একটি ধানের শীষ হাতে নিয়ে কেউ যদি বলে, ‘এর ভেতরে লুকিয়ে আছে কোটি কোটি অক্ষরের এক জীবন্ত লাইব্রেরি!’ তবে অবাক হওয়াই স্বাভাবিক। রূপকথার মতো শোনালেও সত্যিটা ঠিক এমনই। একটি ধানের বীজ দেখতে অতি ক্ষুদ্র হলেও এর প্রতিটি সূক্ষ্ম কোষে লুকিয়ে থাকা ডিএনএ মূলত এক বিশাল ও বিস্ময়কর তথ্যভান্ডার। এর পরতে পরতে সংকেতের তুলিতে আঁকা থাকে ধানের এক অদৃশ্য জীবনগাথা। একটি গাছ কতটা লম্বা হবে, ঠিক কখন ফুটবে তার প্রথম ফুল, কতটা সোনাঝরা শস্য হাসবে কৃষকের আঙিনায়, কিংবা প্রচণ্ড খরা ও লবণাক্ততার মাঝেও সে কীভাবে মাথা উঁচু করে দাঁড়িয়ে থাকবে; এমনকি কোনো ক্ষতিকর রোগবালাই আক্রমণ করলে তার বিরুদ্ধে কতটা বীরত্বের সঙ্গে লড়াই করবে, তার পুরো নীলনকশাই আগে থেকে খোদাই করা থাকে এই ডিএনএর পাতায়।

ধান কেবল বাঙালির প্রধান খাদ্য নয়; এটি আমাদের মাটি, মানুষ ও সংস্কৃতির সঙ্গে আষ্টেপৃষ্ঠে জড়িয়ে থাকা এক গভীর আবেগ। ধানের প্রতিটি শীষে মিশে থাকে কৃষকের রোদে পোড়া অক্লান্ত পরিশ্রম, বুকভরা স্বপ্ন আর একটি পুরো পরিবারের মুখে হাসি ফোটানোর গল্প।

নবান্ন উৎসব থেকে শুরু করে বাংলার নানা লোকজ ঐতিহ্যে ধান এক অনন্য স্থান ধারণ করে আছে। হাজার বছর ধরে এই ধানই আমাদের জীবন, অর্থনীতি ও গ্রামীণ জীবনযাত্রার মূল চালিকাশক্তি। তাই ধানকে সমৃদ্ধ করা মানে শুধুই ফলন বাড়ানো নয়, বরং বাঙালির ভবিষ্যৎ ও জাতীয় খাদ্যনিরাপত্তার ভিতকে আরও সুদৃঢ় করা। আর এই লক্ষ্যেই এখন বিজ্ঞানের সবচেয়ে আধুনিক হাতিয়ার ক্রিসপার জিন এডিটিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে ধানের সেই অদৃশ্য লাইব্রেরির পাতায় পাতায় লেখা হচ্ছে এক নতুন ইতিহাস।

নবান্ন উৎসব থেকে শুরু করে বাংলার নানা লোকজ ঐতিহ্যে ধান এক অনন্য স্থান ধারণ করে আছে। হাজার বছর ধরে এই ধানই আমাদের জীবন, অর্থনীতি ও গ্রামীণ জীবনযাত্রার মূল চালিকাশক্তি।

কৃষির রূপান্তর: কৃষি থেকে বিজ্ঞান

শত শত বছর ধরে আমাদের কৃষকেরা এক অদ্ভুত সুন্দর উপায়ে চাষবাস করে আসছেন। প্রতিবছর ফসল কাটার পর তাঁরা মাঠের সবচেয়ে সুস্থ, সুন্দর এবং বেশি ফলন দেওয়া গাছগুলো আলাদা করে রাখতেন। সেই গাছগুলো থেকেই পরবর্তী মৌসুমের জন্য বীজ জমিয়ে রাখা হতো। এটি ছিল অভিজ্ঞতার ওপর ভিত্তি করে একধরনের বাছাইপ্রক্রিয়া।

বিজ্ঞানের উন্নয়নের সঙ্গে সঙ্গে বিজ্ঞানীরা ভাবলেন, ধানের ফলন বাড়ানোর কাজকে আরেকটু এগিয়ে নেওয়া যাক। তাঁরা গবেষণাগার ও ফসলের মাঠে শুরু করলেন নানারকম পরীক্ষা-নিরীক্ষা। দুটি ভিন্ন বা একই জাতের উদ্ভিদের মাঝে কৃত্রিম পরাগায়ন বা সংকরায়ণের মাধ্যমে উচ্চফলনশীল ও রোগপ্রতিরোধী নতুন জাত তৈরি করতে শুরু করলেন। তবে এই পুরো প্রক্রিয়ার পেছনে ছিল একটা মস্ত বড় সীমাবদ্ধতা।

