Biology chapter 12: Heredity in Organisms and Evolution

দ্বাদশ অধ্যায়

জীবের বংশগতি ও জৈব অভিব্যক্তি

Figure: মানুষ, শিম্পাঞ্জি, ওরাংওটাং ও ম্যাকাক বানরের খুলির তুলনামূলক ছবি

বর্ণনা: চারটি খুলি পাশাপাশি ও ক্রমশ নিচের দিকে সাজানো; বাঁ দিকে মানুষের খুলি, তারপর শিম্পাঞ্জি, ওরাংওটাং ও ম্যাকাক বানরের খুলি। মানুষের খুলির মস্তক বড় ও গোলাকার এবং চোয়াল ছোট; অন্য খুলিগুলোতে চোয়াল ক্রমশ সামনের দিকে বেরিয়ে আছে।

মাতা-পিতার আকৃতি ও প্রকৃতিগত বৈশিষ্ট্যাবলি বংশানুক্রমে সন্তান-সন্ততিতে সঞ্চারিত হয়। মাতাপিতা থেকে বৈশিষ্ট্য সন্তানে কীসের মাধ্যমে কীভাবে স্থানান্তরিত হয়, তা আমরা এ অধ্যায়ে জানতে পারব। এ অধ্যায়ে আরও জানতে পারব যে জীবজগতের মধ্যে বিভিন্ন শ্রেণি বর্তমান এবং তারা তাদের পূর্বপুরুষ (Ancestor) থেকে উদ্ভূত হয়ে বিবর্তন বা জৈব অভিব্যক্তির মাধ্যমে ক্রমাগত পরিবর্তিত ও রূপান্তরিত হয়ে বর্তমান রূপ ধারণ করেছে।

Printed page 255

এ অধ্যায় শেষে আমরা—

• বংশগতির ধারণা ব্যাখ্যা করতে পারব;
• বংশপরম্পরায় চারিত্রিক বৈশিষ্ট্য বহনকারী উপাদানসমূহ সম্পর্কে বর্ণনা করতে পারব;
• চারিত্রিক বৈশিষ্ট্য বংশপরম্পরায় স্থানান্তর ব্যাখ্যা করতে পারব;
• DNA প্রতিরূপ ব্যাখ্যা করতে পারব;
• বংশগতির তথ্য স্থানান্তরে ডিএনএ (DNA)-এর ভূমিকা ব্যাখ্যা করতে পারব;
• DNA টেস্টের প্রয়োজনীয়তা ব্যাখ্যা করতে পারব;
• লিঙ্গ নির্ধারণে পুরুষের ভূমিকা ব্যাখ্যা করতে পারব;
• জেনেটিক ডিসঅর্ডারের কারণ ও ফলাফল বর্ণনা করতে পারব;
• জৈব অভিব্যক্তির ধারণা ব্যাখ্যা করতে পারব;
• জৈব অভিব্যক্তির প্রাকৃতিক নির্বাচন মতবাদ বর্ণনা করতে পারব;
• প্রজাতির টিকে থাকায় জৈব অভিব্যক্তির গুরুত্ব বিশ্লেষণ করতে পারব;
• মা-বাবার সাথে সাদৃশ্য ও বৈসাদৃশ্যমূলক বৈশিষ্ট্যসমূহ নির্ণয় করতে পারব;
• আমাদের জীবনে ডিএনএ (DNA) টেস্টের অবদান উপলব্ধি করতে পারব।

Printed page 256

১২.১ জীবের বংশগতি

পৃথিবীর সব জীব তার নিজস্ব চারিত্রিক বৈশিষ্ট্যমন্ডিত। স্বকীয় বৈশিষ্ট্যগুলো পরবর্তী প্রজন্মে প্রায় অবিকল স্থানান্তর ও পরিস্ফুটিত হয়। পৃথিবীর সব জীবের ক্ষেত্রেই এই প্রাকৃতিক নিয়ম প্রযোজ্য। তাই আমরা ধানগাছের বীজ থেকে ধানগাছ, আমের বীজ থেকে আমগাছ, পাটের বীজ থেকে পাটগাছ জন্মাতে দেখি। এভাবেই বংশানুক্রমে প্রজাতির বৈশিষ্ট্য বজায় থাকে। পিতামাতার বৈশিষ্ট্যগুলো বংশানুক্রমে সন্তান সন্ততির দেহে সঞ্চারিত হওয়ার প্রক্রিয়াই হলো বংশগতি (Heredity)। বংশগতি সম্বন্ধে বিশদ আলোচনা ও গবেষণা করা হয় বংশগতিবিদ্যা (Genetics) নামের জীববিজ্ঞানের বিশেষ শাখায়।

