আবর্জনা (junk) ভরা DNA আর 2007 সালে প্রকাশিত ENCODE প্রোজেক্টের দ্বন্দ্ব

Print Friendly, PDF & Email

সূচিপত্র

প্রাক কথন

অকস্মাৎ শোনা গেল আমাদের জিনোম আবর্জনা বা junk ভরা নয়। ঘটনা কি হোল সেই কথাই এই প্রবন্ধের উপজীব্য। আর এই লেখাটিও সাথে পড়ে নিতে পারেন।

আমাদের শরীরের গঠনগত এককের নাম কোষ। প্রতিটি জীব এই কোষ দ্বারা গঠিত। সে এককোষী প্রাণীই হোক বা বহুকোষী। এখন প্রশ্ন আসতে পারে, কই ভাইরাস তো কোষ দ্বারা গঠিত না। তার উত্তর সংজ্ঞা অনুযায়ী ভাইরাস জীবিত না জড়বস্তু সেই নিয়ে অনেক প্রশ্ন, অনেক তর্কবিতর্ক আছে। আজ সেখানে যাবো না। সে কথা অন্যদিন। আজ অন্য গল্প।

যে গল্প বলছিলাম, সেই কথাই বলি। প্রাচীন কাল থেকেই মানুষ দেখে আসছে একজন সন্তান তার পিতা মাতার থেকে বংশগতির ধারায় বিভিন্ন গুণাবলী বহন করে। স্বাভাবিকভাবেই মানুষের জিজ্ঞাসু মন তার কারণ খুঁজতে ব্যাস্ত হয়েছে। যখন DNA আবিষ্কার হোল, তখন খানিক ব্যাপারটা পরিষ্কার হোল যে কিভাবে এক প্রজন্ম থেকে অন্য প্রজন্মে জীব তার বৈশিষ্ট্যগুলি বহন করে নিয়ে যায়। পরবর্তী কালে আরও গবেষণা হতে লাগলো, আর ধীরে ধীরে উত্তর পাওয়া গেল অনেক প্রশ্নের। কিন্তু সমস্যা হোল, যত না উত্তর পাওয়া গেলো, তার থেকে অনেক অনেক বেশী প্রশ্নের সম্মুখীন হলেন বিজ্ঞানীরা। আর সেটাই স্বাভাবিক, এই ভাবেই আমরা সম্যক জ্ঞান অর্জনের দিকে এগিয়ে যাই।

এই যে DNA-র কথা বললাম, এই DNA এর সাথে আমরা কম বেশী সবাই পরিচিত। কোষের মধ্যে এই DNA বংশগতির ধারক ও বাহক হিসাবে কাজ করে। এর অর্থ এই যে, এই DNA-এর মধ্যেই একটি জীবের যাবতীয় গুণাবলীর সমস্ত তথ্য সঞ্চিত থাকে। কিন্তু একটি কোষের মধ্যে যে পরিমান DNA থাকে, তার প্রত্যেকটি DNA-ই কি এই তথ্য বহন করার কাজে নিয়োজিত?

স্বাভাবিকভাবেই মনে হতে পারে যে জীব যত জটিল তার কোষের মধ্যে ততবেশি তথ্য সঞ্চিত থাকবে আর তাই সেই জীবের জিনোমের (genome) আকারও হবে তত বড়। কিন্তু জিনোম কি সেটা আগে বলে নেওয়া দরকার।

জিনোম (Genome)

প্রতিটি জীবের গঠনগত এককের নাম কোষ (cell), আর এই কোষের মধ্যে একটি জীবের বৈশিষ্ট্যগুলির সম্পূর্ণ তথ্য সঞ্চিত থাকে। কোথায় এই তথ্য সঞ্চিত থাকে? প্রতিটি কোষে Deoxyribonucleic acid বা DNA নামে একটি অণু থাকে, আর এই অনুগুলি একটি জীব কোষের গঠন ও রক্ষণাবেক্ষণের জন্য সমস্ত প্রয়োজনীয় তথ্যগুলি ধারন করে। Adenine (A), cytosine (C), guanine (G), and thymine (T) নামের চারটি নিউক্লিওটাইড বেস (nucleotide bases) বিভিন্ন ক্রমে পর পর রৈখিকভাবে সজ্জিত হয়ে এই DNA গঠন করে।

এই যে বিভিন্ন সজ্জাক্রম, একেই DNA sequence বা ক্রম বলে, আর এই সজ্জাক্রম জীবের প্রয়োজনীয় যাবতীয় তথ্য নির্ধারণ করে। তবে গোটা DNA জুড়েই যে তথ্য থাকে এরকম নয়, যে অংশগুলিতে তথ্য থাকে সেইগুলির নাম gene বা জিন। এই জিনগুলি এক প্রজন্ম থেকে পরবর্তী প্রজন্মে বাহিত হয়।

কোষের মধ্যে দুটি প্রধান অংশ, একটি নিউক্লিয়াস আর অপরটি সাইটোপ্লাজম। সাইটোপ্লাজমের মধ্যে বিভিন্ন পর্দা দ্বারা বেষ্টিত অঙ্গানু থাকে। আর নিউক্লিয়াসের মধ্যে বংশগতির ধারক ও বাহক DNA থাকে। কিন্তু সব জীবের ক্ষেত্রে এক রকম নয়। অনেক এককোষী জীবের ক্ষেত্রে সুসংহত নিউক্লিয়াস ও বাকি অঙ্গানুগুলি থাকে না। তাদের prokaryote বা আদি কোষ বলা হয়। আর যাদের থাকে তারা eukaryote বা আদর্শ কোষ। আদর্শ কোষের মধ্যে বংশগতির ধারক ও বাহক DNA একটি পর্দা বেষ্টিত অঙ্গানু নিউক্লিয়াসের মধ্যে থাকা ক্রোমোসোমের মধ্যে সজ্জিত থাকে।

