দৈনন্দিন জীবনে বিবর্তনবিদ্যা

গুবরেপোকা আর পাখি নিয়ে গবেষণা করে প্রযুক্তিবিদ্যাকে তিনি যে কতদূর নিয়ে যাচ্ছিলেন, তা ডারউইন নিজে জানতেন বলে মনে হয় না। জনপ্রিয় টিভি সিরিজ সিএসআই এর বদৌলতে সবাই এখন আইন রক্ষাকারী সংস্থাগুলোর তদন্তপ্রক্রিয়া সম্পর্কে কমবেশি অবগত, এবং এই তদন্তপ্রক্রিয়া প্রায়ই বিবর্তনীয় বিশ্লেষণ প্রয়োগ করা হয়। বিভিন্ন জিন কিভাবে বিবর্তিত হয় এই জ্ঞান ব্যবহার করে তাঁরা ডিএনএ আলামত থেকে উপাত্ত সংগ্রহ করতে পারছেন। স্বাস্থ্যসেবার খাতে বার্ড ফ্লুর ভাইরাসের মত বিভিন্ন রোগবহনকারী জীবাণুর জাতিজনিমূলক বিশ্লেষণ(phylogenetic analysis) নতুন নতুন টিকা উদ্ভাবন ও রোগটির প্রসারে বাধাদানে সাহায্য করছে। গবেষণাগারে নিয়ন্ত্রিত বিবর্তনের(directed evolution) মাধ্যমে প্রোটিনের দ্রুত বিবর্তন সাধন করে বর্তমানে প্রচলিত বিভিন্ন টিকার উন্নয়ন সাধন করা সম্ভব হচ্ছে। কমপিউটার বিজ্ঞানীরা বিবর্তনের ধারণাকে কাজে লাগিয়ে “জেনেটিক প্রোগ্রামিং” নামক নতুন একটি বিবর্তনীয় এলগরিদম ভিত্তিক কর্মপদ্ধতি দাঁড়া করিয়েছেন, যা নকশাগত সমস্যা সমাধানের পাশাপাশি জটিল সব Optimization বা সেরা-অনুকূলকরণমূলক কাজ(বাংলা একাডেমীর বিজ্ঞানকোষে শব্দটির বাংলা এভাবেই করা হয়েছে) সম্পাদন করতে পারছেন। সাম্প্রতিককালে মেটাজেনোমিক্স নামক একটি নতুন বৈজ্ঞানিক শৃঙ্খলের উদ্ভব ঘটেছে যার কাজ মূলত কোন এলাকার অণুজীব বৈচিত্র্য নিয়ে গবেষণা করা। অণুজীব গবেষণায় অণুবীক্ষণ যন্ত্রের পরের বিপ্লবটি এই মেটাজেনোমিক্সই ঘটিয়েছে। মেটাজেনোমিক্স নিয়ে এই প্রবন্ধের শেষভাগে আলোচনা করব।

কাঠগড়ায় বিবর্তনবিদ্যা!

নাহ, ডারউইনের বিরুদ্ধে কেউ ধর্মানুভূতির অবমাননার মামলা করেননি, সবাই বলেন সোবহানাল্লাহ! আসলে আদালতে বিবর্তনবিদ্যার ব্যবহার নিয়েই কথা বলতে চাচ্ছিলাম। বিবর্তনবিদ্যা আর অপরাধ তদন্তের কাজ আসলে একটাই- হাতের কাছে যেসব আলামত রয়েছে তা ব্যবহার করে অতীতে সংগঠিত কোন ঘটনার রহস্য উন্মোচন করা। ডিএনএর অনুক্রম বের করার প্রযুক্তির উদয়ের সাথে সাথে বিবর্তনবিদ্যা আর ক্রিমিনাল ইনভেসটিগেশনের মধুর মিলন ঘটেছে, আইন ব্যবস্থায় বিজ্ঞানের আকাঙ্খিত আগমন এখন শুধু সময়ের ব্যাপার।

