উদ্ভিদের শ্বাস-প্রশ্বাস সরাসরি দেখা যাবে, নতুন প্রযুক্তি উদ্ভাবন

উদ্ভিদের শ্বাস-প্রশ্বাস তাৎক্ষণিকভাবে পর্যবেক্ষণের জন্য এক নতুন প্রযুক্তি তৈরি করেছেন বিজ্ঞানীরা। গবেষকদের মতে, এই প্রযুক্তির মাধ্যমে এমন জিনগত বৈশিষ্ট্য শনাক্ত করা সম্ভব হবে, যা ফসলকে বৈশ্বিক জলবায়ু পরিবর্তনের সঙ্গে আরও ভালোভাবে খাপ খাইয়ে নিতে সাহায্য করবে। বিজ্ঞান সাময়িকী লাইভ সায়েন্সের প্রতিবেদন থেকে এ তথ্য জানা গেছে।

মানুষের খাদ্যব্যবস্থা অনেকটাই নির্ভর করে উদ্ভিদের পাতার ওপর থাকা ক্ষুদ্র ছিদ্রের ওপর। এই অতি সূক্ষ্ম ছিদ্রগুলোকে বলা হয় স্টোমাটা (গ্রিক এই শব্দের বাংলা অর্থ মুখ)। স্টোমাটার মাধ্যমেই উদ্ভিদ কতটা কার্বন ডাই-অক্সাইড গ্রহণ করবে এবং কতটা অক্সিজেন ও জলীয় বাষ্প বাইরে ছাড়বে, তা নিয়ন্ত্রিত হয়। সোজা কথায় উদ্ভিদের বেঁচে থাকার জন্য এই স্টোমাটা গুরুত্বপূর্ণ।

ইউনিভার্সিটি অব ইলিনয় আরবানা-শ্যাম্পেইনের উদ্ভিদ জীববিজ্ঞানী ও গবেষণার সহলেখক অ্যান্ড্রু লিকি লাইভ সায়েন্সকে বলেন, ‘স্টোমাটা সম্পর্কে আমাদের ভালোভাবে জানা খুবই গুরুত্বপূর্ণ। আমি এবং আরও অনেক গবেষক প্রজনন পদ্ধতি বা বায়োটেকনোলজি ব্যবহার করে স্টোমাটার কাজের ধরন বদলানোর উপায় খুঁজছি, যাতে বিশেষ করে কম পানি লাগে—এমন উন্নত ফসল উৎপাদন করা যায়।’

স্টোমাটার চারপাশে বিশেষায়িত কোষ থাকে। এই কোষগুলো সংকুচিত ও প্রসারিত হয়ে ছিদ্রগুলো খুলে বা বন্ধ করে। তবে প্রতিটি স্টোমাটা আলাদাভাবে কীভাবে উদ্ভিদের ভেতরে-বাইরে গ্যাস ও পানি নিয়ন্ত্রণ করে, সে বিষয়ে বিজ্ঞানীদের এখনো পূর্ণাঙ্গ ধারণা নেই।

লিকি বলেন, ‘আমরা বহুদিন ধরেই স্টোমাটা নিয়ে গবেষণা করছি এবং অনেক কিছু জানিও। কিন্তু স্টোমাটার মাধ্যমে কতটা অক্সিজেন, পানি আর কার্বন আদান-প্রদান হচ্ছে—তার সঙ্গে স্টোমাটার সংখ্যা, আকার এবং খোলার মাত্রার সরাসরি সম্পর্ক স্থাপন করতে আমরা এখনো হিমশিম খাই।’

এই প্রক্রিয়া আরও ভালোভাবে বোঝার জন্য গবেষকেরা তৈরি করেছেন ‘স্টোমাটা ইন-সাইট–Stomata In-Sight’ নামের একটি যন্ত্র। এটি নিয়ে গবেষণাপত্র প্রকাশিত হয়েছে ২০২৫ সালের ১৭ নভেম্বর, বৈজ্ঞানিক সাময়িকী প্ল্যান্ট ফিজিওলজিতে। এই যন্ত্রে একসঙ্গে যুক্ত করা হয়েছে একটি মাইক্রোস্কোপ, স্টোমাটার মাধ্যমে গ্যাস চলাচল মাপার ব্যবস্থা এবং মেশিন লার্নিংভিত্তিক ছবি বিশ্লেষণ প্রযুক্তি।

লিকির ভাষায়, ‘এই যন্ত্র হাজার হাজার স্টোমাটার সম্মিলিত কার্যকলাপ পরিমাপ করতে পারে—বিশেষ করে কার্বন ডাই-অক্সাইড ও পানির প্রবাহের দিক থেকে।’ স্টোমাটা ইন-সাইট ব্যবহার করতে পাতার ছোট অংশ মানুষের হাতের তালুর মতো আকারের একটি জলবায়ু-নিয়ন্ত্রিত চেম্বারে রাখা হয়। এই চেম্বার একটি গ্যাস এক্সচেঞ্জ সিস্টেমের সঙ্গে যুক্ত থাকে।

লিকির ব্যাখ্যা অনুযায়ী, চেম্বারের ভেতরের তাপমাত্রা, পানির প্রাপ্যতা ও অন্যান্য পরিবেশগত অবস্থা বদলে দিয়ে দেখা যায়—স্টোমাটা কীভাবে প্রতিক্রিয়া জানায়। চেম্বারের বাইরে থাকে মাইক্রোস্কোপ, যা ভেতরের পাতার দিকে তাকিয়ে থাকে। মেশিন লার্নিংভিত্তিক বিশ্লেষণ মাইক্রোস্কোপের ছবিতে স্টোমাটাগুলো শনাক্ত করে, ফলে বিশ্লেষণের কাজ দ্রুত হয়।