DNA অনু আর কিছু নিউক্লিয়ার প্রোটিন (histone) মিলে খুব খানিক পেঁচিয়ে পেঁচিয়ে একটি সুসংহত ঘন গঠন তৈরি করে, এদের বলে Chromatin বা ক্রোমাটিন। ক্রোমাটিনগুলি আরও খানিক ঘনীভূত হয়ে ক্রোমোসোম তৈরি করে। কোষ বিভাজনের সময় এই প্যাঁচানো আকার সরলীকৃত হতে থাকে, তখন মাইক্রোস্কোপের নীচে ক্রোমাটিন দেখতে অনেকটা পুঁতির মালার মতো। ইউক্রোমাটিন বা কম ঘনীভূত ক্রোমাটিন থেকে প্রোটিন তৈরির সঙ্কেত বাহিত হয় কিন্তু হেটেরোক্রোমাটিন বা অত্যন্ত ঘনীভূত ক্রোমাটিন থেকে প্রোটিন তৈরির সঙ্কেত বাহিত হয় না।

একটি জীবের মধ্যে সঞ্চিত যাবতীয় তথ্যকে একসাথে জিনোম বলে। তাহলে এই জিনোম কোথায় থাকে? কোষের ক্রোমোসোমের মধ্যে যে DNA থাকে সেইখানে এই তথ্য সঞ্চিত থাকে। ডিএনএ -র ছোট ছোট অংশগুলি যেখান থেকে আরএনএ -র কোড তথা জীবের প্রয়োজনীয় প্রোটিন তৈরির সঙ্কেত সঞ্চিত থাকে সেই অংশগুলিকে বলা হয় gene বা জিন।

সি-ভ্যালু প্যারাডক্স

একটু আগেই যা বলছিলাম। স্বাভাবিকভাবেই মনে হতে পারে যে জীব যত জটিল তার কোষের মধ্যে সঞ্চিত তথ্যের পরিমান যেহেতু বেশী, তাই তার জিনোমের আকারও তত বেশী হওয়ার কথা। কিন্তু আদর্শ কোষ বা eukaryotic cell এই বিধান মানে না। অর্থাৎ বাস্তবে যে জীবদেহের গঠন যত জটিল তাদের জিনোম যে অপেক্ষাকৃত সরল জীবের থেকে বেশী হবে এরকম নয়। বরং এক বিশাল তারতম্য দেখা যায়। যেমন একটি উদাহরন হোল অ্যামিবা। অ্যামিবার জিনোম মানুষের থেকে প্রায় একশ গুণ বড়।

অর্থাৎ জীবের জিনোমের মধ্যে এমন অনেক DNA থাকে যারা না কোনোরকম তথ্য বহন করে, না অন্য কোন কাজের নিয়ন্ত্রক হিসাবে কাজ করে। তার অর্থ এই যে আমাদের জিনোমের মধ্যে সঞ্চিত সমস্ত তথ্যই যে বেঁচে থাকার জন্য গুরুত্বপূর্ণ এমন নয়। 1971 সালে, C.A. Thomas Jr. নামের একজন জেনেটিসিস্ট, এই সমস্যাটিকে সি-ভ্যালু প্যারাডক্স (C-value paradox) বলে অভিহিত করেন।[1]

মিউটেশনাল লোড (Mutational Load)

সি-ভ্যালু প্যারাডক্সের মতন আরেকটি প্যারাডক্স হোল ‘মিউটেশনাল লোড’। দেখা যায়, মানুষের মধ্যে যে হারে মিউটেশন ঘটে, তার তুলনায় মানুষের জিনোম অনেক বড়। আর এইজন্য প্রতি প্রজন্মে ক্ষতিকর মিউটেশনের সংখ্যা অনেক কম। যদি পুরো জিনোমের মধ্যে অপরিহার্য তথ্য সংরক্ষিত থাকতো তাহলে তাহলে প্রতি প্রজন্মে অনেক বেশী ক্ষতিকারক মিউটেশন দেখা যেত। অর্থাৎ সমস্ত জিনোম selection pressure বা নির্বাচনী চাপের দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় না। মোটামুটি গণনা করে দেখা যায়, মানুষের জিনোমের মাত্র 1-20% জিন অপরিহার্য তথ্য বহন করে, বাকি অংশ নিরপেক্ষভাবে কোন selection pressure বা প্রাকৃতিক নির্বাচনী চাপ ছাড়াই বিবর্তিত হয়।

সি-ভ্যালু বলতে কি বোঝায়?

Marbled lungfish (Protopterus aethiopicus) নামের একটি মাছের জিনোম 130 বিলিয়ন বেস যুগল দ্বারা গঠিত, সেখানে মানুষের জিনোম মাত্র চার বিলিয়ন বেস যুগল দ্বারা গঠিত।[2] এই হোল আরেক উদারন। কিন্তু সি-ভ্যালু জিনিসটা কি? সি-ভ্যালু হোল একটি হ্যাপ্লয়েড কোষে DNA-র পরিমান। “C-Value” কথাটা ব্যাবহার হয় ‘constant’ বা ‘characteristic’ থেকে, কারণ একই জীবের বিভিন্ন প্রকার কোষে এই C-Value-র মান সমান।

জীবের জটিলতা ও জিনোমের আকার

জীবের জটিলতা যেহেতু পরিমাপ করার মতন একক বা কোন সারবিকভাবে গ্রাহ্য পদ্ধতি নেই। অথবা একটি জীবের জিনোমের ঠিক কোন কোন অঞ্চল দেহের গঠন বৈশিষ্ট্যের নির্ধারক ও কোন অঞ্চল নিয়ন্ত্রক হিসাবে প্রয়োজন, তা নির্ধারণ করার কোন উপায় এখনও পর্যন্ত জানা ছিল না। এই C-Value paradox কেবল দুটি ভিন্ন প্রজাতির মধ্যেই প্রযোজ্য এমন নয়, গবেষণায় দেখা যাচ্ছে প্রায় একই ধরনের বিভিন্ন প্রজাতির মধ্যেও জিনোমের আকার ভিন্ন ভিন্ন হয়। একই গণের অন্তর্ভুক্ত বিভিন্ন প্রজাতির মধ্যে হ্যাপ্লয়েড জিনের আকারে পার্থক্য কিছু কিছু ক্ষেত্রে তিন থেকে আট গুণ। বেশকিছু উদ্ভিদ প্রজাতির মধ্যে এই ঘটনা দেখা যায়। যেমন ধান, পেঁয়াজ ইত্যাদি। বিবর্তনের ধারায় বিগত 140,000 বছরে Zea luxurians থেকে পৃথক হয়ে ভুট্টা বা Zea mays প্রজাতির উদ্ভব হয়, তখন জিনোমের সংখ্যা প্রায় দেড় গুণ বেড়ে গেছে। অর্থাৎ জিনোমের মধ্যে জিন এবং জিন নিয়ন্ত্রক অঞ্চলগুলির বিবর্তন ধীর গতিতে হলেও, জিনোমের সংখ্যা খুব দ্রুত বাড়তে পারে।

অতিরিক্ত DNA-এর কাজ কি?

