একবিংশ শতাব্দীর মাঝামাঝি সময়ে পৃথিবীর জনসংখ্যা এক হাজার কোটিতে পৌঁছাবে। জলবায়ু পরিবর্তনের প্রতিকূলতায় কম জমিতে ৫০% বেশি ফসল উৎপাদন করতে হলে সনাতন উদ্ভিদ প্রজনন যথেষ্ট নয়। দ্বিতীয় সবুজ বিপ্লব আনতে উদ্ভিদ সিন্থেটিক বায়োলজি প্রকৃতির সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়াটিকে নতুন করে নকশা করছে: সালোকসংশ্লেষণের দক্ষতা বৃদ্ধি, কৃত্রিম C4 চক্র এবং বাতাস থেকে সরাসরি নাইট্রোজেন সার শোষণ করতে সক্ষম স্বয়ংসম্পূর্ণ ফসলের উদ্ভাবন। এই পর্বে আমরা ক্লোরোপ্লাস্ট ইঞ্জিনিয়ারিং এবং কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ বাইপাস প্রতিপাদন করব।

১. ক্লোরোপ্লাস্ট ট্রান্সপ্লাস্টোমিক্স (Chloroplast Engineering)

উদ্ভিদের নিউক্লিয়াসে জিন ঢোকানোর চেয়ে ক্লোরোপ্লাস্টে জিন স্থাপন করার অনেক বৈজ্ঞানিক সুবিধা রয়েছে:

  • পরাগরেণু মুক্ত (Bio-containment): উদ্ভিদে ক্লোরোপ্লাস্ট কেবল মাত্র মাতৃ ডিম্বাণুর মাধ্যমে পরবর্তী প্রজন্মে যায়; পরাগরেণুর মাধ্যমে কোনো কৃত্রিম জিন বুনো গাছে ছড়িয়ে পড়ার ঝুঁকি শূন্য।
  • বিপুল উৎপাদন: একটি কোষে প্রায় ১০,০০০ ক্লোরোপ্লাস্ট জিনোম থাকায় পাতার মোট প্রোটিনের ৪০% পর্যন্ত কাঙ্ক্ষিত ওষুধ বা প্রোটিনে রূপান্তর করা সম্ভব।

২. রুবিস্কো এনজাইমের মারাত্মক ত্রুটি ও কৃত্রিম বাইপাস

পৃথিবীর সমস্ত উদ্ভিদের কার্বন ডাই-অক্সাইড শোষণের মূল এনজাইম রুবিস্কো (Rubisco) অত্যন্ত ধীরগতির এবং ত্রুটিপূর্ণ। প্রতি চারবারে একবার সে ভুল করে কার্বন ডাই-অক্সাইডের বদলে অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া ঘটায়:

[
ext{RuBP} + ext{O}_2 o ৩ ext{-PGA} + ২ ext{-Phosphoglycolate (2PG)}
]

এই বিষাক্ত ২-পিজি উপজাতকে দূর করতে উদ্ভিদ যে প্রাকৃতিক প্রক্রিয়া ব্যবহার করে (Photorespiration), তাতে অর্জিত শক্তির ২৫% থেকে ৪০% নষ্ট হয়ে যায়!

২০১৯ সালে Science সাময়িকীতে প্রকাশিত গবেষণায় বিজ্ঞানীরা ক্লোরোপ্লাস্টের ভেতরে তিনটি ব্যাকটেরিয়াল এনজাইম যুক্ত করে একটি কৃত্রিম বাইপাস (Synthetic Photorespiratory Bypass) তৈরি করেন। এই কৃত্রিম পথটি বর্জ্য পদার্থকে সরাসরি ক্লোরোপ্লাস্টের ভেতরেই পুনরায় উপকারী কার্বনে রূপান্তর করে। মাঠপর্যায়ের পরীক্ষায় দেখা গেছে, এই প্রযুক্তি ফসলের ফলন এক লাফে ৪০% বাড়িয়ে দেয়!

৩. ফসলে নিজস্ব নাইট্রোজেন সার তৈরির প্রযুক্তি (nif Cluster)

কৃত্রিম রাসায়নিক ইউরিয়া সার তৈরি করতে পৃথিবীর মোট উৎপাদিত শক্তির প্রায় ২% অপচয় হয়। বিজ্ঞানীরা এখন ব্যাকটেরিয়ার ১৬টি জিনের nif জিনগুচ্ছ সরাসরি ধান, গম ও ভুট্টার কোষে প্রবেশ করাচ্ছেন। এর ফলে গাছ বাতাস থেকে সরাসরি নাইট্রোজেন শোষণ করে অ্যামোনিয়া তৈরি করতে পারবে (( ext{N}_2 o ext{NH}_3)), যা পরিবেশ দূষণকারী শিল্প সারকে চিরতরে ইতিহাসের পাতায় ঠেলে দেবে।

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।