আণবিক ঘড়ি নিয়ে কিছু কথা বলা দরকার, এই বিষয়টার গুরুত্ব বলে শেষ করা যাবে না। ডিএনএর কিছু কিছু অনুক্রমে পরিবর্তন নির্দিষ্ট হারে ঘটে থাকে। এটাই মূলত আণবিক ঘড়ির ভিত্তি। তবে একই ডিএনএর দু’টো ভিন্ন অঞ্চলের ঘড়ি কিন্তু ভিন্ন সময়ও প্রদর্শন করতে পারে। ’৮০ এর দশকের প্রথম দিকে জিনবিজ্ঞানীরা মানুষের ডিএনএর কিছু অঞ্চল আবিস্কার করেন যা খুব দ্রুত পরিবর্তিত হয়, বিজ্ঞানীরা সাথে সাথে এগুলোকে জেনেটিক মার্কার হিসেবে ক্রিমিনাল কেইস ও পিতৃত্বনির্ধারণমূলক পরীক্ষাগুলোতে ব্যবহার করা শুরু করেন। এই জেনেটিক মার্কারগুলোর কারণেই আমার অঙ্গুলিচিহ্ন আপনারটার থেকে ভিন্ন। ফরেনসিক তদন্তকারীরা কিছু নির্দিষ্ট জেনেটিক মার্কার ব্যবহার করে অপরাধের স্থান হতে প্রাপ্ত আলামতের(যেমন বীর্য, রক্ত, বিয়ার ক্যানে লেগে থাকা ওষ্ঠের কোষ, চুল ইত্যাদি) সাথে সন্দেহভাজন ব্যক্তির কোন সম্পর্ক আছে কিনা তা নির্ধারণ করেন। এই দু’টোর মাঝে যদি কোন সম্পর্ক খুজে না পাওয়া যায়, তবে সন্দেহাতীতভাবেই আমাদের “আসামী” আসলে নির্দোষ। “ইনোসেন্স প্রোজেক্ট” নামক একটা সংস্থা, যা কিনা জেনেটিক মার্কার ব্যবহারের মাধ্যমে নিরীহ ব্যক্তিদের দোষী সাব্যস্তকরণ বন্ধ করতে ব্রতী, ১৯৮৯ সালে প্রতিবেদন করেছিল যে এই পদ্ধতি ব্যবহারের মাধ্যমে অনেক নিরীহ ব্যক্তিকে ধর্ষণের মামলা ও মৃত্যুদন্ডের হাত থেকে রক্ষা করা গিয়েছে।

১৯২৫ সালে টেনেসীতে জন টি. স্কোপস নামের এক কলেজশিক্ষককে শ্রেণীকক্ষে বিবর্তনবিদ্যা পড়ানোর “অপরাধে” আদালতে নেওয়া হয়েছিল, আর এখন সেই আদালতেই বিভিন্ন বিবর্তনমূলক কনসেপ্ট ব্যবহৃত হচ্ছে। ১৯৯৮ সালে State of Louisiana v. Richard J. Schmidt কেইসে বিচারপতি জাতিজনিমূলক বিশ্লেষণকে আদালতে গ্রহণযোগ্য ঘোষণা করেছিলেন কারণ এই পদ্ধতিটি পরীক্ষালদ্ধ, পিয়ার রিভিউ করা সাময়িকীতে প্রকাশিত এবং বৈজ্ঞানিক সমাজেও গৃহীত। এই কেইসে ক্যালিফরনিয়া একাডেমি অব সায়েন্সের ডীন অব সায়েন্স ডেভিড পি.মিনডেল, বেইলর কলেজ অব মেডিসিনের মাইকেল এল. মেতজকার এবং টেক্সাস বিশ্ববিদ্যালয়ের ডেভিড এম. হিলিস আণবিক বিশ্লেষণের দায়িত্ব পালন করেছিলেন। একটা তথ্যের ব্যাপারে সবাই নিশ্চিত ছিলেন যে একজন gastroenterologist তাঁর আগের অফিসের এক সেবিকার(এবং তাঁর শয্যাসঙ্গী) বাসায় ঢুকে তাঁর শরীরে জোড় করে একটি সুচ ঢুকিয়ে দিয়েছিলেন। তিনি দাবি করছেন যে তিনি আসলে সুচের মাধ্যমে ভিটামিন সঞ্চারণ করেছিলেন, তবে ভদ্রমহিলা দাবি করছেন যে তাঁকে এইডস দেওয়া হয়েছে! বোঝাই যাচ্ছে যে আসামী এখানে চাপা মারছেন, কিন্তু অন্তর্জ্ঞান দিয়ে তো আর মামলার নিষ্পত্তি করা যায় না। ঘটনার বেশ কয়েক মাস পর তিনি অসুস্থ হয়ে পড়েছিলেন, রক্ত পরীক্ষার মাধ্যমে তাঁর এইডস ধরা পড়েছিল, তারপরই তিনি আমমোক্তারের শরণাপন্ন হয়েছিলেন। গোয়েন্দারা তৎক্ষণাৎ ডাক্তার সাহেবের অফিসে তল্লাশি চালিয়ে কিছু নথিপত্র ও হিমায়নযন্ত্র থেকে এক শিশি রক্ত বাজেয়াপ্ত করলেন। ডাক্তার সাহেব এত সহজে ধরা দিবেন না, তিনি বলে বসলেন যে রক্তের নমুনাটি আসলে তাঁরই এক এইডস রোগীর দেহ থেকে নেওয়া!

