সাধারণ রাসায়নিক পাত্রে কোটি কোটি অণুর অংশগ্রহণে বিক্রিয়াগুলো অত্যন্ত মসৃণ ও সুনির্দিষ্ট মনে হয়। কিন্তু মাত্র ১ ফেমটোলিটার আয়তনের একটি জীবকোষের ভেতর অনেক গুরুত্বপূর্ণ অণু—যেমন কোনো একক জিন প্রমোটার বা ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর—উপস্থিত থাকে মাত্র কয়েকটি বা কয়েক ডজন সংখ্যায়। এই স্বল্প সংখ্যার কারণে রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলো প্রকৃতিগতভাবেই সম্ভাব্যতা-নির্ভর ও বিশৃঙ্খল হয়ে ওঠে, যা তৈরি করে কোষীয় নয়েজ (Cellular Noise)।

১. অভ্যন্তরীণ বনাম বাহ্যিক নয়েজ: ইলোউইটজের পরীক্ষা

২০০২ সালে মাইকেল ইলোউইটজ একক ব্যাকটেরিয়ায় দুটি ভিন্ন রঙের ফ্লুরোসেন্ট প্রোটিন (CFP ও YFP) তৈরি করে জীববিজ্ঞানের এক অনন্য পরীক্ষা সম্পন্ন করেন:

  • অভ্যন্তরীণ নয়েজ (Intrinsic Noise): একক জিন লোকাসে আরএনএ পলিমারেজের বন্ধনের এলোমেলো সম্ভাব্যতা। যেহেতু দুটি জিন স্বাধীনভাবে কাজ করে, তাই একই কোষের ভেতরে CFP এবং YFP-এর পরিমাণের মধ্যে পার্থক্য দেখা দেয়।
  • বাহ্যিক নয়েজ (Extrinsic Noise): কোষের সার্বিক আকার, রাইবোজোমের মোট সংখ্যা বা কোষ বিভাজন চক্রের তারতম্য। এটি কোষের সমস্ত জিনকে সমানভাবে প্রভাবিত করে।

২. কেমিক্যাল মাস্টার সমীকরণ (CME)

কোষের ভেতর অণুর সংখ্যার সম্ভাব্যতা পরিবর্তনের তাত্ত্বিক ভিত্তি হলো কেমিক্যাল মাস্টার সমীকরণ:

[
frac{d P(mathbf{n}, t)}{dt} = sum_{j} left[ a_j(mathbf{n} – boldsymbol{nu}_j) P(mathbf{n} – boldsymbol{nu}_j, t) – a_j(mathbf{n}) P(mathbf{n}, t) right]
]

এখানে প্রতিটি রাসায়নিক বিক্রিয়া একটি নির্দিষ্ট সম্ভাব্যতা ($a_j$) নিয়ে ঘটে, ফলে অণুর সংখ্যা সর্বদা ওঠানামা করে।

৩. গিলেস্পি স্টোকাস্টিক সিমুলেশন অ্যালগরিদম (SSA)

১৯৭৭ সালে ড্যানিয়েল গিলেস্পি একটি মন্টি কার্লো অ্যালগরিদম আবিষ্কার করেন যার মাধ্যমে মাস্টার সমীকরণটিকে হুবহু নিখুঁতভাবে কম্পিউটারে সিমুলেট করা যায়। অ্যালগরিদমটি সূচকীয় সম্ভাবনা বণ্টন ব্যবহার করে পরবর্তী বিক্রিয়ার সময় ($tau$) এবং কোন বিক্রিয়াটি ঘটবে ($mu$) তা তাৎক্ষণিকভাবে গণনা করে।

৪. ট্রান্সক্রিপশনাল বার্স্টিং ও ফেনোটাইপিক বৈচিত্র্য

একক কোষের পর্যবেক্ষণে দেখা গেছে জিন ক্রমাগত একভাবে আরএনএ তৈরি করে না; বরং জিনগুলো হঠাৎ করে চালু হয়ে এক ঝাঁক আরএনএ তৈরি করে (Transcriptional Bursting) আবার দীর্ঘক্ষণ নিষ্ক্রিয় থাকে। এর ফলে একই জেনেটিক কোডের ব্যাকটেরিয়া জনগোষ্ঠীতে কিছু কোষ অ্যান্টিবায়োটিক প্রতিরোধী (Persister cells) হয়ে ওঠে। কোষীয় বিশৃঙ্খলা তাই কোনো অপূর্ণতা নয়, বরং প্রতিকূল পরিবেশে টিকে থাকার একটি উন্নত বিবর্তনীয় হাতিয়ার।

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

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