একক কাজ

কাজ : মা-বাবার সাথে তোমার সাদৃশ্য ও বৈসাদৃশ্যমূলক বৈশিষ্ট্যগুলো চিহ্নিত করে ছকের মাধ্যমে উপস্থাপন করো।

১২.১.১ বংশপরম্পরায় চারিত্রিক বৈশিষ্ট্য বহনকারী উপাদান (বংশগতিবস্তু)

মাতাপিতার বৈশিষ্ট্যাবলি তাদের সন্তান সন্ততিতে সঞ্চারিত হয় বংশগতিবস্তুর (Hereditary material) মাধ্যমে। এগুলো হলো ক্রোমোজোম, জিন, ডিএনএ (DNA) এবং আরএনএ (RNA)। নিচে এগুলো সম্পর্কে সংক্ষিপ্ত আলোচনা করা হলো।

Figure: চিত্র ১২.০১: নিউক্লিয়াসের ভিতরে ক্রোমোজোমের অবস্থান

লেবেল: ক্রোমাটিন, হিস্টোন, নিউক্লিওজোম, DNA হেলিক্স বর্ণনা: বাঁ দিকে একটি গোলাকার নিউক্লিয়াসের ভিতরে জড়ানো ক্রোমাটিন সুতার জাল দেখানো হয়েছে। ডানদিকে একটি ক্রোমোজোমের বিবর্ধিত অংশ দেখানো হয়েছে, যেখানে ক্রোমাটিন সুতা থেকে হিস্টোনের চারপাশে জড়ানো নিউক্লিওজোম এবং শেষে DNA হেলিক্স দেখানো হয়েছে।

Printed page 257

a) ক্রোমোজোম (Chromosome)

বংশগতির প্রধান উপাদান হচ্ছে ক্রোমোজোম। তোমরা জান, এটি নিউক্লিয়াসের নিউক্লিওপ্লাজমে বিস্তৃত এবং সূত্রাকার ক্রোমাটিন দিয়ে গঠিত। বিজ্ঞানী Strasburger ($1875$) প্রথম ক্রোমোজোম আবিষ্কার করেন। প্রজাতির বৈশিষ্ট্যভেদে কোষে এর ডিপ্লয়েড (দুই সেট ক্রোমোজোম, যার একসেট পিতা থেকে আসে এবং আর একসেট মাতা থেকে আসে) সংখ্যা $2$ হতে $1600$ পর্যন্ত হতে পারে। একটি ক্রোমোজোম দৈর্ঘ্যে সাধারণত $3.5$ থেকে $30.0$ মাইক্রন এবং প্রস্থে $0.2$ থেকে $2.0$ মাইক্রন হয়ে থাকে। ($1$ মাইক্রন $= \dfrac{1}{1000}$ মিমি)। ক্রোমোজোমের কাজ হলো মাতাপিতা থেকে জিন (যা জীবের বৈশিষ্ট্য নিয়ন্ত্রণ করে) সন্তান সন্ততিতে বহন করে নিয়ে যাওয়া। মানুষের চোখের রং, চুলের প্রকৃতি, চামড়ার গঠন ইত্যাদি বৈশিষ্ট্য ক্রোমোজোম কর্তৃক বাহিত হয়ে বংশগতির ধারা অক্ষুণ্ণ রাখে। এ কারণে ক্রোমোজোমকে বংশগতির ভৌতভিত্তি (Physical basis of heredity) বলে আখ্যায়িত করা হয়।

b) ডিএনএ (DNA)

ক্রোমোজোমের প্রধান উপাদান ডিএনএ হলো ডিঅক্সিরাইবো নিউক্লিক এসিড (Deoxyribo Nucleic Acid)। এটি সাধারণত দুই সূত্রবিশিষ্ট পলিনিউক্লিওটাইডের সর্পিলাকার গঠন। একটি সূত্র অন্যটির

Figure: চিত্র ১২.০২: ডিএনএ (DNA)