তদন্তের পরবর্তী ধাপ হল সেবিকার রক্তের এইচআইভি ও ডাক্তার সাহেবের কথিত উৎসের এইচআইভির বংশপরম্পরার জাতিজনিমূলক বিশ্লেষণ(phylogenetic analysis)। মিন্ডেল ও তাঁর সহকর্মীরা দু’টো এইচআইভি জিনকে অনুক্রম বের করার জন্য নির্বাচিত করলেন- একটি খুব দ্রুত বিবর্তিত হয় এবং আংশিকভাবে ভাইরাল এনভেলোপ তৈরী করে(যার কাজ হল ভাইরাসটিকে পরাশ্রয়ের শরীরে প্রবেশ করতে সাহায্য করা), আরেকটি জিন খুব মন্থর গতিতে বিবর্তিত হয় এবং রিভার্স ট্রান্সক্রিপটেস নামক একটি অতীব গুরুত্বপূর্ণ এনজাইম তৈরী করে। রেফারেন্সের জন্য আরও তিরিশজন রোগীর রক্ত সংগ্রহ করা হল।

এই এনভেলোপ জিনটিকে বিশ্লেষণ করে দেখা গেল যে সেবিকার এইচআইভি ও ডাক্তারের নমুনা রক্তের এইচআইভি দু’টো ঘনিষ্ঠ সম্পর্কযুক্ত clade বা বংশের জন্ম দিয়েছে, যা খুবই অস্বাভাবিক কারণ একই আক্রান্ত জনগোষ্ঠির দু’জন অসম্পর্কিত ব্যক্তির এত সাদৃশ্যপূর্ণ ভাইরাস থাকাটা প্রায় অসম্ভব। এই ফলাফলটি সেবিকার দাবিটিকে সমর্থন করে যে ডাক্তার সাহেব তাঁরই এক রোগী থেকে দূষিত রক্ত সংগ্রহ করে তাঁর শরীরে প্রবেশ করিয়েছেন, কিন্তু এমনও তো হতে পারে যে সেবিকাটির কাছ থেকেই রোগী আক্রান্ত হয়েছিল! কিন্তু মন্থরগতিতে বিবর্তনশীল রিভার্স ট্রান্সক্রিপটেস এনজাইমটির ক্রম বিশ্লেষণ করে দেখা গেল যে সেবিকার ভাইরাসগুলো তুলনামূলকভাবে কমবয়সী, দাবিকৃত উৎস থেকেই এই ভাইরাসটির জন্ম হয়েছে।

জুরিবর্গ ডাক্তার সাহেবকে হত্যাচেষ্টার অভিযোগে পঞ্চাশ বছরের কারাদন্ড দিয়েছিলেন। জুরিবর্গ এই বিবর্তনীয় প্রক্রিয়ার উপর কতটুকু গুরুত্ব আরোপ করেছিলেন আমরা বলতে পারব না, তবে ২০০২ সালের Louisiana v. Schmidt কেইসের বদৌলতে ভবিষ্যতে আমেরিকান আদালতে বিবর্তনবিদ্যার প্রয়োগ প্রসার পাবে এটা নিশ্চিন্তে বলে দেওয়া যায়।

