৃতির তথ্য বিষয়বস্তু মস্তিষ্ক যা সঞ্চয় করে তারই অংশ। স্মৃতিও এনকোড করা হয় একটি আবেগপূর্ণ "ভ্যালেন্স" যা তাদের ইতিবাচক বা নেতিবাচক অভিজ্ঞতা হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করে। গত গ্রীষ্মে, গবেষকরা রিপোর্ট করেছেন যে নিউরন দ্বারা প্রকাশিত একটি একক অণুর স্তর, নিউরোটেনসিন নামক, সেই লেবেলিংয়ের জন্য পতাকা হিসাবে কাজ করে বলে মনে হচ্ছে। 

প্রায় 3.8 বিলিয়ন বছর আগে কোষের প্রথম উপস্থিতির মাধ্যমে পৃথিবীতে জীবন শুরু হয়েছিল। কিন্তু আশ্চর্যজনকভাবে, কোষ ছিল আগে, আশ্চর্যজনকভাবে প্রাণবন্ত জিনিসগুলি করে এমন অণুগুলির সংগ্রহ অবশ্যই ছিল। গত এক দশক ধরে, জাপানের গবেষকরা RNA অণু নিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষা চালিয়ে যাচ্ছেন যে এক ধরনের প্রতিলিপিকারী অণু বিভিন্ন প্রতিলিপিকারের দলে বিকশিত হতে পারে কিনা, কারণ প্রাণের উৎপত্তি সম্পর্কে গবেষকরা তত্ত্ব দিয়েছেন যে প্রকৃতিতে অবশ্যই ঘটেছে। জাপানি বিজ্ঞানীরা দেখতে পান যে এই বৈচিত্র্য ঘটেছে, বিভিন্ন অণু প্রতিযোগী হোস্ট এবং পরজীবীতে সমন্বিত হয়ে উঠেছিল এবং আধিপত্যে পড়েছিল। গত মার্চে, বিজ্ঞানীরা একটি নতুন বিকাশের রিপোর্ট করেছেন: বিভিন্ন অণুগুলি একসাথে কাজ শুরু করেছিল a আরো স্থিতিশীল বাস্তুতন্ত্র. তাদের কাজ পরামর্শ দেয় যে প্রিবায়োটিক জগতের আরএনএ এবং অন্যান্য অণুগুলিও একইভাবে সেলুলার জীবনের ভিত্তি স্থাপনের জন্য একত্রিত হতে পারে।

স্ব-প্রতিলিপিকে প্রায়শই জীবনের উৎপত্তির অনুমানের প্রথম ধাপ হিসাবে বিবেচনা করা হয়, তবে এটি হতে হবে না। এই বছর, নিক লেন এবং অন্যান্য বিবর্তনীয় জীববিজ্ঞানীরা প্রমাণ খুঁজে চলেছেন যে কোষের অস্তিত্বের আগে, "প্রোটো-মেটাবলিজম" এর সিস্টেম হাইড্রোথার্মাল ভেন্টের কাছাকাছি ছিদ্রযুক্ত পদার্থের মধ্যে জটিল এনার্জেটিক প্রতিক্রিয়ার উদ্ভব হতে পারে।

কিভাবে একটি একক নিষিক্ত ডিম কোষ 30 টিরও বেশি বিশেষায়িত বিভাগে 200 ট্রিলিয়ন কোষের সাথে একটি প্রাপ্তবয়স্ক মানবদেহে বৃদ্ধি পায়? এটি উন্নয়নের সর্বোত্তম রহস্য। গত শতাব্দীর বেশির ভাগ সময় ধরে, প্রধান ব্যাখ্যা হল যে রাসায়নিক গ্রেডিয়েন্টগুলি বিকাশশীল দেহের কোষগুলির বিভিন্ন অংশে যেখানে তাদের প্রয়োজন সেখানে নির্দেশ করে এবং তাদের বলে যে কীভাবে ত্বক, পেশী, হাড়, মস্তিষ্ক এবং অন্যান্য উপাদানগুলির মধ্যে পার্থক্য করা যায়। অঙ্গ 

কিন্তু রাসায়নিক এখন উত্তরের অংশ মাত্র বলে মনে হচ্ছে। সাম্প্রতিক কাজ পরামর্শ দেয় যে কোষগুলি তাদের নেভিগেশন গাইড করার জন্য রাসায়নিক গ্রেডিয়েন্ট ক্লু ব্যবহার করে, তারাও অনুসরণ করে শারীরিক উত্তেজনার নিদর্শন তাদের চারপাশের টিস্যুতে, টাইটট্রোপ ওয়াকারদের মতো একটি টানটান তারের ক্রসিং। শারীরিক উত্তেজনা কোষকে কোথায় যেতে হবে তা বলার চেয়ে বেশি কিছু করে। মে মাসে রিপোর্ট করা অন্যান্য কাজ দেখায় যে একটি ভ্রূণের অভ্যন্তরে যান্ত্রিক শক্তিগুলি কোষের সেটগুলিকে প্ররোচিত করতে সহায়তা করে নির্দিষ্ট কাঠামো হয়ে ওঠে, যেমন চামড়ার পরিবর্তে পালক।