লেবেল: S, A, T, G, C বর্ণনা: বাঁ দিকে দুই সূত্রের ডিএনএ অংশ সমতলভাবে দেখানো হয়েছে; প্রতি সূত্রে গোলাকার ফসফেট ও S চিহ্নিত পেন্টাগনাকার চিনি যুক্ত, এবং দুই সূত্রের ভিত্তি A-T ও G-C জোড়ায় ড্যাশ রেখা দিয়ে যুক্ত। ডানদিকে একটি পেঁচানো সর্পিল ডিএনএ মডেল দেখানো হয়েছে, যেখানে A, T, C, G ভিত্তিগুলো রঙ দিয়ে আলাদা করা; ডানপাশে রং-ব্যাখ্যার তালিকা রয়েছে।

Printed page 258

পরিপূরক। এতে পাঁচ কার্বনযুক্ত শর্করা, নাইট্রোজেনঘটিত বেস বা ক্ষার (এডিনিন, গুয়ানিন, সাইটোসিন ও থাইমিন) এবং অজৈব ফসফেট থাকে। এই তিনটি উপাদানকে একত্রে নিউক্লিওটাইড বলে। DNA ক্রোমোজোমের স্থায়ী পদার্থ। মার্কিন বিজ্ঞানী Watson এবং ইংরেজ বিজ্ঞানী Crick 1953 সালে প্রথম DNA অণুর ডাবল হেলিক্স (Double helix) বা দ্বি-সূত্রী কাঠামোর বর্ণনা দেন এবং এ কাজের জন্য তাঁরা নোবেল পুরস্কার পান। নাইট্রোজেন বেসগুলো দুধরনের, পিউরিন এবং পাইরিমিডিন। এডিনিন ($A$) ও গুয়ানিন ($G$) বেস হলো পিউরিন এবং সাইটোসিন ($C$) ও থায়ামিন ($T$) বেস হলো পাইরিমিডিন। একটি সূত্রের এডিনিন ($A$) অন্য সূত্রের থায়ামিন ($T$)-এর সাথে দুটি হাইড্রোজেন বন্ড দিয়ে যুক্ত ($A=T$) থাকে এবং একটি সূত্রের গুয়ানিন ($G$), অন্য সূত্রের সাইটোসিনের ($C$) সাথে তিনটি হাইড্রোজেন বন্ড দিয়ে যুক্ত ($G\equiv C$) থাকে। অর্থাৎ এই বন্ধন সর্বদা একটি পিউরিন এবং একটি পাইরিমিডিনের মধ্যে হয়ে থাকে। সুতরাং দুটি সূত্রের একটি অন্যটির পরিপূরক কিন্তু এক রকম নয়। হেলিক্সের প্রতিটি পূর্ণ ঘূর্ণন $34$ Å (Angstrom) দৈর্ঘ্য বিশিষ্ট এবং একটি পূর্ণ ঘূর্ণনের মধ্যে $10$টি নিউক্লিওটাইড থাকে। সুতরাং পার্শ্ববর্তী দুটি নিউক্লিওটাইডের দূরত্ব (উপর থেকে নিচে) $3.4$ Å ($1$ Å $= 10^{-10}$ মিটার)।

DNA-এর দুটি পলিনিউক্লিওটাইড সূত্র বিপরীতভাবে (Antiparallel) অবস্থান করে। অনেকটা প্যাঁচানো সিঁড়ির ধাপের মতো, ক্ষারগুলো শায়িতভাবে (Flat) প্রধান অক্ষের সাথে লম্বভাবে অবস্থান করে। অর্থাৎ DNA অণুর বাইরের দিকের দণ্ড দুটি (প্রধান অক্ষ) পর পর সুগার এবং ফসফেট দিয়ে গঠিত এবং এদের ভিতরের দিকে N$_2$ বেস অবস্থান করে। প্রকৃত কোষেও DNA সূক্ষ্ম সুতার মতো কিন্তু আদি কোষের DNA সাধারণত গোলাকার হয়ে থাকে এবং এর দৈর্ঘ্য কয়েক মাইক্রন থেকে কয়েক সেন্টিমিটার পর্যন্ত হতে পারে। এটি হাজার হাজার নিউক্লিওটাইডের বা নিউক্লিক এসিডের সমন্বয়ে গঠিত। DNA ডবল হেলিক্সের ব্যাস সর্বত্র $20$ Å। DNA ক্রোমোজোমের প্রধান উপাদান এবং বংশগতির রাসায়নিক ভিত্তি (Chemical basis of heredity)। DNA-ই জীবের চারিত্রিক বৈশিষ্ট্যের প্রকৃত ধারক এবং বাহক, যা জীবের চারিত্রিক বৈশিষ্ট্য সরাসরি বহন করে মাতাপিতা থেকে তাদের বংশধরে নিয়ে যায়।