বিবর্তনীয় ভেষজবিদ্যা

মানুষকে আমরা সেই প্রাচীনকাল থেকে সৃষ্টির সেরা মনে করে এসেছি। শ্রেষ্ঠত্বের বিষয়টা আপেক্ষিক, কার সাথে নিজেদের তুলনা করছি, কিসের ভিত্তিতে শ্রেষ্ঠত্ব নির্ণয় করছি, এগুলো সবই ভাবনার বিষয়। তর্কের খাতিরে ধরে নিলাম মানুষ সৃষ্টির সেরা জীব, কিন্তু মানুষকে কোনমতেই আমি ক্রুটিমুক্ত বলতে পারব না। সন্তান জন্মদানের কথাই ধরুন। ও.টিতে যখন হবু মায়ের উপর ডাক্তাররা অস্ত্রপচার করেন, তখন হবু বাবা-মা দু’জনের জীবনই ঝুঁকির মুখে থাকে। একজনের জীবন আক্ষরিক অর্থেই বিপন্ন হতে পারে, আরেকজনের সাজানো গোছানো সংসার এবং বাবা হওয়ার স্বপ্ন মুহুর্তের মধ্যে ধ্বংস হয়ে যেতে পারে। বিজ্ঞান-প্রযুক্তির উৎকর্ষতার কারণে এখন সন্তান জন্মদানের সময়কালীন দুর্ঘটনার হার কমানো গিয়েছে বটে, কিন্তু এখনও পুরোপুরি দূর করা যায়নি। মানুষের মস্তিস্কের আয়তন বিবর্তনের প্রক্রিয়ায় বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে সন্তান জন্মদানের প্রক্রিয়াটাও কঠিনতর হয়ে পড়ে, এসব বড় মাথাওয়ালা বাচ্চা প্রসব করার জন্য মেয়েদের শ্রোণির(pelvis) আয়তনও দিন দিন বাড়তে থাকে। কিন্তু কতই বা আর বাড়ানো যায়! বর্তমানে যে আয়তন আছে, তার থেকে একটু বেশি হলেই গর্ভকালীন অবস্থায় মেয়েদের দুই পায়ে দাঁড়িয়ে থাকা অসম্ভব হয়ে পড়ত, কুমিরের মত মাটিতে বুক লাগিয়ে হাটতে হত। প্রসবকালীন জটিলতা মানুষের ‘শ্রেষ্ঠত্বকে” অনেকটাই মলিন করে দেয়, গড কুড হ্যাভ ডান বেটার! তবে মানবদেহের কিছু উপকারী বৈশিষ্ট্যও আছে- ডায়রিয়া, জ্বর, বমির মাধ্যমে অণুজীবের সংক্রমণ কমানোটা একটা উদাহরণ হতে পারে।

বিবর্তনমূলক দৃষ্টিভঙ্গী হতে রোগ সংক্রমণকে বুঝতে চেষ্টা করে ও মানুষের স্বাস্থ্য নিয়ে গবেষণা করে যে বৈজ্ঞানিক শৃঙ্খল, তার নাম বিবর্তনীয় অথবা ডারউইনীয় ভেষজবিদ্যা। এই প্রচেষ্টায় একটি সাম্প্রতিক গুরুত্বপূর্ণ উদ্যোগ হল চিকিৎসাবিজ্ঞান ও জনস্বাস্থ্যবিষয়ক বিজ্ঞানের শিক্ষার্থীদের পাঠ্যসূচীতে বিবর্তনবিদ্যার মৌলিক বিষয়গুলো অন্তর্ভুক্ত করা।

মানুষের জেনোটাইপের সাথে কিছু বিশেষ রোগের জেনোটাইপ মিলে যাওয়ায় জিনগত বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে চিকিৎসকরা ঔষধ নির্ধারণ করে দিতে পারেন। হারসেপটিনের(trastuzumab) কথাই ধরুন, ২.৫% কেইসে এটি প্রাথমিক পর্যায়ের স্তন ক্যানসার হ্রাস করতে পারে, কিন্তু কারও কারও ক্ষেত্রে হৃদরোগেরও জন্ম দিতে পারে। চিকিৎসকরা এক্ষেত্রে রোগীর জেনোটাইপের উপর ভিত্তি করে সিদ্ধান্ত নিতে পারেন ঔষধটি রোগীর উপর ইতিবাচক প্রভাব ফেলবে কিনা অথবা ঔষধটির কারণে রোগীর হৃদরোগে আক্রান্ত হওয়ার সম্ভাবনা কতটুকু। তবে অনেকেই তাদের জিনোমের পরিলেখা(profile) তৈরী করতে চান না, তারা আশংকা করেন যে তাদের জিনের নকশা হয়ত তাদেরকে চাকরীদাতা অথবা বিমা কোম্পানির বৈষম্যমূলক আচরণের মুখে ঠেলে দিবে। এরুপ বৈষম্য ঠেকাতে ২০০৮ সালের মে মাসের একুশ তারিখে আমেরিকান কংগ্রেস Genetic Information Nondiscrimination Act of 2008 বিলটি পাস করে।

