গরুর পেটের অণুজীব কীভাবে জলবায়ুকে প্রভাবিত করে

গরুর পেটের ভেতরে আছে আস্ত এক জীবজগৎ! এখানে বাস করে নানা ধরনের অণুজীব। ঘাস, খড়সহ যেসব খাবার গরু খায়, সেগুলো ভাঙতে এই অণুজীবগুলো কাজ করে। বিশেষ করে গরুর পাকস্থলীর প্রথম অংশ রুমেনে বাস করে কোটি কোটি ব্যাকটেরিয়া, ছত্রাক ও সিলিয়েট নামে এককোষী অণুজীব। এরা একযোগে খাবারের আঁশ, শ্বেতসার ও অন্যান্য পুষ্টি উপাদান ভেঙে ফেলে। এভাবেই গরুর শরীরের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি তৈরি হয়।

রুমেনের এই অণুজীবগুলোর মধ্যে একধরনের বিশেষ জীব আছে, যাদের বলা হয় মিথেনোজেন। খাবার ভাঙার সময় অন্য অণুজীবগুলো যে হাইড্রোজেন ও কার্বন ডাই-অক্সাইড তৈরি করে, মিথেনোজেন সেগুলো ব্যবহার করে মিথেন গ্যাস তৈরি করে। এরপর গরু যখন ঢেঁকুর তোলে, তখন সেই মিথেনের বেশির ভাগই বায়ুমণ্ডলে চলে যায়।

এভাবেই গরুর পেটের ভেতরের জীবজগতের কারণে পৃথিবীর জলবায়ু প্রভাবিত হয়। মিথেন একটি অত্যন্ত শক্তিশালী গ্রিনহাউস গ্যাস। বায়ুমণ্ডলে তাপ আটকে রাখতে এটি বেশ গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে। তাই গরু, ছাগল ও ভেড়ার মতো জাবরকাটা প্রাণী জলবায়ু পরিবর্তনের একটি অন্যতম কারণ। তবে কার্বন ডাই-অক্সাইডের তুলনায় মিথেন বায়ুমণ্ডলে কম সময় অবস্থান করে। এটি তুলনামূলক দ্রুত ভেঙে যায়। ফলে গরুর মিথেন নিঃসরণ কমাতে পারলে অল্প সময়ের মধ্যেই জলবায়ুর ওপর এর ক্ষতিকর প্রভাব কমানো সম্ভব হতে পারে।

এ কারণেই বিজ্ঞানীরা গরুর রুমেনে মিথেন ঠিক কীভাবে তৈরি হয়, তা বোঝার চেষ্টা করছেন। সম্প্রতি সায়েন্স জার্নালে প্রকাশিত একটি গবেষণায় তাঁরা এ বিষয়ে গুরুত্বপূর্ণ একটি সূত্র পেয়েছেন। প্রায় ৪৫০টি সিলিয়েটের জিনোম বিশ্লেষণ করে বিজ্ঞানীরা এমন একটি অঙ্গাণুর সন্ধান পেয়েছেন, যা বিজ্ঞানের জগতে আগে একদমই অজানা ছিল। মিথেন তৈরির সঙ্গে এর সরাসরি সম্পর্ক রয়েছে। বিজ্ঞানীরা এর নাম দিয়েছেন হাইড্রোজেনোবডি।

নাম থেকেই এর কাজের কিছুটা ধারণা পাওয়া যায়। এই অঙ্গাণুটি মূলত হাইড্রোজেন তৈরি করে। আর সেই হাইড্রোজেনকে কাজে লাগিয়েই মিথেনোজেন মিথেন গ্যাস তৈরি করে। অর্থাৎ গরুর পেটের অতি ক্ষুদ্র একটি অঙ্গাণু শেষ পর্যন্ত বায়ুমণ্ডলে মিথেনের পরিমাণ বাড়াতে ভূমিকা রাখে!

মিথেন কীভাবে তৈরি হয়

সিলিয়েট নিয়ে বিজ্ঞানীরা এক শতাব্দীর বেশি সময় ধরে গবেষণা করছেন। তবে গরুর রুমেনে এদের ভূমিকা নিয়ে তুলনামূলক কম কাজ হয়েছে। এর একটি কারণ হলো, রুমেনে ব্যাকটেরিয়ার তুলনায় সিলিয়েটের সংখ্যা অনেক কম। তাই এত দিন মিথেন তৈরির ক্ষেত্রে ব্যাকটেরিয়া ও মিথেনোজেনের ওপরই বেশি দায় চাপানো হতো।