দলগত কাজ

কাজ: DNA-এর মডেল নির্মাণ

প্রয়োজনীয় উপকরণ: $1$m সাধারণ লোহার তার, $2$টি পুরোনো বল পয়েন্ট কলম, $40$টি $1.5$ cm ব্যাসের পুঁতি, $7/8$টি প্লাস্টিকের (তরল পান করার) ড্রিংকিং স্ট্র, লাল, নীল, হলুদ এবং সবুজ রঙের কাগজ, আঠা, কাঁচি এবং একটি খালি জুতার বাক্স।

কাজের ধারা

1. এই মডেলের জন্য $40$টি $1.5$ cm ব্যাসের পুঁতির দরকার হবে। যদি জোগাড় করা কঠিন হয়

Printed page 259

তাহলে এক কাপ ময়দার মাঝে আধা কাপ লবণ মিশিয়ে একটু পানি দিয়ে মাখিয়ে $1$-$1.5$ cm ব্যাসের $40$ থেকে $50$টি গোল বল তৈরি করে টুথ পিক দিয়ে মাঝখানে ফুটো করে নাও। এগুলো শুকিয়ে নিলেই পুঁতির মতো ব্যবহার করা যাবে। ডিএনএ মডেলে এই পুঁতিগুলো হবে ফসফেট।

2. প্রতিটি ড্রিংকিং স্ট্রকে সমান তিন ভাগে কেটে $20$ থেকে $25$ টুকরা করে নাও। প্রতিটি টুকরা $8$ থেকে $9$ cm লম্বা হওয়ার কথা। এগুলো হবে ডিএনএ মডেলে নিউক্লিওটাইড।

3. মোটা সেফটি-পিন দিয়ে স্ট্রয়ের টুকরাগুলোর দুই পাশে সমান্তরালভাবে ফুটো করো।

4. রঙিন কাগজগুলো $2$ cm চওড়া করে ফিতার মতো কেটে নাও।

5. এবারে ফিতার মতো কেটে রাখা রঙিন কাগজগুলো থেকে প্রথমে সবুজ কাগজ $3$ cm করে কেটে নিয়ে আঠা দিয়ে স্ট্রয়ের উপর এমনভাবে প্যাঁচিয়ে লাগাও যেন স্ট্রয়ের ঠিক মাঝখান থেকে একপাশে $2$ cm সবুজ রংয়ের কাগজে ঢেকে যায়। এবারে মাঝখান থেকে অন্য পাশে হলুদ রংয়ের কাগজ একইভাবে আঠা দিয়ে প্যাঁচিয়ে দাও। এভাবে স্ট্রয়ের টুকরার অর্ধেকগুলোর ($\dfrac{10}{12}$ টি) মাঝখানে সবুজ ও হলুদ রংয়ের কাগজ দিয়ে মুড়িয়ে দাও। সবুজ অংশটুকু $A$ এবং হলুদ অংশটুকু $T$ নিউক্লিওটাইড ধরে নিলে স্ট্রয়ের একেকটি টুকরা হবে একেকটি বেস পেয়ার।

Figure: চিত্র ১২.০৩: ডিএনএ মডেল তৈরির বিভিন্ন ধাপ

লেবেল: (কোনো লেবেল নেই) বর্ণনা: ধাপে ধাপে ডিএনএ মডেল তৈরির চিত্র। বাম দিকে লোহার তারের একটি গুচ্ছ, তার পাশে দুটি সেফটি-পিন; মাঝে রঙিন কাগজে মোড়ানো স্ট্রয়ের টুকরা; নিচে পুঁতি ও স্ট্রয়ের সমন্বয়ে গঠিত একটি সিঁড়ির মতো কাঠামো। ডানদিকে একটি খালি জুতার বাক্সের ভেতরে প্যাঁচানো ডিএনএ মডেল দেখানো হয়েছে।