ইন ভিট্রো এবং ইন সিলিকো

রোমান্টিক দৃষ্টিভঙ্গী থেকে দেখলে জৈববিবর্তনকে একজন বহুমুখী নকশাবিদ মনে হয়, যদিও মাঝে মাঝে তার আচরণ কিছুটা বিচিত্র ঠেকে। গবেষকরা এখন প্রকৃতির ড্রয়িং বোর্ড থেকে আইডিয়া ধার করছেন- তাঁরা বিবর্তনের গতিপথ নির্ধারণ করে দিয়ে বিভিন্ন প্রোটিনের উপকারিতা বৃদ্ধি করছেন। গবেষকরা প্রথমে কিছু জিন পরিবর্তন করেন, এর ফলে জিনটি যে প্রোটিন সংশ্লেষ করে তা পর্যবেক্ষণ করেন, প্রোটিনটির উপকারিতা নির্ণয় করেন এবং এরকম আরও অনেক উপকারী প্রোটিন থেকে সবচেয়ে বেশি উপকারী প্রোটিনটিকে নির্বাচন করে তারপর আবার সেটিকে পরিবর্তন করেন। এভাবে অনেকবার এই চক্রের পুনরাবৃত্তি ঘটিয়ে তাঁরা চিত্তাকর্ষক ফলাফল লাভ করেছেন।

বিবর্তনের ইতিহাস ও প্রক্রিয়া বুঝলে বিবর্তনের গতিপথ নির্ধারণে বেশ সুবিধা হয়। প্রথমত, জিনের জাতিজনিমূলক সম্পর্ক নির্ধারণ করলে তার উপকারিতা সম্পর্কে অবগত হওয়া যায় এবং এই উপকারিতার উপর ভিত্তি করেই নিয়ন্ত্রিত বিবর্তনের জন্য জিন নির্বাচন করা যায়। জিনদের অভ্যন্তরীন সম্পর্কের অশেষ গুরুত্ব রয়েছে। আমরা যদি ইদুরের কোন একটি জিনের কার্যকারিতা বের করতে পারি, তবে আমরা খুব সহজেই সিদ্ধান্ত নিতে পারি যে মানুষের অনুরুপ কোন জিন একই রকম কোন কাজ করবে। বস্তুত, সনিক হেজহক নামক একটি জিন মুরগি, ব্যাঙ, ইদুর, মানুষ সহ পৃথিবীর সব অঙ্গ-প্রত্যঙ্গযুক্ত প্রাণীর দেহে কলাচিকা(forearm), কব্জি প্রভৃতি প্রত্যঙ্গ তৈরী করে।^১ অধিকাংশ মানুষ হয়ত একে মানবজাতির জন্য অপমানজনক মনে করতে পারে, আমি কিন্তু এর মধ্যে স্রেফ সৌন্দর্যই দেখি।

দ্বিতীয়ত, একটি জিন কিভাবে বিবর্তিত হয়, পরিব্যক্তির(mutation) প্রক্রিয়া ও তার উপর প্রাকৃতিক নির্বাচনের কর্মকান্ড, ইত্যাদির জ্ঞান আমাদেরকে নিয়ন্ত্রিত বিবর্তনের প্রক্রিয়ায় কোন পরিব্যক্তি ব্যবহার করতে হবে তা নির্ধারণে সাহায্য করে। প্রোটিন আসলে এমাইনো এসিডের এক ধরণের চক্র যার গঠণই প্রোটিনটির কর্ম নির্ধারণ করে। গবেষকরা ডিএনএ সিকোয়েন্সের যেকোন জায়গায়(সাধারণত কার্যকারিতার দিক দিয়ে গুরুত্বপূর্ণ জায়গাগুলোকেই নির্বাচন করা হয়) যেকোন এমাইনো এসিড পরিবর্তন করে দিয়ে তার ফলাফল দেখতে পারেন। ব্যাপারটা অনেকটা সমুদ্র সৈকতে শিশুদের বালি দিয়ে দুর্গ তৈরী করার প্রয়াসের মতই, গবেষকরা শিশুদের মতই বারবার চেষ্টা করতে থাকেন আকাঙ্খিত ফলটি লাভ করার জন্য। প্রোটিন সংশ্লেষণকারী জিনগুলো বিভিন্ন বিভাগ দিয়ে গঠিত, বিভাগগুলোকে রদবদল করে আমরা নতুন নতুন ক্ষমতাসম্পন্ন বহু নতুন গঠণ তৈরী করতে পারি। একই জিন পরিবার অথবা কাছাকাছি কোন প্রজাতির নিবিড়ভাবে সম্পর্কযুক্ত জিনগুলোর বিভাগগুলোও আমরা একে অপরের সাথে মিশিয়ে ফেলতে পারি। এই প্রক্রিয়াতে প্রকৃতিতে অনেক প্রোটিন দ্রুত বিবর্তিত হয়েছে, গবেষণাগারেও এটি খুব কাজে এসেছে। গবেষকরা কিছু বিশেষ অণুজীব জনপুঞ্জে পুরো জেনোমটিই রদলবদল করে দিয়ে বিবর্তনের গতিকে ত্বরান্বিত করতে পেরেছেন।