মানুষ যতই চেষ্টা করুক না কেন, গাছের ভেতরের জিনগত গঠন কেমন হবে, কিংবা কোন ভালো গুণটি পরবর্তী প্রজন্মে টিকে থাকবে আর কোনটি হারিয়ে যাবে, তা নিশ্চিত করা যেত না। এই চূড়ান্ত সিদ্ধান্তের চাবিকাঠি ছিল সম্পূর্ণ প্রকৃতির হাতে। একে বলা হয় প্রাকৃতিক নির্বাচন। সহজ কথায়, মানুষ কেবল চেষ্টাটুকু করতে পারত, কিন্তু শেষ পর্যন্ত প্রকৃতিই বেছে নিত কোন বৈশিষ্ট্যটি টিকে থাকবে। আর এ কারণে নিজেদের কাঙ্ক্ষিত ফসলটি পাওয়ার জন্য বিজ্ঞানীদের বছরের পর বছর প্রকৃতির সিদ্ধান্তের আশায় অধীর আগ্রহে অপেক্ষা করতে হতো।

প্রতিবছর ফসল কাটার পর তাঁরা মাঠের সবচেয়ে সুস্থ, সুন্দর এবং বেশি ফলন দেওয়া গাছগুলো আলাদা করে রাখতেন। সেই গাছগুলো থেকেই পরবর্তী মৌসুমের জন্য বীজ জমিয়ে রাখা হতো।

বর্তমানে সেই চিত্র অনেকটাই বদলে গেছে। বিজ্ঞানের অগ্রযাত্রায় সেই দীর্ঘ প্রতীক্ষার অবসান ঘটেছে বায়োটেকনোলজি এবং জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের হাত ধরে। বিজ্ঞান এখন শুধু উদ্ভিদের জিন পড়তেই পারে না, বরং প্রয়োজন অনুযায়ী তা এডিট করতে বা বদলে দিতেও পারে! আর এই জাদুকরী প্রযুক্তির নাম হলো ক্রিসপার-ক্যাস৯, যাকে অনেকেই বলেন জিনের সূক্ষ্ম অস্ত্রোপচারকারী ‘জিনের কাঁচি’। এটি ডিএনএর ভেতরে জিনের নিখুঁত অস্ত্রোপচার করতে পারে। এই আধুনিক প্রযুক্তির ছোঁয়ায় মানুষ আজ নিজেই উদ্ভিদের জিনগত নকশা সরাসরি নিজের নিয়ন্ত্রণে নিয়ে এসেছে।

যে ধান বাঙালির জীবন, সংস্কৃতি আর বেঁচে থাকার মূল ভিত্তি, জলবায়ু পরিবর্তন আর নিত্যনতুন রোগবালাইয়ের কারণে আজ তা প্রতিনিয়ত হুমকির মুখে। ক্রিসপার-ক্যাস৯ প্রযুক্তির ছোঁয়ায় বিজ্ঞানীরা এখন ধানের নিজস্ব জিনোমেই এনেছেন এক বৈপ্লবিক পরিবর্তন। বাইরে থেকে কোনো নতুন জিন সংযোজনের প্রয়োজন ছাড়াই, ধানের নিজস্ব জিনোমে নির্দিষ্ট পরিবর্তন এনে রোগপ্রতিরোধী এবং উচ্চফলনশীল জাত তৈরির চেষ্টা করছেন বিজ্ঞানীরা। ব্যাকটেরিয়ার সেই রোমাঞ্চকর আবিষ্কারের গল্প কীভাবে গবেষণাগারের সীমানা পেরিয়ে আজ আমাদের ফসলের মাঠ বদলে দিচ্ছে, চলুন উঁকি দেওয়া যাক সেই জিনের রহস্যময় পৃথিবীতে।

ক্রিসপার-ক্যাস৯ ডিএনএর ভেতরে জিনের নিখুঁত অস্ত্রোপচার করতে পারে। এই আধুনিক প্রযুক্তির ছোঁয়ায় মানুষ আজ নিজেই উদ্ভিদের জিনগত নকশা সরাসরি নিজের নিয়ন্ত্রণে নিয়ে এসেছে।