এই অতিরিক্ত ডিএনএ-র কোন কাজ থাকতে পারে কি? এরকম কি হতে পারে যে গঠন বজায় রাখতে এই অতিরিক্ত DNA-এর কোন ভূমিকা আছে? এই ঘটনা ব্যাখ্যা করার জন্য বহু হাইপোথিসিস প্রস্তাবিত হয়েছে এবং সেই হাইপোথিসিসগুলি খুব সাবধানতার সাথে বিশ্লেষণ করা হয়েছে। প্রথমদিকে মনে করা হয়েছিল যে এই অতিরিক্ত ডিএনএর গঠনগত বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করার ক্ষেত্রে ভূমিকা রাখে আর এই অতিরিক্ত অংশগুলির অভিযোজনের ক্ষেত্রেও গুরুত্বপূর্ণ। এবং এই কারণেই এই অতিরিক্ত অংশগুলি প্রাকৃতিক নির্বাচনের মাধ্যমে একটি জীবের মধ্যে টিকে থাকে।

কিন্তু এই তত্ত্ব দিয়ে ‘মিউটেশন লোড’ ব্যাপারটিকে ব্যাখ্যা করা যায় না। তাছাড়া ইউক্যারিওটিক কোষের মধ্যে জিনোমের খুব ক্ষুদ্র অংশই সংরক্ষিত হয় এবং নির্বাচনী চাপের (selection pressure) দ্বারা প্রাকৃতিক নির্বাচনে জয়ী হয়। অর্থাৎ উপরোক্ত দুটি ঘটনা ব্যাখ্যা করতে হলে, এই অতিরিক্ত ডিএনএর অভিযোজনের দিক থেকে এমন কোন গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা খুঁজে বের করতে হবে, যেখানে কত পরিমান ডিএনএর আছে সেটা গুরুত্বপূর্ণ, কিন্তু তাদের নির্দিষ্ট ক্রম গুরুত্বপূর্ণ নয়। সাথে এটাও ব্যাখ্যা করতে হবে, একই গণের অন্তর্ভুক্ত এবং খুবই সাদৃশ্যপূর্ণ হলেও এক প্রজাতি থেকে আরেকটি প্রজাতিতে এত বিশাল পরিমাণ ডিএনএর বৈচিত্র হয় কি করে?

অর্থাৎ কোন জীবের সমগ্র জিনোমের মধ্যে বেশ কিছু পরিমাণ DNA ক্রম এমন, যার কোন বিবর্তনগত সুবিধা নেই এবং তাদের পরিবর্তন বা মিউটেশন হলেও জীবের বৈশিষ্ট্যের কোন পরিবর্তন হয় না। আর এই হোল তথাকথিত ‘Junk DNA’ বা DNA আবর্জনা।

আবর্জনা DNA আর প্রোটিন গঠন সঙ্কেত বহন না করা DNA এক নয়

তার অর্থ কি এটা যে, জিনোমের যে যে অংশগুলি প্রোটিন তৈরির সংকেত বহন করেনা, সেই অংশগুলিকে কি আমরা আবর্জনা ডিএনএ বলবো? না। DNA-এর যে সমস্ত অংশগুলি জিন নিয়ন্ত্রক হিসেবে কাজ করে তারা অনেক সময়ই এই প্রোটিন তৈরির সংকেত বহন না করা অংশগুলির মধ্যেই থাকে। অর্থাৎ ব্যাপারটা এরকম যে জিনোমের কিছু অংশ ডিএনএ প্রোটিন তৈরি সংকেত বহন করে, যাদের জিন বলে; কিছু অংশ এই জিনগুলি কে নিয়ন্ত্রণ করে, আর কিছু অংশ আবর্জনা। আর এক প্রজাতি থেকে আরেক প্রজাতির ক্ষেত্রে এই শেষোক্ত আবর্জনা DNA-এর পরিমাণে বিপুল তারতম্য দেখতে পাওয়া যায়। আরেকটা বিষয় অবশ্যই খেয়াল রাখতে হবে জিন এবং জিন নিয়ন্ত্রক অংশগুলির পরিমাণ জীবের গঠনগত জটিলতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

সত্যিই কি আবর্জনা বা Junk কথাটি ব্যবহার করা যায়

ইচ্ছে হলে নাও করতে পারেন। এদের নিষ্ক্রিয় বা অকার্যকর (nonfunctional) DNA বলতে পারেন। কিন্তু যাই বলুন, এখানে Junk বা nonfunctional যাই বলুন না কেন, এর অর্থ হল এই যে এই ডিএনএ অংশগুলি জীবের কোনো প্রাকৃতিক নির্বাচনের ক্ষেত্রে কোন ভূমিকা পালন করে না, যদিও বা করে তার পরিমাণ নিতান্ত নগন্য।

নিষ্ক্রিয় বা অকার্যকর বা আবর্জনা DNA-র পরিমাণ নির্ধারণ

প্রথমত, অতিরিক্ত ডিএনএ যে ক্ষতিকারক হবেই এমন কোন কথা নেই। দ্বিতীয়ত, ডিএনএর প্রতিলিপি তৈরি করা জন্য যে খুব বেশি শক্তি ব্যবহৃত হয় তাও নয়। তবুও দেখা যায় মিউটেশন-এর মাধ্যমে ডিএনএ-র কিছু অংশের অবলুপ্তি খুবই সাধারণ একটি ব্যাপার।