নিয়ন্ত্রিত বিবর্তনের মাধ্যমে মানুষের প্যাপিলোমা ভাইরাস এবং হেপাটাইটিস সি এর বিরুদ্ধে উন্নততর প্রতিরোধ গড়ে তোলা সম্ভব হয়েছে। মানবদেহের বিশটি পৃথক ইন্টারফেরন প্রোটিনের অংশগুলো(রোগ প্রতিরোধব্যবস্থা রক্ষণাবেক্ষণের জন্য দায়ী একটি বিশেষ প্রোটিন পরিবার) রদলবদল করে এমন কিছু শঙ্কর প্রোটিন তৈরী করা গিয়েছে যা ভাইরাসের প্রতিলিপি তৈরী করা হ্রাস করতে আড়াই হাজার গুণ বেশি কার্যকরী। পি৫৩ নামক একটি প্রোটিন আছে যা টিউমার অবদমন করে, নিয়ন্ত্রিত বিবর্তনের মাধ্যমে উন্নতমানের পি৫৩ প্রোটিন তৈরী করা সম্ভব হয়েছে যা আরও ভালভাবে টিউমার দমন করতে পারে। গবেষকরা বর্তমানে এই প্রোটিন সেসব মানুষের দেহে প্রতিস্থাপন করতে কাজ করে যাচ্ছেন যাদের দেহে এই প্রোটিনটি নেই অথবা অকার্যকরী অবস্থায় আছে।

গবেষণাগারে প্রাকৃতিক বিবর্তনের প্রতিরুপ সৃষ্টি করার আরেকটি উপায় হল বিবর্তনীয় বা জেনেটিক এলগরিদম। কমপিউটার বিজ্ঞান ও গণিতশাস্ত্রে এলগরিদম একটি বহুল ব্যবহৃত শব্দ, পর্যায়ক্রমে কোন জটিল সমস্যা সমাধানকে নির্দেশ করার জন্যই মূলত শব্দটি ব্যবহার করা হয়। তো জেনেটিক এলগরিদম জিনিসটা কি?

জেনেটিক এলগরিদম আসলে একটি প্রোগ্রামিং কৌশল যা জৈববিবর্তনকে সমস্যা সমাধানের একটি মডেল হিসেবে ব্যবহার করে। যেকোন সমস্যার জন্য প্রোগ্রামটিতে কিছু সম্ভাব্য সমাধান ইনপুট হিসেবে দেওয়া হয়, এই সমাধানগুলোর সংখ্যাগত বিশ্লেষণের জন্য ফিটনেস ফাংশন নামক একটি অপটিমাইজেশন টেকনিকও সাথে ঢুকিয়ে দেওয়া হয়। গণিতশাস্ত্র, কমপিউটার বিজ্ঞান এবং অর্থনীতিতে “অপটিমাইজেশন” বলতে একাধিক বিকল্প উপাদান হতে সর্বোৎকৃষ্ট উপাদানটিকে নির্বাচন করাই বোঝায়। এই সমাধানগুলোর কার্যকারিতা হয়ত আগে থেকেই জানা, সেক্ষেত্রে জেনেটিক এলগরিদমটির কাজ হবে সমাধানগুলোকে উন্নত করা। নয়ত সমাধানগুলো এলোপাতাড়িভাবেই উৎপাদন করা হবে। আমাদের জিএ(এখন থেকে জেনেটিক এলগরিদমকে আমি “জিএ” হিসেবে অভিহিত করব) এখন প্রত্যেকটি সমাধানকে ফিটনেস ফাংশন অনুযায়ী বিশ্লেষণ করবে, বলাই বাহুল্য এলোপাতাড়িভাবে উৎপাদিত সমাধানগুলো বেশিরভাগই অকার্যকরী হবে বিধায় এলগরিদম এগুলোকে বাদ দিবে। তবে স্রেফ আপতনের জোড়ে এমন কিছু সমাধানের উদ্ভব ঘটবে যা একটু হলেও কার্যকরী হবে, এই সমাধানগুলোকে তখন নিজেদের প্রতিলিপি তৈরী করার সুযোগ দেওয়া হবে। একই সমাধানের একাধিক প্রতিলিপি তৈরী করা হবে, তবে মাঝে মাঝে প্রতিলিপি তৈরীর প্রক্রিয়ায় কিছু আকস্মিক পরিবর্তন ঢুকে পড়বে(অনেকটা জিনের পরিব্যক্তির মত)। এভাবে আমাদের এলগরিদমের হাতে দ্বিতীয় প্রজন্ম সমাধান এসে পৌছবে, তখন তাদেরকে আবার ফিটনেস ফাংশন এর বিপরীতে পরীক্ষা করা হবে। প্রতিলিপি তৈরীর সময় আকস্মিক পরিবর্তনের কারণে কিছু কিছু সমাধান উন্নত হবে, কিছু কিছু আবার ক্ষতিগ্রস্ত হবে। উন্নত সমাধানগুলোই বেঁচে থাকার প্রতিযোগীতায় তৃতীয় রাউন্ডে যাবে, বাকিগুলোকে এলগরিদম মুছে ফেলবে। এই চক্র পুনরাবৃত্তি করলে প্রতি প্রজন্মে সমাধানগুলোর কার্যকারিতা অল্প করে বৃদ্ধি পাবে, যদি চক্রটি কয়েক শত থেকে শুরু করে কয়েক হাজার বার পুনরাবৃত্তি করা হয় তবে স্বভাবতই সমাধানগুলো বেশ ভাল হবে।