এই যন্ত্র তৈরি করতে গবেষক দলের লেগেছে কয়েক বছর। বড় একটি সমস্যা ছিল খুবই সামান্য কম্পন। উদাহরণ হিসেবে লিকি বলেন, গ্যাস এক্সচেঞ্জ সিস্টেমের ফ্যানের মতো ছোট কম্পনেও ছবি ঝাপসা হয়ে যেতে পারে। তিনি বলেন, ‘এই কাজটি করতে আমাদের প্রায় পাঁচ বছর লেগেছে। শেষ পর্যন্ত সঠিক সমাধানে পৌঁছানোর আগে আমাদের তিনটি প্রোটোটাইপ ব্যর্থ হয়েছিল।’

গবেষক দল ইতিমধ্যে এই যন্ত্র ব্যবহার করে ভুট্টাসহ অন্যান্য ফসলের স্টোমাটা পর্যবেক্ষণ করেছে। একই সঙ্গে স্টোমাটা নিয়ে পাওয়া তথ্য ব্যবহার করে তারা জোয়ার এমনভাবে জিনগতভাবে পরিবর্তন করেছেন, যাতে গাছ কম পানি ব্যবহার করে। গবেষকেরা জোয়ার পাতায় স্টোমাটার ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণকারী জিন শনাক্ত করেন এবং এমন উদ্ভিদ তৈরি করেন, যেগুলোর পাতায় স্টোমাটা তুলনামূলকভাবে বেশি দূরত্বে অবস্থান করে।

ইউনিভার্সিটি অব ইলিনয় আরবানা-শ্যাম্পেইন এই প্রযুক্তির পেটেন্ট নিয়েছে। যদিও এখনো এটি বাণিজ্যিকভাবে পাওয়া যায় না, তবে লিকির আশা—ভবিষ্যতে কোনো প্রতিষ্ঠান এই যন্ত্র তৈরি করে অন্যান্য গবেষণা প্রতিষ্ঠানের জন্য বাজারে আনতে পারে। তবে সব বিজ্ঞানী এই প্রযুক্তি নিয়ে সমান আশাবাদী নন। যুক্তরাজ্যের ব্রিস্টল বিশ্ববিদ্যালয়ের উদ্ভিদবিদ্যা বিভাগের ইমেরিটাস অধ্যাপক অ্যালিস্টেয়ার হেদারিংটনের মতে, এই যন্ত্র স্টোমাটা গবেষণায় বড় ধরনের বিপ্লব ঘটাবে—এমন দাবি অতিরঞ্জিত।

তিনি লাইভ সায়েন্সকে বলেন, ‘আমরা প্রচলিত মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে এক শ বছরেরও বেশি সময় ধরে স্টোমাটার খোলা-বন্ধ হওয়ার পরিবর্তন পরিমাপ করছি। কনফোকাল মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার হচ্ছে প্রায় ২৫ বছর ধরে, আর গ্যাস এক্সচেঞ্জ পদ্ধতি ব্যবহৃত হচ্ছে প্রায় ৫০ বছর।’

তাঁর মতে, নতুন গবেষণায় এসব পদ্ধতিকে একত্র করা হয়েছে ঠিকই, কিন্তু গবেষকেরা সম্ভবত ‘পরীক্ষিত ও নির্ভরযোগ্য’ পুরোনো পদ্ধতিই ব্যবহার করতে আগ্রহী থাকবেন। তবু লিকি এই যন্ত্রকে আরও উন্নত করার পরিকল্পনা করছেন, যাতে এর ব্যবহার আরও বিস্তৃত করা যায়। বর্তমানে সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জ হলো—স্টোমাটার ‘শ্বাস-প্রশ্বাস’ পর্যবেক্ষণ করতে অনেক সময় লাগে।

লিকি বলেন, ‘মাইক্রোস্কোপে তাকালে গড়ে দুই থেকে তিনটি স্টোমাটা দেখা যায়। কিন্তু প্রকৃত বৈচিত্র্য ধরতে হলে ৪০ থেকে ৫০টি স্টোমাটা পরিমাপ করা প্রয়োজন, আর এই কাজ এখনো হাতে করতেই হয়।’

এ ছাড়া পরিবেশগত পরিবর্তনের প্রতিক্রিয়ায় স্টোমাটা খুলতে বা বন্ধ হতে কয়েক মিনিট সময় নেয়। ফলে একবার ছবি তোলার পর বিজ্ঞানীদের অপেক্ষা করতে হয়, স্টোমাটা পুরোপুরি খোলা বা বন্ধ হওয়া পর্যন্ত। লিকির ভাষায়, ‘এটা বেশ শ্রমসাধ্য কাজ। তবে ভবিষ্যতে রোবোটিকস ও কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ব্যবহার করে এটিকে উৎপাদন লাইনের মতো স্বয়ংক্রিয় প্রক্রিয়ায় রূপ দেওয়া সম্ভব হতে পারে। এ ধরনের প্রযুক্তি ব্যবহার করে জৈবিক গবেষণাকে দ্রুততর করার বিষয়ে বৈজ্ঞানিক মহলে এখন ব্যাপক আগ্রহ তৈরি হয়েছে।’