একটি জীব কোষে কি পরিমাণ নিষ্ক্রিয় DNA থাকবে, তা নির্ভর করে মূলত দুটি বিষয়ের সাম্যাবস্থানের উপর। প্রথমত, এই নিষ্ক্রিয় ডিএনএ ক্ষতিকারক কিনা এবং প্রতিলিপি তৈরি করার সময় কতটা অতিরিক্ত শক্তি ব্যায়িত হচ্ছে। এই দ্বিতীয়ত, এই নিষ্ক্রিয় ডিএনএ ঝেড়ে ফেলা কতটা সোজা।

কিন্তু, কোন জীবগোষ্ঠীর মধ্যে, বিশেষ করে যাদের সংখ্যা অনেক বেশী এবং যাদের প্রজনন বা বৃদ্ধির হার অনেক বেশী, তাদের ক্ষেত্রে ক্ষুদ্র থেকে ক্ষুদ্র নির্বাচনী সুবিধাগুলি গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। সেক্ষেত্রে, DNA-র নিষ্ক্রিয় অংশগুলি প্রতিলিপি করার থেকে সেগুলি ঝেড়ে ফেললে যদি সামান্য বাড়তি সুবিধা পাওয়া যায়, সামান্যতম শক্তিও যদি বেঁচে যায়, তাহলে প্রাকৃতিক নির্বাচনের মাধ্যমে সম্পূর্ণ না হলেও বেশ কিছু পরিমাণ নিষ্ক্রিয় DNA-র হাত থেকে মুক্তি পাওয়াই যুক্তিযুক্ত মনে হয়।

আর এই হোল paradox বা দ্বন্দ্ব।

আবর্জনা কি আবর্জনা নয়?

সেই কথায় যাবার আগে আরেকটা বিষয় একটু জেনে নিতে হবে।

ট্রান্সপোসন্স বা Transposons

ডিএন এর মধ্যে বেশকিছু স্থানান্তরযোগ্য অংশ বা জাম্পিং জিন (jumping gene) থাকে। প্রায় পঞ্চাশ বছর আগে Barbara McClintock প্রথম সনাক্ত করেন এই ধরনের অংশগুলিকে।[3]) ডিএনএর এই ক্রমগুলিকে স্থানান্তরযোগ্য অংশ বা Transposable Element (TE) বা জাম্পিং জিন বলার কারণ হলো তারা জিনোমের একটি নির্দিষ্ট অবস্থান থেকে অন্য অবস্থানে স্থানান্তরিত হতে পারে। এই স্থানান্তরযোগ্য অংশগুলি আদর্শকোষ এবং আদিকোষ উভয়ের মধ্যেই প্রচুর পরিমাণে দেখতে পাওয়া যায়। মানুষের জিনোমের প্রায় 50% এবং ভুট্টা বা maize প্রজাতির জিনোমের প্রায় 90% এই স্থানান্তরযোগ্য অংশগুলি দ্বারা গঠিত। [4]

ডিএনএর কিছু কিছু স্থানান্তরযোগ্য অংশ স্বয়ংশাসিত (autonomous) হয় অর্থাৎ তারা নিজেরাই এক স্থান থেকে অন্য স্থানে স্থানান্তরিত হতে পারে। আবার কিছু কিছু অংশ অপর স্থানান্তরযোগ্য অংশগুলির উপরে নির্ভরশীল হয়।

DNA ট্রান্সপোসন্স (Class 2)

সমস্ত স্বাধীন বা স্বাবলম্বী স্থানান্তরযোগ্য অংশগুলি একটি প্রোটিন তৈরির সংকেত বহন করে যার নাম transposase বা ট্রানস্পজেস। এই প্রোটিন DNA ক্রম সমন্বিত অংশগুলির সন্নিবেশ ও ছেদনের জন্য ব্যবহৃত হয়। কিছু কিছু স্থানান্তরযোগ্য খন্ডক অন্যান্য প্রোটিন তৈরির সংকেত বহন করে। এই ডিএনএ অংশগুলি কোনো মধ্যবর্তী আরএনএ তৈরি করে না, তারা নিজেরাই এক স্থান থেকে অন্য স্থানে স্থানান্তরিত হয়, তারা নিজেরাই নিজেদের DNA-র অন্যান্য অংশে সংযুক্ত বা বিযুক্ত করতে পারে।

রেট্রোট্রান্সপোসন্স (retrotransposons, Class 1)

আবার কিছু কিছু স্থানান্তরযোগ্য খন্ডক প্রথমে অন্তর্বর্তী আরএনএ তৈরি করে, এই খন্ডগুলি ট্রান্সপোজেস নামের প্রোটিন তৈরি সংকেত বহন করেনা। তারা প্রথমে আরএনএ তৈরি করে এবং রিভার্স ট্রান্সক্রিপটেজ নামক উৎসেচক ব্যবহার করে আরএনএ থেকে ডিএনএ তৈরী করে। এই খণ্ডকগুলি অন্য কোন একটি নির্দিষ্ট অংশের সাথে সংযুক্ত হয়।

Jumping Genes বা ট্রান্সপোসন্সের কাজ

স্থানান্তর যোগ্য খন্ড গুলির ভুমিকা মূলত নির্ভর করে তারা কোন স্থান থেকে কোন স্থানে স্থানান্তরিত হয়ে DNA ক্রমের কোন অংশে সংযুক্ত হয়। যদি কোনো জিনের ভেতরে সংযুক্ত হয় তখন মিউটেশন ঘটে। তবে অধিকাংশ স্থানান্তরযোগ্য খণ্ডকের এই স্থানান্তর, কোন রকম প্রভাব ফেলেনা অর্থাৎ জীবের বৈশিষ্ট্যের ক্ষেত্রে কোনো রকম পরিবর্তন ঘটে না। কিছু কিছু স্থানান্তরযোগ্য খন্ডক মিউটেশন-এর মাধ্যমে তাদের স্থানান্তর ক্ষমতা হারিয়ে ফেলে এবং তারা নিষ্ক্রিয় হয়ে থাকে। আবার কিছু কিছু খন্ডক নিষ্ক্রিয় হয় এপিজেনেটিক (epigenetic defense mechanisms) প্রক্রিয়ার মাধ্যমে।