আপনার কাছে হয়ত এটি অদ্ভুতুড়ে মনে হচ্ছে, তবে প্রায়োগিক ক্ষেত্রে কিন্তু জেনেটিক এলগরিদম নিজেকে এত বেশিবার প্রমাণ করেছে যে বলে শেষ করা যাবে না। এয়ার ট্রাফিক শিডিউল করা, সেতু তৈরী করা থেকে শুরু করে ইলেকট্রনিক সার্কিট, রোবট নিয়ন্ত্রিত সিস্টেম তৈরীতেও জেনেটিক এলগরিদম ব্যবহৃত হচ্ছে। মাঝে মাঝে জেনেটিক এলগরিদম এমন কিছু অদ্ভুত নকশা তৈরী করে যার সাথে মানুষের তৈরী নকশার কোন মিল খুজে পাওয়া যায় না। যোগাযোগরক্ষাকারী এক দল স্যাটেলাইটের জন্য এমন এক কক্ষপথ প্রণয়ন করা প্রয়োজন ছিল যা স্থলভিত্তিক গ্রাহকযন্ত্রের(receiver) সাথে সিগনাল লস যথাসম্ভব কমাতে পারবে। জেনেটিক এলগরিদম এমন একটি কক্ষপথ ব্যবস্থা বের করল যা অস্বাভাবিক রকম অপ্রতিসম, স্যাটেলাইটগুলোর কক্ষপথের মাঝখানকার ফাঁকটাও অনিয়মিত। এই বিবর্তিত সিস্টেমটি মানুষের প্রণীত প্রতিসম কক্ষপথ ব্যবস্থার থেকেও ভাল কার্যকারীতা প্রদর্শন করেছে। সায়েন্টিফিক আমেরিকান ফেব্রুয়ারী ২০০৩ সংখ্যায় John R. Koza, Martin A. Keane এবং Matthew J. Streeter এর “Evolving Inventions” প্রবন্ধে বিবর্তনীয় এলগরিদমের আরও অনেক কাহিনী জানতে পারবেন।

মেটাজেনোমিক্স

একটি জীবের ডিএনএ দিয়ে শুধু একটি জিনোম গঠিত হয়। কোন জায়গার এক অণুজীব সমাবেশ থেকে ডিএনএ সংগ্রহ করুন, আপনার হাতে যা থাকবে তাকে বলে “মেটাজিনোম”। জীববিজ্ঞানীরা এখন এরকম মেটাজিনোম থেকে যেকোন ডিএনএ আলাদা করতে পারেন, ডিএনএ খন্ডটির অনুক্রম বের করতে পারেন এবং নতুন করে সাজিয়েও ফেলতে পারেন। এখন আর আগের মত তাঁদেরকে গবেষণাগারে অণুজীব প্রজনন করতে হয় না, যা খুব কষ্টকর।