সিলিয়েট হলো রুমেনে থাকা সবচেয়ে বড় এককোষী অণুজীব। অণুবীক্ষণ যন্ত্র বা মাইক্রোস্কোপের নিচে দেখলে এদের শরীরের চারপাশে অসংখ্য চুলের মতো গঠন দেখা যায়। এগুলোকে বলা হয় সিলিয়া। দেখতে অনেকটা ছোট ছোট ঝাড়ুর মতো এই সিলিয়াগুলো নেড়েই সিলিয়েট তরলের মধ্যে চলাচল করে। একই পদ্ধতিতে এরা আশপাশের ব্যাকটেরিয়াকেও নিজের ভেতরে টেনে নেয়।

তবে এই সিলিয়াগুলো সারাক্ষণ নড়াচড়া করাতে প্রচুর শক্তির প্রয়োজন হয়। আর সেই শক্তি তৈরির প্রক্রিয়ায় হাইড্রোজেন গ্যাসও উৎপন্ন হয়। রুমেনের অন্য অণুজীবগুলো তখন সেই হাইড্রোজেন ব্যবহার করে। এদের মধ্যে মিথেনোজেনও রয়েছে। এরা হাইড্রোজেনের সঙ্গে কার্বন ডাই-অক্সাইড ব্যবহার করে মিথেন গ্যাস তৈরি করে।

রুমেনে মিথেন তৈরি হওয়ার ঘটনাটি কোনো একটি অণুজীবের একার কাজ নয়। বরং এক অণুজীবের তৈরি করা পদার্থ অন্য অণুজীব ব্যবহার করে একটি জটিল জীবব্যবস্থা টিকে থাকে।

যুক্তরাষ্ট্রের ইলিনয় ইউনিভার্সিটির রুমেনবিষয়ক অণুজীববিজ্ঞানী রড ম্যাকি বিজ্ঞান সাময়িকী কোয়ান্টা ম্যাগাজিনকে বলেছেন, ‘রুমেনের পুরো ব্যবস্থাটিই খুব সংগঠিত। এখানে বিভিন্ন অণুজীব একে অন্যের সঙ্গে ঘনিষ্ঠভাবে সহযোগিতা করে। একটি অণুজীবের তৈরি করা হাইড্রোজেনও যেন নষ্ট না হয়, তার নিখুঁত ব্যবস্থাও এখানে রয়েছে। মিথেনোজেন এই হাইড্রোজেন ব্যবহার করেই মিথেন তৈরি করে।’

নতুন অঙ্গাণুর খোঁজ

মিথেন তৈরিতে সিলিয়েটের ভূমিকা ঠিক কেমন, তা বোঝার জন্য বিজ্ঞানীরা এদের জিনোম বিশ্লেষণ করেছেন। জিনোম হলো কোনো জীবের ভেতরে থাকা জিনের সম্পূর্ণ তথ্য। এই তথ্য বিশ্লেষণ করে বিজ্ঞানীরা বুঝতে পারেন, একটি জীব কী কী কাজ করতে পারে এবং এর কোষে ঠিক কী ধরনের প্রক্রিয়া চলছে।

২০২১ সালে ওহাইও স্টেট ইউনিভার্সিটির রুমেনবিষয়ক অণুজীববিজ্ঞানী ঝংতাং ইউ প্রথমবারের মতো একটি রুমেন সিলিয়েটের সম্পূর্ণ জিনোম বিশ্লেষণ করেন। অণুজীবটির বৈজ্ঞানিক নাম ছিল এনটডিনিয়াম কডেটাম। গরুর রুমেনে থাকা সিলিয়েটের বড় একটি অংশই এই পরিবারের অন্তর্ভুক্ত।

এর কয়েক বছর পর আরও ৫২টি রুমেন সিলিয়েটের জিনোম বিশ্লেষণ করা হয়। তবে রুমেনে সিলিয়েটের যে বিশাল বৈচিত্র্য রয়েছে, তার তুলনায় এই সংখ্যাটি ছিল খুবই নগণ্য। ফলে সিলিয়েটের জীবনযাপন ও মিথেন তৈরিতে এদের ভূমিকা নিয়ে অনেক প্রশ্নই বিজ্ঞানীদের কাছে অজানা থেকে যায়।

ঠিক এই জায়গাতেই ২০২৬ সালের নতুন গবেষণাটি কাজে এসেছে। গবেষকেরা একসঙ্গে প্রায় ৪৫০টি রুমেন সিলিয়েটের জিনোম বিশ্লেষণ করেছেন। এতগুলো সিলিয়েটের জিনোমের তথ্য একসঙ্গে পাওয়ায় রুমেনের এই অণুজীবগুলোকে আগের চেয়ে অনেক গভীরভাবে জানার সুযোগ তৈরি হয়েছে। গবেষকেরা এসব জিনোমের তথ্য একটি উন্মুক্ত ডেটাবেসেও যুক্ত করেছেন, যেন অন্য বিজ্ঞানীরাও ভবিষ্যতে এগুলো নিয়ে আরও গবেষণা করতে পারেন।