জিনগত বৈচিত্র্য বৃদ্ধি করার ক্ষেত্রে এই স্থানান্তরযোগ্য DNA খন্ডক গুলির ভূমিকা গুরুত্বপূর্ণ। কোষের আভ্যন্তরীণ প্রক্রিয়া অধিকাংশ স্থানান্তর যোগ্য ডিএনএ খণ্ডকগুলির এর কার্যকারিতা বাধা দেয়। তাই এই স্থানান্তরযোগ্য ডিএনএ খণ্ডকগুলি বিবর্তন ও জিন নিয়ন্ত্রনের ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে।

বিবর্তন ও DNA আবর্জনার সংঘাত

আগের কথায় ফিরে যাই। আমরা একটু আগে দেখলাম বিবর্তনের ধারায় এই আবর্জনাপূর্ণ ডিএনএ থাকার কথা নয়। তার অর্থ আমরা যদি এই অতিরিক্ত ডিএনএ কোন কাজ খুঁজে না পাই, তাহলে কি এগুলো সত্যি কারের আবর্জনা বলে ধরে নেওয়া যুক্তিযুক্ত হবে? কিন্তু আমাদের কাছে যে তথ্য প্রমাণ আছে এবং যে ঘটনাগুলি আমরা পর্যবেক্ষণ করছি, তাতে সত্যি দেখছি যে আমাদের কোষের মধ্যে এক বিশাল পরিমাণ নিষ্ক্রিয় ডিএনএ রয়েছে; এবং তারা বিবর্তনের ধারায় বিলুপ্ত হয়ে যায়নি। এর অর্থ এই যে এমন কোন প্রক্রিয়া আছে যে প্রক্রিয়া অনেক বেশি পরিমাণ নিষ্ক্রিয় আবর্জনা ডিএনএ তৈরী করে। আর সেই পরিমাণ, প্রাকৃতিক নির্বাচনের মাধ্যমে সেই আবর্জনা DNA থেকে মুক্তি পাওয়ার হারের থেকে অনেক বেশী।

স্বার্থপর বা selfish DNA

একটি প্রক্রিয়া হল স্বার্থপর ডিএনএ বা সেলফিশ ডিএনএ। এই স্বার্থপর DNA-গুলি পূর্বোক্ত স্থানান্তরযোগ্য ডিএনএ অংশ। এরা একরকম পরজীবী হিসেবে আশ্রয়দাতা জিনোমের ডিএনএ-র মধ্যে বসবাস করে, আপন প্রতিলিপি তৈরি করে। এই স্বার্থপর কেবল নিজেদের প্রতিলিপি গঠনের জন্য প্রয়োজনীয় উৎসেচক তৈরির সঙ্কেত বহন করে। আশ্রয়দাতা কোষের গঠনগত বৈশিষ্ট্য বা বিপাক প্রক্রিয়া নির্ধারণের জন্য এদের কোন সরাসরি অবদান থাকে না।[5][6]

সি-ভ্যালু প্যারাডক্সের সমাধান

এরকমই একটি স্থানান্তরযোগ্য DNA খন্ডকের উদাহরণ Alu, মানুষের জিনোমের মধ্যে Alu খণ্ডকের কোটি কোটি প্রতিলিপি পরিলক্ষিত হয়। মানুষের প্রায় 10 শতাংশ জিনোম এই খন্ড দ্বারা গঠিত। জিনোমের প্রায় সমস্ত স্থানান্তর যোগ্য ডিএনএ খন্ডকের প্রতিলিপিগুলি আংশিক অথবা সম্পূর্ণভাবে ত্রুটিপূর্ণ হবার জন্য নিষ্ক্রিয়। সেগুলি বিবর্তনের ধারায় একদম প্রথম দিকে জিনের সাথে যুক্ত হয়েছিল এবং এখন তা ধীরে ধীরে বিনষ্ট হচ্ছে। এই বিনষ্ট হওয়ার মূল কারণ প্রাকৃতিক নির্বাচন নয় বরং নিরপেক্ষ জেনেটিক ড্রিফট। সক্রিয় স্থানান্তরযোগ্য ডিএনএ খন্ড গুলি নতুন নতুন প্রতিলিপি তৈরি করে এবং তারাই এই আবর্জনা ডিএনএর মূল উৎস।

Computational genome sequence পদ্ধতির মাধ্যমে আমরা মানুষের জিনোমের মধ্যে থাকা এই স্থানান্তরযোগ্য অংশগুলি সনাক্ত করা যায়। মানুষের জিনোমে মধ্যে প্রায় 45% ডিএনএ যে এই স্থানান্তর যোগ্য DNA দ্বারা গঠিত তা নির্দিষ্টভাবে সনাক্ত করা যায়। এই পরিমান তার থেকে বেশি হতে পারে। কারণ নিরপেক্ষভাবে বিবর্তিত হয় এই ডিএনএ খণ্ডকগুলি এত দ্রুত বিনষ্ট হয় যে লক্ষ লক্ষ বছরের বিবর্তনের পরে তাদের সনাক্ত করা প্রায় অসম্ভব হয়ে দাঁড়ায়।

সি-ভ্যালু প্যারাডক্স অনেকাংশেই এই স্থানান্তরযোগ্য DNA উপাদানগুলির অবশেষ দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায়। অর্থাৎ আমরা বলতে পারি জিনোমের আকার যত বেশী তার মধ্যে স্থানান্তরযোগ্য DNA উপাদানের অবশেষের পরিমানও তত বেশী।

‘আবর্জনা’ বা ‘Junk’ কথাটির যৌক্তিকতা

অনেক ক্ষেত্রেই এই স্থানান্তরযোগ্য ডিএনএ উপাদানগুলি সক্রিয়। তাদের অনেক জৈব-রাসায়নিক ভূমিকা থাকে। অনেকেই প্রোটিন তৈরির সংকেত বহন করে। কোষের মধ্যে এমন অনেক জিন নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়া আছে যারা এই ডিএনএ খন্ড গুলির কাজকর্ম বাধা দিতে সাহায্য করে। বেশ কিছু জীবের ক্ষেত্রে এই খন্ডকগুলি জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়ায় সহায়তা করে। তাহলেও কি এই উপাদানগুলিকে ‘আবর্জনা’ বলে অভিহিত করা যুক্তিযুক্ত?