মানুষের আন্ত্রিক অঞ্চলে(intestinal tract) মেটাজিনোমিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে আমাদের জিনোমের চেয়ে ১০০ গুণ বেশি জিন পাওয়া গিয়েছে(আমাদের জিনোমে ২৫০০০ জিন রয়েছে), যার মধ্যে ৩০০টি একদম অপরিচিত এবং এখন পর্যন্ত্য গবেষণাগারে পালন করার অযোগ্য। এর মধ্যে পরিচিত অণুজীব ও তাদের জিনগুলো আমাদের রোগ-প্রতিরোধ ব্যবস্থা গঠণ, ফ্যাটি এসিড উৎপাদন(যা অন্ত্রীয় কোষের সুস্থ বিকাশে সাহায্য করে) এবং গলাধঃকরণকৃত বস্তুসমূহ থেকে বিষাক্ত উপাদান অপসারণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে(নয়ত কোষ বিভাজন নিয়ন্ত্রণ হারিয়ে ক্যানসারের জন্ম দিত এবং আমরা ঔষধ পাক করার ক্ষমতা হারাতাম)। নারীদের অন্ত্রে একই রকম মেটাজেনোমিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে দেখা গিয়েছে যে ব্যাকটেরিয়াল ভ্যাজাইনোসিস রোগের(যার সাথে গর্ভকালীন কায়িক শ্রম ও অপূর্ণকালিক প্রসব, শ্রোণীর প্রদাহমূলক রোগ এবং এইচআইভির মত এসটিডির প্যাথোজেনের সম্পর্ক রয়েছে) সাথে সাথে যোনীর ব্যাকটেরিয়া গোষ্ঠীতেও কিছু পরিবর্তন আসে। সুস্থ এবং অসুস্থ যোনিজ ইকোসিস্টেম- দু’টোতেই গবেষকরা নতুন নতুন ব্যাকটেরিয়া আবিস্কার করেছেন। ব্যাকটেরিয়াল ভ্যাজাইনোসিস উন্নততর চিকিৎসার জন্য এসব যোনিজ ইকোসিস্টেমে পরিবর্তনগুলো কেমনে সাধিত হয়, এর ফলে ইকোসিস্টেমের কার্যকারিতায় কিরুপ পরিবর্তন আসে এবং রোগটির উপর কি প্রভাব পড়ে- এসব সম্পর্কে জ্ঞান খুবই জরুরী।

মানুষের অন্তরীণ ইকোসিস্টেমের কথা বাদ দিলাম, প্রশান্ত মহাসাগর আর উত্তর আটলান্টিকের সারগাসো সমুদ্রের মেটাজিনোমিক বিশ্লেষণও কম চমক দিচ্ছে না। এই অসংখ্য জানা-অজানা অণুজীব ইকোসিস্টেমের কাজকর্ম সম্পর্কে বৈজ্ঞানিকরা বলতে গেলে কিছুই জানেন না, ইতিমধ্যেই অনেক গবেষণামূলক প্রকল্প এসব নিয়ে কাজ করছে। এই ব্যাকটেরিয়াল ইকোসিস্টেমগুলো খুব গুরুত্বপূর্ণ কারণ এরাই পৃথিবীতে আমাদের বাঁচিয়ে রেখেছে। এরাই পৃথিবীর অধিকাংশ সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার(photosynthesis) সাথে জড়িত, এরাই কার্বন, অম্লজান, উদযান, নাইট্রোজেন এবং সালফারকে অন্যসব প্রাণীদের জন্য গ্রহণযোগ্য করে তুলছে।

প্রকৃতিকে পর্যবেক্ষণ করা, প্রকৃতিকে প্রশ্ন করা-এসব থেকেই কিন্তু আমরা বৈজ্ঞানিক জ্ঞান আহরণ করি। শিক্ষক হিসেবে প্রকৃতি বক্তৃতাও করে না, কোন প্রকার গাইডও সরবরাহ করে না। প্রকৃতি বরং তার সৌন্দর্য দিয়ে আমাদেরকে উদ্বেলিত করে, আমাদেরকে জ্ঞান অন্বেষণে উদ্বুদ্ধ করে। বিবর্তনবিদ্যা হল এমন একটি শৃঙ্খল যা সমগ্র জীববিজ্ঞানকে একসাথে ধরে রাখে। একসময় যা ছিল স্রেফ কৌতূহল, এখন সেটাই হয়ে গিয়েছে আমাদের জীবনের এক অবিচ্ছেদ্য অংশ।

তথ্যসূত্র:-

মূল লেখা- সায়েন্টিফিক এমেরিকানের জানুয়ারি ২০০৯ সংখ্যায় ডেভিড পি. মিন্ডেলের রচিত Evolution in the Everyday Life প্রবন্ধ

১) Neil Shubin-Your Inner Fish
২) জেনেটিক এলগরিদম সম্পর্কিত অংশটুকু টক অরিজিন্স থেকে নেওয়া