ক্রিসপার-ক্যাস৯ প্রযুক্তির অভিযাত্রা: ব্যাকটেরিয়ার শরীর থেকে কৃষকের মাঠে

আশ্চর্যের বিষয় হলো, ক্রিসপার-ক্যাস৯–এর গল্প কোনো আধুনিক গবেষণাগারে শুরু হয়নি। এর জন্ম হয়েছে বহু কোটি বছর আগে, ক্ষুদ্র এক জীব ব্যাকটেরিয়ার শরীরে। আমাদের মতো ব্যাকটেরিয়াকেও প্রতিনিয়ত শত্রুর মুখোমুখি হতে হয়, যার মধ্যে সবচেয়ে মারাত্মক হলো ব্যাকটেরিওফাজ নামে ভাইরাস। এই ভাইরাস যখন কোনো ব্যাকটেরিয়াকে আক্রমণ করে, তখন ব্যাকটেরিয়া আক্রমণকারী ভাইরাসের ডিএনএর ছোট ছোট অংশ নিজের জিনোমে জমা করে রাখে; ঠিক যেমন অপরাধীর ছবি থানার ডেটাবেসে সংরক্ষণ করা হয়! পরের বার একই ভাইরাস আক্রমণ করলে ব্যাকটেরিয়া তাকে সঙ্গে সঙ্গে চিনে ফেলে। এরপর ক্রিসপার আরএনএ ও tracrRNA-এর সহায়তায় ক্যাস৯ এনজাইম ভাইরাসের ডিএনএকে নির্দিষ্ট স্থানে কেটে টুকরো টুকরো করে ফেলে এবং নিজেকে রক্ষা করে। প্রকৃতির এই বিস্ময়কর প্রতিরক্ষাব্যবস্থাই পরে মানুষের হাতে পরিণত হয়েছে আধুনিক জিন সম্পাদনা প্রযুক্তিতে।

বিজ্ঞানীরা ব্যাকটেরিয়ার এই বিস্ময়কর প্রতিরক্ষাব্যবস্থা ধীরে ধীরে গবেষণাগারের জিন সম্পাদনার শক্তিশালী হাতিয়ারে রূপ দেন। এর বৈজ্ঞানিক যাত্রার গুরুত্বপূর্ণ সূচনা ঘটে ১৯৮৭ সালে, যখন জাপানি বিজ্ঞানী ইয়োশিজুমি ইশিনো ও তাঁর সহকর্মীরা E. coli ব্যাকটেরিয়ার ডিএনএতে অদ্ভুত কিছু পুনরাবৃত্ত ডিএনএ বিন্যাস শনাক্ত করেন। এসব পুনরাবৃত্ত অংশের মাঝখানে ছিল ভিন্ন ধরনের ছোট ডিএনএর অংশ। বিজ্ঞানীরা তখনো জানতেন না, এই রহস্যময় বিন্যাসের প্রকৃত কাজ কী!

ক্রিসপার আরএনএ ও tracrRNA-এর সহায়তায় ক্যাস৯ এনজাইম ভাইরাসের ডিএনএকে নির্দিষ্ট স্থানে কেটে টুকরো টুকরো করে ফেলে এবং নিজেকে রক্ষা করে।

পরে স্পেনের বিজ্ঞানী ফ্রান্সিসকো মোজিকা এসব পুনরাবৃত্ত ডিএনএ বিন্যাসের বিস্তৃত উপস্থিতি ও সম্ভাব্য প্রতিরক্ষামূলক ভূমিকার দিকে দৃষ্টি আকর্ষণ করেন। ২০০২ সালে এই বিশেষ ডিএনএ বিন্যাসের নাম দেওয়া হয় ক্রিসপার বা CRISPR (ক্লাস্টার্ড রেগুলারলি ইন্টারস্পেসড শর্ট প্যালিনড্রোমিক রিপিটস)। এরপর গবেষণার ধারাবাহিকতায় স্পষ্ট হয়, ক্রিসপারভিত্তিক ব্যবস্থা ব্যাকটেরিয়াকে ভাইরাসের আক্রমণ থেকে রক্ষা করতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে।

এরপর আসে ২০১২ সালের যুগান্তকারী অধ্যায়। জেনিফার ডাউডনা ও ইমানুয়েল শারপেন্টিয়ার দেখান, ক্রিসপার-ক্যাস৯ ব্যবস্থাকে পুনর্গঠন করে একটি গাইড আরএনএর সাহায্যে নির্দিষ্ট ডিএনএ বিন্যাস লক্ষ্য করে ক্যাস৯ এনজাইম দিয়ে কাটার ব্যবস্থা তৈরি করা যায়। এই আবিষ্কারই আধুনিক জিন এডিটিংয়ের পথ খুলে দেয়। এর স্বীকৃতি হিসেবে ২০২০ সালে তাঁরা রসায়নে নোবেল পুরস্কার লাভ করেন।