জিনোম বিশ্লেষণ করতে গিয়ে গবেষকেরা প্রথমে এমন কিছু জিন খুঁজছিলেন, যেগুলো মিথেন তৈরির সঙ্গে সম্পর্কিত এনজাইম তৈরিতে সাহায্য করে। এর মধ্যে ছিল হাইড্রোজেনেজ নামে একটি এনজাইম। এই এনজাইম হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরির প্রক্রিয়ায় গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে।

কিন্তু কিছু সিলিয়েটের হাইড্রোজেনেজে বিজ্ঞানীরা অস্বাভাবিক কিছু বৈশিষ্ট্য দেখতে পান। এগুলো আগে থেকে পরিচিত কোনো হাইড্রোজেনেজের সঙ্গে পুরোপুরি মিলছিল না। তাই গবেষকেরা আরও অনুসন্ধান চালান। তাঁরা খোঁজার চেষ্টা করেন যে এই অস্বাভাবিক এনজাইমগুলো সিলিয়েটের কোষের ঠিক কোথায় অবস্থান করে। আর সেই অনুসন্ধানেই মিলল গবেষণাটির সবচেয়ে বড় চমক!

কোষের ভেতরে নতুন অঙ্গাণু

ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপে সিলিয়েটের কোষ পরীক্ষা করে বিজ্ঞানীরা দেখতে পান, কোষের বাইরের ঝিল্লির ঠিক ভেতরে এবং সিলিয়ার গোড়ায় কিছু ছোট কাঠামো রয়েছে। প্রতিটি কাঠামো একটি আলাদা ঝিল্লি দিয়ে ঘেরা। আর সেই ঝিল্লির ভেতরেই রয়েছে হাইড্রোজেনেজ এনজাইম।

এতে বিজ্ঞানীরা বুঝতে পারেন, এগুলো শুধু কোনো সাধারণ কোষীয় কাঠামো নয়; বরং এগুলো বিশেষ ধরনের অঙ্গাণু। সিলিয়ার একেবারে কাছে এদের অবস্থান করার পেছনে বিশেষ একটি কারণ রয়েছে। সিলিয়া নড়াচড়া করার জন্য যে শক্তির প্রয়োজন, সেই শক্তি তৈরির প্রক্রিয়ার সঙ্গেই হাইড্রোজেন উৎপাদন জড়িত।

নতুন এই অঙ্গাণুর নাম হাইড্রোজেনোবডি

অঙ্গাণু হলো কোষের ভেতরের এমন একটি বিশেষ কাঠামো, যার নির্দিষ্ট কোনো কাজ রয়েছে। যেমন আমাদের কোষের নিউক্লিয়াস কোষের কার্যক্রম নিয়ন্ত্রণ করে, আর মাইটোকন্ড্রিয়া কোষের জন্য শক্তি তৈরি করে। হাইড্রোজেনোবডিও ঠিক তেমন একটি অঙ্গাণু। তবে এর বিশেষত্ব হলো, এটি হাইড্রোজেন তৈরির প্রক্রিয়ার সঙ্গে নিবিড়ভাবে যুক্ত।

এরপর বিজ্ঞানীরা আরও একটি বিষয় লক্ষ করেন। সব ধরনের সিলিয়েটের কোষে হাইড্রোজেনোবডির সংখ্যা সমান নয়। এর পেছনে সিলিয়েটের জীবনযাপন ও শরীরের গঠনের পার্থক্য দায়ী থাকতে পারে। যেমন আইসোট্রিখ নামে একধরনের সিলিয়েট আকারে বেশ বড় হয়। এদের শরীর প্রায় পুরোপুরি সিলিয়ায় ঢাকা থাকে। ফলে চলাফেরা ও সিলিয়া নড়াচড়ার জন্য এদের প্রচুর শক্তির প্রয়োজন হয়। তাই এদের কোষে তুলনামূলকভাবে অনেক বেশি সংখ্যায় হাইড্রোজেনোবডি দেখা যায়।