সত্যি কথা বলতে কি, ‘junk’ কথাটি বহুল ব্যবহৃত নাম। Junk বা আবর্জনা না বললেও কিছু যায় আসে না। কিন্তু একটি কথা অবশ্যই মনে রাখতে হবে, যে নামেই ডাকা হোক না কেন, কতকগুলি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হোল,

  • বিভিন্ন প্রজাতির মধ্যে জিনোমের আকারের বিপুল বৈচিত্র্য
  • মিউটেশন লোড
  • জিনোমের একটি ক্ষুদ্র অংশের সংরক্ষণ
  • এবং জিনোমের একটি বৃহৎ অংশ যা, নির্বাচন নিরপেক্ষ ভাবে ক্রমশ ক্ষয়প্রাপ্ত অবিশিষ্ট DNA উপাদান দ্বারা গঠিত।

ENCODE প্রোজেক্ট

এনসাইক্লোপিডিয়া অফ ডিএনএ এলিমেন্টস বা Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) একটি বৃহৎ এবং খুব ব্যয়বহুল প্রচেষ্টা, মানব জিনোমের সমস্ত কার্যকরী উপাদানের মানচিত্র তৈরি করার উদ্দেশ্যে। প্রাথমিক গবেষণা (ENCODE 1) ফলাফল 2007 সালে প্রকাশিত হয়।[7] এবং সেই গবেষণাকে ঘিরে প্রধান প্রচার অভিযানটি যা বিতর্ক উস্কে দিয়েছিল তা হোল, মানব জিনোমের বেশিরভাগ অংশ থেকেই RNA প্রতিলিপি তৈরি হয়। মূল তাৎপর্য ছিল যে বেশিরভাগ জিনোম কার্যকরী।

Junk DNA ENCODE
ENCODE project, Nature, 30 July 2020

এনকোড 2 (ENCODE 2) ফলাফল 2012 সালে প্রকাশিত হয়। সেখানে দাবী করা হয় মানুষের জিনোমের 80% পর্যন্ত কার্যকর।[8] ব্যাস। আর যায় কোথায়, বিবর্তন তত্ত্বের বিরোধী যারা, বিশেষ করে যারা প্রাকৃতিক নিরবাচঙ্কে নাকচ করেন, তারা এই বিষয়টি ব্যাপকভাবে প্রচার করতে শুরু করে কিছু না বুঝেই। তারা বলতে শুরু করে, দেখো junk বা আবর্জনা বলতে কোষের মধ্যে কিছু নেই আর তাই বিবর্তনের স্বপক্ষে একটি বড় প্রমান আর ধোপে টেকে না।

এনকোড 3 (ENCODE 3) সবে মাত্র প্রকাশিত হয়েছে। The Nature নিবন্ধে এনকোড 1 এবং এনকোড 2 উল্লেখ করা হয়েছে। তবে 2007 এবং 2012 সালে Junk বা আবর্জনা ডিএনএর ধারনার অবসান নিয়ে যে ব্যাপকভাবে প্রচার চালানো হয়েছিল, তার কোন কথাই নেই। জিনোমের কত অংশ কার্যকরী তার উপর প্রায় কোনও মন্তব্য করা হচ্ছে না। এনকোডের মূল লক্ষ্য এখন কত পরিমাণ তথ্য তাদের হাতে আছে এবং কতগুলি গবেষণাপত্র প্রকাশিত হয়েছে তার উপর। পুরো নিবন্ধটি পড়তে পারেন এবং পূর্ববর্তী এনকোড প্রোজেক্টের দাবিগুলির কোনও উল্লেখ দেখতে পাবেন না।

News and Views-এ প্রকাশিত নিবন্ধটি দেখতে পারেন।

Less than 2% of the human genome encodes proteins. A grand challenge for genomic sciences has been mapping the functional elements — the regions that determine the extent to which genes are expressed — in the remaining 98% of our DNA. The Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) project, among other large collaborative efforts, was established in 2003 to create a catalogue of these functional elements and to outline their roles in regulating gene expression. In nine papers in Nature, the ENCODE consortium delivers the third phase of its valuable project.

Perspectives on ENCODE নিবন্ধটি দেখুন, সেখানেও আগের দাবীর সম্পর্কে কিছু বলা নেই। সেখানে যা বলা হয়েছে তার সার সংক্ষেপ মোটামুটি এই রকম:

  • 20,225 প্রোটিনের সঙ্কেত বহনকারী জিন
  • 37595 এমন জিন যারা প্রোটিন তৈরির সঙ্কেত বহন করে না
  • 2,157,387 মুক্ত ক্রোমাটিন অঞ্চল
  • 1,224,154 ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর সংযুক্ত হবার যোগ্য অংশ

“Biochemical activities” এবং “biological functions”-এর মধ্যে তফাত

কোন কিছু বলার আগে Ewan Birney-এর একটি ব্লগ আছে। সেখানে তিনি কি বলছেন একটু দেখে আসা যাক:

Q. Hmmm. Let’s move onto the science. I don’t buy that 80% of the genome is functional.

A. It’s clear that 80% of the genome has a specific biochemical activity – whatever that might be. This question hinges on the word “functional” so let’s try to tackle this first. Like many English language words, “functional” is a very useful but context-dependent word. Does a “functional element” in the genome mean something that changes a biochemical property of the cell (i.e, if the sequence was not here, the biochemistry would be different) or is it something that changes a phenotypically observable trait that affects the whole organism? At their limits (considering all the biochemical activities being a phenotype), these two definitions merge. Having spent a long time thinking about and discussing this, not a single definition of “functional” works for all conversations. We have to be precise about the context. Pragmatically, in ENCODE we define our criteria as “specific biochemical activity” – for example, an assay that identifies a series of bases. This is not the entire genome (so, for example, things like “having a phosphodiester bond” would not qualify). We then subset this into different classes of assay; in decreasing order of coverage these are: RNA, “broad” histone modifications, “narrow” histone modifications, DNaseI hypersensitive sites, Transcription Factor ChIP-seq peaks, DNaseI Footprints, Transcription Factor bound motifs, and finally Exons.