ক্যাস৯ একটি সূক্ষ্ম কাঁচির মতো ডিএনএর উভয় স্ট্র্যান্ডে নির্দিষ্ট স্থানে বিভাজন তৈরি করে। অর্থাৎ, গাইড আরএনএ নির্দেশনা দেয় কোথায় পরিবর্তন হবে, আর ক্যাস৯ সেখানে ডিএনএ কাটে।

ডিএনএর ভেতর নিখুঁত কাটাছেঁড়ার বিজ্ঞান

গবেষণাগারের টেস্টটিউব থেকে ফসলের মাঠে—এই দীর্ঘ যাত্রার পেছনে রয়েছে ক্রিসপার-ক্যাস৯ প্রযুক্তির অসাধারণ বৈজ্ঞানিক কৌশল। সহজভাবে বললে, ক্রিসপার-ক্যাস৯ হলো একটি আরএনএ-নির্দেশিত ডিএনএ ডাবল-স্ট্র্যান্ড ব্রেক তৈরির প্রযুক্তি। এর দুটি প্রধান উপাদান হলো গাইড আরএনএ (gRNA) এবং ক্যাস৯ এনজাইম।

এই প্রযুক্তিতে প্রথমে তৈরি করা হয় একটি নির্দিষ্ট গাইড আরএনএ, যা অনেকটা জিপিএসের মতো কাজ করে। কোটি কোটি অক্ষরের ভিড় থেকে গাইড আরএনএ কাঙ্ক্ষিত লক্ষ্যস্থানটি শনাক্ত করে এবং ক্যাস৯ এনজাইমকে সেখানে নিয়ে যায়। এরপর ক্যাস৯ একটি সূক্ষ্ম কাঁচির মতো ডিএনএর উভয় স্ট্র্যান্ডে নির্দিষ্ট স্থানে বিভাজন তৈরি করে। অর্থাৎ, গাইড আরএনএ নির্দেশনা দেয় কোথায় পরিবর্তন হবে, আর ক্যাস৯ সেখানে ডিএনএ কাটে।

সহজভাবে বললে, ক্রিসপার-ক্যাস৯ হলো একটি আরএনএ-নির্দেশিত ডিএনএ ডাবল-স্ট্র্যান্ড ব্রেক তৈরির প্রযুক্তি। এর দুটি প্রধান উপাদান হলো গাইড আরএনএ এবং ক্যাস৯ এনজাইম।

তবে ডিএনএ কাটার পরেই কাজ শেষ নয়। এরপর শুরু হয় কোষের নিজস্ব ডিএনএ মেরামত প্রক্রিয়া । এই মেরামত প্রধানত NHEJ (নন-হোমোলোগাস এন্ড জয়নিং) ও HDR (হোমোলজি-ডিরেক্টেড রিপেয়ার)-এর মতো প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সম্পন্ন হয়। NHEJ-এর সময় ছোটখাটো পরিবর্তন বা মিউটেশন তৈরি হলে কোনো নির্দিষ্ট জিনের কার্যকারিতা নিষ্ক্রিয় করা সম্ভব হয়। অন্যদিকে, HDR-ভিত্তিক মেরামত ব্যবস্থাকে কাজে লাগিয়ে ডিএনএর নির্দিষ্ট অংশে আরও নিয়ন্ত্রিত ও কাঙ্ক্ষিত পরিবর্তন আনা যায়। এভাবেই বিজ্ঞানীরা ফসলের ফলন, রোগ প্রতিরোধক্ষমতা কিংবা প্রতিকূল পরিবেশে টিকে থাকার ক্ষমতা বাড়ানোর মতো বৈশিষ্ট্য উন্নয়নের সুযোগ তৈরি করছেন।

অনেক ক্রিসপার-এডিটেড উদ্ভিদে যেহেতু বাইরে থেকে কোনো ভিন্ন প্রজাতির জিন জোর করে জুড়ে দেওয়া হয় না, তাই একে প্রচলিত জিএমও বা জিন প্রতিস্থাপন বলা চলে না। তবে কোনো এডিটেড ফসলকে জিএমও হিসেবে কীভাবে শ্রেণিবদ্ধ করা হবে, তা দেশ ও নিয়ন্ত্রক কাঠামোর ওপর নির্ভর করে। ধানের নিজস্ব জিনকে ভেতরে থেকেই নিখুঁতভাবে সংশোধন ও পরিমার্জন করার এই জাদুকরী ক্ষমতার কারণেই একে বলা হয় জিন এডিটিং। অর্থাৎ, যে বিপ্লবের শুরু হয়েছিল ব্যাকটেরিয়ার শরীরে, আজ তার গন্তব্য হতে পারে বাংলাদেশের কৃষকের ধানের মাঠ!