ইতিমধ্যে, সিন্থেটিক জীববিজ্ঞানী - গবেষকরা যারা জীবনের অধ্যয়নের জন্য একটি প্রকৌশল পদ্ধতি গ্রহণ করেন - জেনেটিক অ্যালগরিদমগুলির ধরণ বোঝার ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ অগ্রগতি করেছেন যা নিয়ন্ত্রণ করে যে রাসায়নিক সংকেতের প্রতিক্রিয়াতে কোষগুলি কীভাবে পার্থক্য করে। ক্যালটেকের একটি দল একটি প্রদর্শন করেছে জিনের কৃত্রিম নেটওয়ার্ক যা স্থিরভাবে স্টেম কোষকে আরও কিছু বিশেষায়িত কোষে রূপান্তরিত করতে পারে। তারা কোষে প্রাকৃতিক জেনেটিক নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা কী তা সনাক্ত করতে পারেনি, তবে তাদের মডেলের সাফল্য প্রমাণ করে যে বাস্তব ব্যবস্থা যাই হোক না কেন, এটি সম্ভবত আরও জটিল হওয়ার দরকার নেই।

মস্তিষ্ক হল শরীরের সবচেয়ে শক্তি-ক্ষুধার্ত অঙ্গ, তাই সম্ভবত এটি বিস্ময়কর নয় যে বিবর্তন একটি জরুরী কৌশল তৈরি করেছে যাতে মস্তিষ্ককে দীর্ঘ সময়ের খাদ্য ঘাটতি মোকাবেলা করতে সহায়তা করে। ইউনিভার্সিটি অফ এডিনবার্গের গবেষকরা আবিষ্কার করেছেন যে যখন ইঁদুরদের অল্প রেশনে কয়েক সপ্তাহ বেঁচে থাকতে হয়, তখন তাদের মস্তিষ্ক কাজ করতে শুরু করে "কম শক্তি" মোড. 

এই অবস্থায়, ভিজ্যুয়াল কর্টেক্সের নিউরনগুলি তাদের সিন্যাপসে প্রায় 30% কম শক্তি ব্যবহার করে। একটি প্রকৌশল দৃষ্টিকোণ থেকে, এটি মস্তিষ্কের শক্তি সংস্থান প্রসারিত করার জন্য একটি ঝরঝরে সমাধান, কিন্তু একটি ধরা আছে। কার্যত, লো-পাওয়ার মোড ভিজ্যুয়াল সিস্টেম প্রক্রিয়া সংকেত কম সুনির্দিষ্টভাবে তৈরি করে প্রাণীর দৃষ্টিশক্তির রেজোলিউশন হ্রাস করে। 

মস্তিষ্কের একটি প্রকৌশলগত দৃষ্টিভঙ্গি সম্প্রতি আরেকটি সংবেদনশীল সিস্টেম সম্পর্কে আমাদের বোঝার উন্নতি করেছে: আমাদের গন্ধের অনুভূতি। গবেষকরা কম্পিউটারাইজড "কৃত্রিম নাক" এর গন্ধ সনাক্ত করার ক্ষমতা উন্নত করার চেষ্টা করছেন। রাসায়নিক কাঠামো একাই গন্ধকে সংজ্ঞায়িত করার দিকে অনেক দূর এগিয়ে যায় যা আমরা বিভিন্ন অণুর সাথে যুক্ত করি। কিন্তু নতুন কাজ পরামর্শ দেয় যে বিপাক প্রক্রিয়া যা প্রকৃতিতে অণু তৈরি করে তা আমাদের অণুর গন্ধের অনুভূতিও প্রতিফলিত করে। নিউরাল নেটওয়ার্ক যা তাদের বিশ্লেষণে বিপাকীয় তথ্য অন্তর্ভুক্ত করে তা মানুষের মতো গন্ধকে শ্রেণীবদ্ধ করার উল্লেখযোগ্যভাবে কাছাকাছি এসেছে।

একটি জীবন্ত মানুষের মস্তিষ্ক এখনও স্নায়ুবিজ্ঞানীদের জন্য অধ্যয়ন করা একটি উন্মাদনামূলক কঠিন জিনিস: মাথার খুলি তাদের দৃষ্টিভঙ্গিতে বাধা দেয় এবং নৈতিক বিবেচনা অনেক সম্ভাব্য তথ্যপূর্ণ পরীক্ষাকে বাতিল করে। এই কারণেই গবেষকরা গবেষণাগারে বিচ্ছিন্ন মস্তিষ্কের টিস্যু বাড়ানো শুরু করেছেন এবং এটিকে প্রকৃত মস্তিষ্কের সাথে শারীরিক এবং বৈদ্যুতিক মিলের সাথে "অর্গানয়েড" গঠন করতে দিয়েছেন। এই বছর, স্নায়ুবিজ্ঞানী সার্জিউ পাকা এবং তার সহকর্মীরা দেখিয়েছেন যে ইমপ্লান্টিংয়ের মাধ্যমে সেই মিলগুলি কতদূর যায় মানুষের মস্তিষ্কের অর্গানয়েড নবজাতক পরীক্ষাগার ইঁদুরে মানুষের কোষগুলি প্রাণীর স্নায়ু সার্কিট্রিতে নিজেদেরকে একীভূত করে এবং এর গন্ধের অনুভূতিতে ভূমিকা নেয়। অধিকন্তু, প্রতিস্থাপিত নিউরনগুলি বিচ্ছিন্ন অর্গানয়েডের মধ্যে বেড়ে ওঠার তুলনায় স্বাস্থ্যকর দেখায়, যা প্রস্তাব করে, যেমন পাকা উল্লেখ করেছেন একটি সাক্ষাত্কারে সঙ্গে কোয়ান্টা, ইনপুট এবং আউটপুট সহ নিউরন প্রদানের গুরুত্ব। কাজটি ভবিষ্যতে মানুষের মস্তিষ্কের জন্য আরও ভালো পরীক্ষামূলক মডেল তৈরির পথ নির্দেশ করে।