Printed page 260

6. একইভাবে বাকি অর্ধেক ($\dfrac{10}{12}$ টি) স্ট্রয়ের টুকরার মাঝখানের অংশটুকু নীল এবং লাল কাগজ দিয়ে মুড়িয়ে নাও। এখানে নীল অংশটুকু $C$ এবং লাল অংশটুকু $G$ নিউক্লিওটাইড ধরে নিলে স্ট্রয়ের একেকটি টুকরা হবে একেকটি $CG$ বেস পেয়ার। মনে রাখতে হবে অবশ্যই সবুজ রঙের সাথে শুধু হলুদ কাগজ এবং নীল রঙের সঙ্গো শুধু লাল কাগজ লাগাতে হবে, এর ব্যতিক্রম হতে পারবে না।

7. $1.1$ m তারকে দুই টুকরা করে একটি পুরোনো বলপয়েন্ট কলমের দুপাশে $7$-$8$ cm জায়গা রেখে বেঁধে নাও।

8. এবারে বলপয়েন্ট কলমের সাথে বেঁধে রাখা দুটি তার একটি স্ট্রয়ের টুকরার দুপাশের ফুটো দিয়ে ঢুকিয়ে নাও।

9. স্ট্রয়টি বলপয়েন্ট কলমের কাছাকাছি টেনে নিয়ে তার দুটি দিয়ে দুটি পুঁতি (কিংবা তোমার তৈরি গোলক) ঢুকিয়ে নামিয়ে আনো।

10. এভাবে একবার একটি স্ট্রয়ের টুকরা এবং তারপর দুপাশে দুটি পুঁতি ঢুকাতে থাকো। ঢোকানোর সময় বিভিন্ন রংয়ের বেস পেয়ারের একটি সুন্দর সমন্বয় করার চেষ্টা করো।

11. সবগুলো স্ট্রয়ের টুকরা এবং পুঁতি ঢুকানো শেষ হওয়ার পর অন্য মাথায় তার দুটি দ্বিতীয় বলপয়েন্ট কলমটিতে বেঁধে নাও। বাড়তি তারটিকে কেটে ফেলে দাও।

12. প্রকৃত ডি.এন.এতে প্রতি দশটি বেস পেয়ারে একবার ঘূর্ণন হয়। এখানে যেহেতু $20$ টির মতো বেস পেয়ার আছে, তাই দুইবার ঘূর্ণন হতে হবে। কাজেই দুই পাশের দুটি বল পয়েন্ট কলম দুই হাতে ধরে দুটি পূর্ণ পাক দাও। দেখবে এটি ডি.এন.এর চমৎকার একটি মডেল হয়েছে।

13. কল্পনা করে নাও স্ট্রয়ের হলুদ অংশ $A$, কাজেই সবুজ হচ্ছে $T$। একইভাবে নীল অংশ $C$ এবং লাল অংশ $G$ নিউক্লিওটাইড। পুঁতি কিংবা তোমার তৈরি গোলকগুলো হচ্ছে ফসফেট। দুটি গোলকের মাঝখানে স্ট্রয়ের বাকি অংশটুকু হচ্ছে শর্করা।

14. মডেলটিকে পাকাপাকিভাবে রক্ষা করার জন্য খালি জুতার বাক্সের ভিতরে বলপয়েন্ট কলম দুটি উপরে এবং নিচে (দুটি পূর্ণ ঘূর্ণনসহ) বেঁধে নাও।

মন্তব্য

সবকিছু ঠিকঠাক করে থাকলে তোমার হাতে এখন আছে DNA-এর একটি মডেল, যাতে প্রায় $\dfrac{20}{22}$ টি বেস পেয়ার রয়েছে। বিভিন্ন দিকে ঘুরিয়ে ফিরিয়ে সেটি লক্ষ কর। বিভিন্ন কোণে মডেলটির উপর আলো ফেললে কেমন ছায়া পড়ে তা দেখো। এটা গুরুত্বপূর্ণ, কারণ রোজালিন্ড

Printed page 261

ফ্রাঙ্কলিন (1920-1958) বিভিন্ন কোণে DNA অণুর উপর এক্স-রে ফেলে তার ছায়ার ছবি তুলেছিলেন এবং তাঁর তোলা সেই ছবিগুলো বিশ্লেষণ করে DNA-এর গঠন আবিষ্কার করেন জেমস ওয়াটসন (1928-বর্তমান) এবং ফ্রান্সিস ক্রিক (1916-2004)। এজন্য এই দুইজন 1962 সালে নোবেল পুরস্কার পান।

সীমাবদ্ধতা

এই মডেলটি আসল DNA-এর মতো হলেও বিভিন্ন পরমাণু ও রাসায়নিক গ্রুপের আকারগত অনুপাত এখানে রক্ষিত হয়নি।