অনেক ক্রিসপার-এডিটেড উদ্ভিদে যেহেতু বাইরে থেকে কোনো ভিন্ন প্রজাতির জিন জোর করে জুড়ে দেওয়া হয় না, তাই একে প্রচলিত জিএমও বা জিন প্রতিস্থাপন বলা চলে না।

ধানের জিনোম পরিচিতি: ৪৩০ মেগাবেজে লুকিয়ে থাকা জীবন্ত রহস্য নকশা

বিশ্বের অর্ধেকেরও বেশি মানুষের প্রধান খাদ্য ধান। বাংলাদেশের মানুষের প্রধান খাদ্য ধানের বৈজ্ঞানিক নাম হলো Oryza sativa। অন্যান্য উদ্ভিদের তুলনায় ধানের জিনোম বেশ ছোট হলেও এটি অত্যন্ত সুসংগঠিত। একটি গাছের জিনোম বলতে মূলত তার শরীরের সমস্ত ডিএনএর সমষ্টিকে বোঝায়, যা তার জীবনের যাবতীয় জিনগত দিকনির্দেশনা বহন করে।

১৯৯০-এর দশকে আন্তর্জাতিক ধান গবেষণা প্রতিষ্ঠান (IRRI) এবং জাপান, চীন ও যুক্তরাষ্ট্রের বিজ্ঞানীরা ধানের জিনোম সিকোয়েন্স করার উদ্যোগ নেয়। ২০০২ সালে জাপানের ইন্টারন্যাশনাল রাইস জিনোম সিকোয়েন্সিং প্রজেক্ট (IRGSP) ধানের সম্পূর্ণ জিনোম সিকোয়েন্স বা জিন আবিষ্কারের নকশা প্রথম উন্মোচন করে, যা কৃষিজীববিজ্ঞানে এক নতুন যুগের সূচনা করে।

ধানের এই জিনোমের আকার প্রায় ৪৩০ মেগাবেজ (Mb) এবং এর ভেতরে রয়েছে ১২ জোড়া ক্রোমোজোম। এই ক্রোমোজোমগুলোর মধ্যেই লুকিয়ে আছে প্রায় ৩২ থেকে ৩৭ হাজার জিন! এই বিশালসংখ্যক জিনের প্রত্যেকটির আবার আলাদা আলাদা কিন্তু সুনির্দিষ্ট কাজ রয়েছে। ধানগাছ কীভাবে ধাপে ধাপে বড় হবে, রোগবালাই কিংবা খরা-বন্যার মতো প্রতিকূল পরিবেশের সঙ্গে কীভাবে লড়াই করে টিকে থাকবে এবং শেষ পর্যন্ত কেমন ফলন দেবে, তার সবকিছুই নিখুঁতভাবে নিয়ন্ত্রণ করে এই জিনগুলো।

ধানের এই জিনোমের আকার প্রায় ৪৩০ মেগাবেজ এবং এর ভেতরে রয়েছে ১২ জোড়া ক্রোমোজোম। এই ক্রোমোজোমগুলোর মধ্যেই লুকিয়ে আছে প্রায় ৩২ থেকে ৩৭ হাজার জিন!

ধানে জিনের জাদুকরী রূপান্তর

একসময় একটি নতুন ধানের জাত তৈরি করা ছিল দীর্ঘ অপেক্ষার গল্প। কাঙ্ক্ষিত কোনো বৈশিষ্ট্য পেতে বিজ্ঞানীদের হাজার হাজার গাছের মধ্য থেকে উপযুক্ত গাছ বেছে নিতে হতো। এরপর চলত বারবার সংকরায়ণ, প্রজন্মের পর প্রজন্ম ধরে পরীক্ষা-নিরীক্ষা, মাঠপর্যায়ে যাচাই এবং দীর্ঘ সময়ের মূল্যায়ন। সব মিলিয়ে একটি নতুন জাত কৃষকের হাতে পৌঁছাতে ১০-১৫ বছর, কখনো তারও বেশি সময় লেগে যেত। জিন সম্পাদনার যুগান্তকারী প্রযুক্তি ক্রিসপার-ক্যাস৯ সেই দীর্ঘ পথকে অনেকটাই বদলে দিয়েছে।