এখানে যে কথাটা বলা হচ্ছে সেটা হোল “specific biochemical activity” অর্থাৎ কিছু নির্দিষ্ট জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়া। ‘Activity’ এবং ‘Function’ কথা দুটি প্রায় একই রকম শোনালেও, যদি সংজ্ঞায়িত করার মধ্যে ভিন্নতা থাকে, তাহলে এক বিস্তর পার্থক্য।

বিভিন্ন জৈব রাসায়নিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে এনকোড প্রজেক্টে দেখানো হয়েছিল যে মানব জিনোমের একটি বিশাল সংখ্যাগরিষ্ঠ অংশ নিষ্ক্রিয় নয় বরং তারা বিভিন্ন জৈব রাসায়নিক ক্রিয়া-কলাপ এর সাথে জড়িত।[9]

জিনোমের 39.54% প্রোটিন গঠনের সঙ্কেত বাহক জিন ছাড়াও, তারা দেখেছে যে জিন মধ্যবর্তী ক্রমগুলিও ব্যাপকভাবে RNA প্রতিলিপি তৈরি করতে পারে। মোট জিনোমের 62% সক্রিয়ভাবে RNA প্রতিলিপি গঠন করতে পারে বা transcribed হয়। ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর বাইন্ডিং সাইটের সাথে, DNase I হাইপারসেন্সিটিভ সাইট, মিথাইলটেড ডিএনএ এবং অন্যান্য অঞ্চল নিয়ন্ত্রক অঞ্চলগুলি মিলিয়ে এই সক্রিয় অংশের পরিমাণ প্রায় 80.4%। তারা 147 টি বিভিন্ন প্রকার মানব দেহের কোষ নিয়ে কাজ করে, সমস্ত কোষ হলে এটি 100% এর কাছাকাছি যাওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে।[10]

সত্যি কথা বলতে কি, একটি জৈব রাসায়নিক ক্রিয়াকলাপ তো সমগ্র মানব জিনোমের মধ্যে বিদ্যমান, আর সেতি হোল DNA প্রতিলিপি তৈরি করা। এতো একটি স্বাভাবিক ব্যাপার, আর তা আলাদাভাবে উল্লেখ করার কি কোন প্রয়োজনীয়তা আছে?অন্যদিকে, জিনোমের একটি ছোট ভগ্নাশ, যারা প্রোটিন, rRNA, tRNA তৈরির জন্য সঙ্কেত বহন করে, তারা কেবল জৈব রাসায়নিকভাবে সক্রিয়ই নয়, তাদের বিভিন্ন জৈবিক ক্রিয়াকলাপে গুরুত্বপূর্ণ ভুমিকা রয়েছে।

প্রথমত, ট্রান্সক্রিপশনাল ক্রিয়াকলাপ থাকলেই যে জৈবিক ক্রিয়াকলাপে কোন গুরুত্বপূর্ণ ভুমিকা থাকবে এমন কোন বাধ্য বাধকতা নেই। DNA ক্রমের কোন অংশ ট্রান্সক্রিপশন হলেই যে তার একটি জৈবিক কার্যকরীতা থাকবে এমন কোন কথা নেই। ট্রান্সক্রিপশন repressive transcription-ও হতে পারে।[11] আদর্শ কোষের এমন অনেক transcript তৈরি হয় যারা aberrant mRNA বা বিকৃত mRNA, এবং বিভিন্ন প্রক্রিয়ার তারা অপনিত হয়।[12][13]

বিতর্কের সারমর্ম

বিতর্কের সারমর্ম হোল এই যে, ENCODE project নিয়ে যতই মাতামাতি হোক, ENCODE Project এমন কোন প্রমাণ প্রদান করে না যে, মানব জিনোম পুরোপুরি সৃষ্টিবাদী বিবর্তনীয় অর্থে ডিজাইন করা হয়েছে।

2012 সালে Stephen C. Meyer-এর লেখা “Darwin’s Doubt” বইতে Intelligent Design তত্ত্বের স্বপক্ষে একটি প্রমান হিসাবে দাঁড় করানোর চেষ্টা করা হয় এই ঘটনাটিকে। সেখানে তারা এমনভাবে উপস্থাপন করে যেন এটি intelligent design তত্ত্বের স্বপক্ষে একটি testable prediction এবং এই ঘটনা প্রাকৃতিক নির্বাচনকে নাকচ করে।

Junk DNA and ENCODE
Darwin’s Doubt বইয়ের একটি অংশ

2012 সালের এই ঘটনা নিয়ে অনেক বিতর্ক হয়, বিজ্ঞানীরা তার উত্তরও দিয়েছেন। আর এই বিষয় নিয়ে বিবর্তন বিরোধীদের মুখে তালাও পড়ে গেছে অনেক আগেই। কিন্তু অসুবিধা হোল, ঐ বিদেশী বইগুলি আমাদের কাছে আসে একটু দেরিতে। আর সেখান থেকে কপি করে আঞ্চলিক ভাষায় লিখতে খানিক সময় লাগে। তাই ভারতীয় উপমহাদেশের ধর্মের ধ্বজাধারী বিবর্তন বিরোধীদের কাছে এই ENCODE প্রোজেক্টের ঢেউ অনেক দেরি করে পৌঁছেছে যে ততক্ষণে ঢেউয়ের উৎস নিতান্তই শান্ত হয়ে গেছে।