অন্যদিকে এনটডিনোমর্ফ নামে সিলিয়েট তুলনামূলকভাবে বেশ ছোট। এদের সিলিয়াও শরীরের নির্দিষ্ট কিছু অংশে বেশি দেখা যায়। হাইড্রোজেনোবডিও ঠিক সেই অঞ্চলগুলোর কাছাকাছিই অবস্থান করে। রুমেনের ভেতরে মূলত এই দুই ধরনের সিলিয়েটের জীবনযাপন ও ভূমিকার মধ্যেই এমন পার্থক্য দেখা যায়।

মিথেন তৈরিতে হাইড্রোজেনোবডির ভূমিকা

হাইড্রোজেনোবডি আবিষ্কারের পর বিজ্ঞানীদের সামনে নতুন একটি প্রশ্ন এসে দাঁড়ায়। এই অঙ্গাণুর সঙ্গে মিথেন তৈরির সম্পর্কটা ঠিক কোথায়?

এর উত্তর পাওয়া যায় এর ভেতরের হাইড্রোজেনেজ এনজাইমের কাজ থেকে। এই এনজাইম হাইড্রোজেন তৈরিতে সাহায্য করে ঠিকই, তবে একই সঙ্গে এটি অক্সিজেনও ব্যবহার করতে পারে।

এই বিষয়টি খুবই গুরুত্বপূর্ণ। কারণ, মিথেনোজেন মোটেও অক্সিজেন পছন্দ করে না। অক্সিজেন এদের কাজ মারাত্মকভাবে ব্যাহত করতে পারে। ফলে হাইড্রোজেনোবডি যখন অক্সিজেন ব্যবহার করে ফেলে, তখন রুমেনের পরিবেশ মিথেনোজেনের জন্য আরও বেশি উপযোগী হয়ে ওঠে। হাইড্রোজেনোবডি মূলত মিথেন তৈরির প্রক্রিয়ায় একসঙ্গে দুইভাবে সাহায্য করে। একদিকে এটি মিথেনোজেনের জন্য প্রয়োজনীয় হাইড্রোজেন তৈরি করে দিচ্ছে, অন্যদিকে অক্সিজেন ব্যবহার করে সে এমন একটি পরিবেশ তৈরি করছে, যেখানে মিথেনোজেন নির্বিঘ্নে কাজ করতে পারে।

এতে বিজ্ঞানীদের ধারণা হলো, হাইড্রোজেনোবডি হয়তো গরুর রুমেনে মিথেন তৈরির পুরো প্রক্রিয়ার একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ অংশ। তবে একটি অঙ্গাণু মিথেন তৈরির সঙ্গে যুক্ত, এটা জানলেই তো আর প্রমাণ হয় না যে সেটিই গরুর মিথেন নিঃসরণের পরিমাণ বাড়ায়! বিষয়টি নিশ্চিত করতে বিজ্ঞানীরা এবার মাঠপর্যায়ে পরীক্ষা চালান।

১০০ গরুর ওপর পরীক্ষা

গবেষকেরা এবার দুধ দেয়—এমন ১০০টি গরুর মিথেন নিঃসরণ মাপলেন। এর জন্য তাঁরা ব্যবহার করেন হেড বক্স নামে একটি বিশেষ যন্ত্র। গরুর মাথার চারপাশে রাখা এই বাক্সের মাধ্যমে গরুর ঢেঁকুর থেকে বের হওয়া গ্যাস সংগ্রহ করে তাতে মিথেনের পরিমাণ মাপা যায়।

এরপর বিজ্ঞানীরা ওই গরুগুলোর রুমেনে থাকা দুই ধরনের সিলিয়েট (আইসোট্রিখ ও এনটডিনোমর্ফ) কী পরিমাণে আছে, তা বিশ্লেষণ করেন।

ফলাফলে একটি স্পষ্ট সম্পর্ক দেখা যায়। যেসব গরুর রুমেনে আইসোট্রিখের সংখ্যা বেশি ছিল, সেগুলোর মিথেন নিঃসরণও ছিল তুলনামূলকভাবে অনেক বেশি। এর সঙ্গে হাইড্রোজেনোবডির সংখ্যারও সরাসরি সম্পর্ক পাওয়া যায়। অন্যদিকে যেসব গরুর রুমেনে এনটডিনোমর্ফ বেশি ছিল, সেগুলোর মিথেন নিঃসরণ ছিল তুলনামূলক কম।

এর মানে হলো, শুধু ল্যাবরেটরিতে অণুজীবের ভেতরে হাইড্রোজেনোবডির উপস্থিতিই নয়; বরং বাস্তবে গরুর মিথেন নিঃসরণেও এর প্রভাবের সরাসরি প্রমাণ মিলল।

লেখক: জ্যেষ্ঠ সহসম্পাদক, কিশোর আলো

সূত্র: কোয়ান্টা ম্যাগাজিন