এই নতুন যুগের প্রথম দিকের গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপটি আসে ২০১৩ সালে। চীনের গবেষকেরা ধানে ক্রিসপার-ক্যাস৯ কাজ করে কি না, তা যাচাই করতে বেছে নেন OsPDS জিনকে। এই জিন উদ্ভিদের সবুজ রঞ্জক বা ক্লোরোফিল তৈরির সঙ্গে সম্পর্কিত। বিজ্ঞানীরা গাইড আরএনএর সাহায্যে ক্যাস৯কে OsPDS জিনের নির্দিষ্ট স্থানে নিয়ে গিয়ে সেখানে ডিএনএ কাটেন। এরপর কোষের নিজস্ব মেরামত ব্যবস্থা কাটা জায়গাটি জোড়া লাগানোর সময় এমন পরিবর্তন করে যে জিনটির কার্যকারিতা নষ্ট হয়ে যায়। ফলাফল ছিল চোখে পড়ার মতো!

স্বাভাবিক সবুজের বদলে ধানের চারা হয়ে ওঠে ফ্যাকাশে। কৃষকের জন্য এটি কোনো কাঙ্ক্ষিত বৈশিষ্ট্য ছিল না, কিন্তু গবেষণাগারের জন্য ছিল এক বিশাল সাফল্য। কারণ, এই দৃশ্যমান পরিবর্তন প্রমাণ করেছিল, ক্রিসপার-ক্যাস৯ সত্যিই ধানের জিনোমের নির্দিষ্ট জায়গায় সফলভাবে পরিবর্তন ঘটাতে পারে। সেই ছোট্ট পরীক্ষাই যেন খুলে দিল বড় এক দরজা। এরপর বিজ্ঞানীরা ধীরে ধীরে রোগ প্রতিরোধ, ফলন, দানার আকার, সুগন্ধ, খরা ও লবণাক্ততা সহনশীলতার মতো গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যের সঙ্গে জড়িত জিন সম্পাদনার দিকে এগিয়ে গেলেন। শুরু হলো ধানের জিনোমকে শুধু পড়ার নয়, বরং প্রয়োজন অনুযায়ী নির্দিষ্ট জায়গায় সম্পাদনা করার এক নতুন অধ্যায়।

চীনের গবেষকেরা ধানে ক্রিসপার-ক্যাস৯ কাজ করে কি না, তা যাচাই করতে বেছে নেন OsPDS জিনকে। এই জিন উদ্ভিদের সবুজ রঞ্জক বা ক্লোরোফিল তৈরির সঙ্গে সম্পর্কিত।

OsERF922: ব্লাস্ট প্রতিরোধে জিন এডিটিংয়ের সম্ভাবনা

ধানের অন্যতম ক্ষতিকর রোগগুলোর একটি হলো রাইস ব্লাস্ট, যার জীবাণু হলো Magnaporthe oryzae ছত্রাক। এই রোগ প্রতিকারে শুধু রাসায়নিক ব্যবস্থার ওপর নির্ভর না করে ধানের নিজস্ব রোগপ্রতিরোধ ব্যবস্থাকে শক্তিশালী করার দিকেও বিজ্ঞানীরা নজর দিচ্ছেন। এ ক্ষেত্রে আলোচনায় এসেছে OsERF922 জিন। গবেষণায় দেখা গেছে, ক্রিসপার প্রযুক্তির মাধ্যমে OsERF922 জিনের কার্যকারিতা নিষ্ক্রিয় করলে ধানে ব্লাস্ট রোগের বিরুদ্ধে প্রতিরোধক্ষমতা বৃদ্ধি পেতে পারে। পরীক্ষায় জিনটি সম্পাদিত ধানগাছে রোগের ক্ষতি তুলনামূলকভাবে কম দেখা গেছে এবং গুরুত্বপূর্ণ কৃষিবৈশিষ্ট্যেও বড় ধরনের নেতিবাচক প্রভাব পাওয়া যায়নি। ফলে OsERF922 সম্পাদনা ভবিষ্যতে ব্লাস্ট-প্রতিরোধী ধান উন্নয়নের একটি সম্ভাবনাময় কৌশল হতে পারে।

OsSWEET11, OsSWEET13 ও OsSWEET14: ব্যাকটেরিয়ার খাদ্যের পথ বন্ধ

ধানের আরেকটি মারাত্মক রোগ ব্যাকটেরিয়াল ব্লাইট। এই রোগের জীবাণু Xanthomonas oryzae pv. oryzae) ট্যাল ইফেক্টর নামে বিশেষ প্রোটিন ব্যবহার করে OsSWEET11, OsSWEET13 ও OsSWEET14 জিনকে সক্রিয় করে এবং গাছের শর্করা চুরি করে নিজের বংশবিস্তার করে। বিজ্ঞানীরা ক্রিসপার-ক্যাস৯ প্রযুক্তি ব্যবহার করে এই জিনগুলোর প্রমোটারের EBE (ইফেক্টর বাইন্ডিং এলিমেন্ট) অংশে সূক্ষ্ম পরিবর্তন আনেন। ফলে জীবাণু আর SWEET জিনগুলোকে সক্রিয় করতে পারে না, কিন্তু জিনগুলোর স্বাভাবিক কাজ ঠিকই চলতে থাকে। এর ফলে ধান ব্যাকটেরিয়াল ব্লাইটের বিরুদ্ধে শক্তিশালী প্রতিরোধক্ষমতা অর্জন করে। এটি ক্রিসপার প্রযুক্তির একটি অসাধারণ উদাহরণ, যেখানে জিনের পুরোপুরি কার্যকারিতা ধ্বংস না করেই শুধু একটি অংশ পরিবর্তন করে রোগপ্রতিরোধী ধান তৈরি করা হয়েছে।

গবেষণায় দেখা গেছে, ক্রিসপার প্রযুক্তির মাধ্যমে OsERF922 জিনের কার্যকারিতা নিষ্ক্রিয় করলে ধানে ব্লাস্ট রোগের বিরুদ্ধে প্রতিরোধক্ষমতা বৃদ্ধি পেতে পারে।

SD1: সবুজ বিপ্লবের নায়ক

ধানের ইতিহাসে SD1 (সেমি-ডোয়ার্ফ ১) জিন এক নীরব নায়ক। ১৯৬৬ সালে ইরি উচ্চফলনশীল IR8 ধান অবমুক্ত করে, যা মিরাকল রাইস নামে পরিচিতি পায়। পরে জানা যায়, এর খাটো ও শক্ত কাণ্ডের পেছনে ছিল SD1 জিনের একটি পরিবর্তিত রূপ। SD1 জিন জিবেরেলিন হরমোন তৈরির সঙ্গে যুক্ত। এর কার্যকারিতা কমে গেলে ধানগাছ খাটো ও শক্ত হয়, ফলে বেশি সার দিলেও গাছ সহজে হেলে পড়ে না। এতে দানার উৎপাদন বাড়ানোর সুযোগ তৈরি হয় এবং এই বৈশিষ্ট্য সবুজ বিপ্লবের সাফল্যে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে। আজ বিজ্ঞানীরা ক্রিসপার ব্যবহার করে SD1 জিনে আরও নির্দিষ্ট পরিবর্তন আনার চেষ্টা করছেন, যাতে বিভিন্ন পরিবেশের জন্য উপযোগী খাটো, শক্ত ও উচ্চফলনশীল ধানের জাত তৈরি করা যায়।

Gn1a (OsCKX2): একটি জিন, শত শত অতিরিক্ত ধান

২০০৫ সালে জাপানের বিজ্ঞানী হিরো-ইয়ুকি আশিকারি ও তাঁর সহকর্মীরা Gn1a (গ্রেইন নাম্বার ১এ) জিন আবিষ্কার করেন। তাঁরা দেখান, এই জিনটি একটি উদ্ভিদ হরমোনকে নিয়ন্ত্রণ করে। বিজ্ঞানীরা ক্রিসপার দিয়ে এই জিনটির কার্যকারিতা নষ্ট করলে সাইটোকাইনিনের পরিমাণ বেড়ে যায়। এর ফলে শীষে আরও বেশি শাখা তৈরি হয় এবং প্রতি শীষে ধানের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। গবেষণায় দেখা গেছে, এই একটি জিন পরিবর্তনের মাধ্যমে ফলন প্রায় ২০-৪০ শতাংশ পর্যন্ত বাড়ানো সম্ভব হতে পারে! তাই Gn1a-কে ধানের ফলন বৃদ্ধির সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ জিনগুলোর একটি হিসেবে ধরা হয়। আশার বিষয়, জীবপ্রযুক্তি গবেষণার জন্য একমাত্র সরকারি প্রতিষ্ঠান ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অব বায়োটেকনোলজির (এনআইবি) প্ল্যান্ট বায়োটেকনোলজি বিভাগে Gn1a জিন নকআউট করার কাজ শুরু হয়েছে।

২০০৫ সালে জাপানের বিজ্ঞানী হিরো-ইয়ুকি আশিকারি ও তাঁর সহকর্মীরা Gn1a জিন আবিষ্কার করেন। তাঁরা দেখান, এই জিনটি একটি উদ্ভিদ হরমোনকে নিয়ন্ত্রণ করে।

DEP1: ঘন শীষের রহস্য

অনেকেই লক্ষ্য করেছেন, কিছু ধানের শীষ লম্বা হলেও দানা কম থাকে, আবার কিছু শীষ ছোট কিন্তু খুব ঘন। এই বৈশিষ্ট্যের পেছনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে DEP1 জিন। জাপানি গবেষকেরা প্রথম এটি শনাক্ত করেন। বিজ্ঞানীরা ক্রিসপার ব্যবহার করে DEP1 জিনে নির্দিষ্ট পরিবর্তন এনে ঘন ও খাড়া শীষের বৈশিষ্ট্যের সঙ্গে যুক্ত উন্নত অ্যালিল তৈরির চেষ্টা করেছেন। ফলে শীষ আরও সোজা ও ঘন হয়, প্রতি শীষে দানার সংখ্যা বাড়ে এবং সোজা শীষের কারণে সূর্যালোক গাছের ভেতর পর্যন্ত সহজে পৌঁছায়। ফলে জমির একই পরিমাণ জায়গায় বেশি উৎপাদন সম্ভব হয়।

GS3: লম্বা দানার সন্ধানে

বিশ্বের অনেক বাজারে লম্বা ও সরু চালের চাহিদা বেশি। কিন্তু এই বৈশিষ্ট্য নিয়ন্ত্রণ করে কোন জিন? ২০০৬ সালে বিজ্ঞানীরা GS3 (গ্রেইন সাইজ৩) জিন শনাক্ত করেন। দেখা যায়, GS3 সক্রিয় থাকলে দানা তুলনামূলক ছোট হয়। ক্রিসপার দিয়ে GS3 জিন নিষ্ক্রিয় করলে দানার দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি পায়। তাই দীর্ঘ ও সরু দানার চাল উন্নয়নে GS3 একটি গুরুত্বপূর্ণ লক্ষ্য হিসেবে বিবেচিত হচ্ছে।

জাপানি গবেষকেরা প্রথম DEP1 জিন শনাক্ত করেন। বিজ্ঞানীরা ক্রিসপার ব্যবহার করে DEP1 জিনে নির্দিষ্ট পরিবর্তন এনে ঘন ও খাড়া শীষের বৈশিষ্ট্যের সঙ্গে যুক্ত উন্নত অ্যালিল তৈরির চেষ্টা করেছেন।

শেষকথা: ধানের ভবিষ্যতের পথে জিনের সূক্ষ্ম এডিটিং

আজ থেকে এক শ বছর আগেও কেউ কল্পনা করতে পারেনি, একদিন বিজ্ঞানীরা ধানের ডিএনএর নির্দিষ্ট অক্ষর পর্যন্ত নিখুঁতভাবে পরিবর্তন করতে পারবেন। অথচ আজ সেটিই বাস্তব। হয়তো কোনো এক সোনালি সকালে বাংলাদেশের প্রত্যন্ত অঞ্চলের একজন সাধারণ কৃষক যখন নতুন জাতের ধান কেটে গোলায় তুলবেন, তখনো তিনি জানবেন না; যে ক্রিসপার প্রযুক্তির গল্প শুরু হয়েছিল এক অণুজীবের শরীরে, দীর্ঘ গবেষণার পথ পেরিয়ে আজ তা পৌঁছে গেছে তাঁর ধানের জমিতে।

আসলে ক্রিসপার-ক্যাস৯ তাই শুধু একটি প্রযুক্তির নাম নয়; এটি এমন এক বৈজ্ঞানিক বিপ্লব, যা ধানের ভবিষ্যৎ বদলে দিয়ে আরও ফলনশীল, নিরাপদ ও টেকসই কৃষির নতুন দিগন্ত উন্মোচন করছে। লক্ষণীয় বিষয় হলো, ধানের এই সূক্ষ্ম জিনগত এডিটিং কোনো কৃত্রিম পরিবর্তন নয়; বরং প্রকৃতির নিজস্ব নিয়ম ও ডিএনএ মেরামত প্রক্রিয়াকে কাজে লাগিয়ে ফসলকে আরও শক্তিশালী ও অভিযোজনক্ষম করে তোলার এক বিজ্ঞানসম্মত প্রয়াস। জলবায়ু পরিবর্তন ও ক্রমবর্ধমান খাদ্যচাহিদার এই সময়ে, টেকসই উন্নয়নের পথে বাংলাদেশের ধান ও কৃষিকে সুরক্ষিত রাখতে ক্রিসপার হয়ে উঠতে পারে অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ হাতিয়ার।

লেখক: বৈজ্ঞানিক কর্মকর্তা, প্ল্যান্ট বায়োটেকনোলজি বিভাগ, এনআইবি