আর জীববিজ্ঞানে, Junk DNA বহাল তবিয়তে এখনও বেঁচে আছে।

তথ্যসূত্রঃ

  1. Cooper GM. The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. The Complexity of Eukaryotic Genomes. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9846/[]
  2. Doolittle, W Ford, and Tyler D P Brunet. “On causal roles and selected effects: our genome is mostly junk.” BMC biology vol. 15,1 116. 5 Dec. 2017, doi:10.1186/s12915-017-0460-9[]
  3. McClintock, B. Mutable loci in maize. Carnegie Institution of Washington Yearbook 50, 174–181 (1951[]
  4. SanMiguel P, Tikhonov A, Jin YK, Motchoulskaia N, Zakharov D, Melake-Berhan A, Springer PS, Edwards KJ, Lee M, Avramova Z, Bennetzen JL. Nested retrotransposons in the intergenic regions of the maize genome. Science. 1996 Nov 1;274(5288):765-8. doi: 10.1126/science.274.5288.765. PMID: 8864112.[]
  5. Doolittle WF, Sapienza C. Selfish genes, the phenotype paradigm and genome evolution. Nature. 1980 Apr 17;284(5757):601-3. doi: 10.1038/284601a0. PMID: 6245369.[]
  6. Orgel LE, Crick FH. Selfish DNA: the ultimate parasite. Nature. 1980 Apr 17;284(5757):604-7. doi: 10.1038/284604a0. PMID: 7366731.[]
  7. The ENCODE Project Consortium. Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project. Nature 447, 799–816 (2007). https://doi.org/10.1038/nature05874[]
  8. The ENCODE Project Consortium. An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome. Nature 489, 57–74 (2012). https://doi.org/10.1038/nature11247[]
  9. The ENCODE Project Consortium, An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome, Nature 489 (2012) 57–74.[]
  10. E. Yong, ENCODE: the rough guide to the human genome, Discover Magazine (2012).[]
  11. M.G. Guenther, R.A. Young, Repressive transcription, Science 329 (2010) 150–151.[]
  12. C.J. Shoemaker, R. Green, Translation drives mRNA quality control, Nat. Struct.
    Mol. Biol. 19 (2012) 594–601.[]
  13. O. Isken, L.E. Maquat, Quality control of eukaryotic mRNA: safeguarding cells
    from abnormal mRNA function, Gene. Dev. 21 (2007) 1833–1856.[]

6 thoughts on “আবর্জনা (junk) ভরা DNA আর 2007 সালে প্রকাশিত ENCODE প্রোজেক্টের দ্বন্দ্ব

  • সেপ্টেম্বর 4, 2021 at 8:21 পূর্বাহ্ন
    Permalink

    ধৈর্য্য নিয়ে পড়ে শেষ করতে পারলাম না! আবার আসছি।
    তবে যতটুকু পড়েছি, দারুণ লাগছে!

    ধন্যবাদ রিসার্চার-লেখককে!

    Reply
  • সেপ্টেম্বর 4, 2021 at 9:54 পূর্বাহ্ন
    Permalink

    অল্পের মধ্যে খুবই সুন্দর করে ব্যাখ্যা করেছেন।লেখাটি চমৎকার।লেখাটিতে কিছু শব্দের বানান ভুল আছে,তবে তা লেখাটি বোঝার ক্ষেত্রে কোন অসুবিধার সৃষ্টি করে না।তবে চাইলে বানানগুলো ঠিক করতে পারেন।প্রাককথন-ব্যাস্ত(ব্যস্ত),সি.ভ্যালু-উদাহরন(উদাহরণ),সি.ভ্যালু বলতে কি বুঝায়-উদারন(উদাহরণ),জাঙ্ক DNA পরিমাণ নির্ধারণ-ব্যায়িত(ব্যয়িত),এই দ্বিতীয়ত,এই(প্রথম এই শব্দটা হবে না),Encode-নিরবাচঙ্কে(নির্বাচনকে),ভগ্নাশ(ভগ্নাংশ),সেতি(প্রতি হবে হয়ত),ভুমিকা(ভূমিকা)এবং শেষে ২,২৫৭,৩৮৭(২১,৫৭৩৮৭) ও ১,২২৪,১৫৪(১২,২৪১৫৪) সংখ্যাদ্বয়ের মাঝে যতি চিহ্নের ভুল ব্যবহার হয়েছে।

    Reply
    • সেপ্টেম্বর 4, 2021 at 12:23 অপরাহ্ন
      Permalink

      অমিত ভাই,আমি দুঃখিত মন্তব্যটি দুইবার করা হয়েছে এবং সংখ্যাদ্বয়ের মাঝে যতি চিহ্নের ব্যবহার ভুল হয়নি।আমার এরকম ভুলের জন্য আমি দুঃখিত।

      Reply
  • সেপ্টেম্বর 4, 2021 at 9:56 পূর্বাহ্ন
    Permalink

    অল্পের মধ্যে খুবই সুন্দর করে ব্যাখ্যা করেছেন।লেখাটি চমৎকার।লেখাটিতে কিছু শব্দের বানান ভুল আছে,তবে তা লেখাটি বোঝার ক্ষেত্রে কোন অসুবিধার সৃষ্টি করে না।তবে চাইলে বানানগুলো ঠিক করতে পারেন।প্রাককথন-ব্যাস্ত(ব্যস্ত),সি.ভ্যালু-উদাহরন(উদাহরণ),সি.ভ্যালু বলতে কি বুঝায়-উদারন(উদাহরণ),জাঙ্ক DNA পরিমাণ নির্ধারণ-ব্যায়িত(ব্যয়িত),এই দ্বিতীয়ত,এই(প্রথম এই শব্দটা হবে না),Encode-নিরবাচঙ্কে(নির্বাচনকে),ভগ্নাশ(ভগ্নাংশ),সেতি(প্রতি হবে হয়ত),ভুমিকা(ভূমিকা)এবং শেষে ২,২৫৭,৩৮৭(২১,৫৭,৩৮৭) ও ১,২২৪,১৫৪(১২,২৪,১৫৪) সংখ্যাদ্বয়ের মাঝে যতি চিহ্নের ভুল ব্যবহার হয়েছে।

    Reply
  • সেপ্টেম্বর 4, 2021 at 12:06 অপরাহ্ন
    Permalink

    Thank you very much for this article

    Reply
  • অক্টোবর 27, 2021 at 1:31 অপরাহ্ন
    Permalink

    অনেক অজানাকে জানতে পারলাম। ধন্যবাদ!

    Reply

মন্তব্য করুন

আপনার ই-মেইল এ্যাড্রেস প্রকাশিত হবে না। * চিহ্নিত বিষয়গুলো আবশ্যক।

%d bloggers like this: