ফরমেটকে একটি কার্বন-নিরপেক্ষ জৈব-অর্থনীতির মেরুদণ্ড হিসেবে দেখা যেতে পারে, যা (ইলেকট্রো)কেমিক্যাল পদ্ধতিতে CO2 থেকে উৎপাদিত হয় এবং এনজাইমেটিক ক্যাসকেড বা প্রকৌশলগতভাবে পরিবর্তিত অণুজীব ব্যবহার করে মূল্যবান পণ্যে রূপান্তরিত হয়। কৃত্রিম ফরমেটের আত্তীকরণ সম্প্রসারণের একটি গুরুত্বপূর্ণ ধাপ হলো ফরমালডিহাইডের তাপগতিগতভাবে জটিল বিজারণ, যা এখানে একটি হলুদ রঙের পরিবর্তন হিসেবে দেখা যায়। সৌজন্যে: ইনস্টিটিউট অফ টেরেস্ট্রিয়াল মাইক্রোবায়োলজি ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক/গাইসেল।
ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউটের বিজ্ঞানীরা একটি কৃত্রিম বিপাকীয় পথ তৈরি করেছেন, যা ফরমিক অ্যাসিডের সাহায্যে কার্বন ডাইঅক্সাইডকে ফরমালডিহাইডে রূপান্তরিত করে এবং মূল্যবান পদার্থ উৎপাদনের একটি কার্বন-নিরপেক্ষ উপায় প্রদান করে।
কার্বন ডাই অক্সাইড সংবন্ধনের নতুন অ্যানাবলিক প্রক্রিয়াগুলো শুধু বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইডের মাত্রা কমাতেই সাহায্য করে না, বরং ওষুধ ও সক্রিয় উপাদানের প্রচলিত রাসায়নিক উৎপাদনকে কার্বন-নিরপেক্ষ জৈবিক প্রক্রিয়া দ্বারা প্রতিস্থাপনও করতে পারে। নতুন গবেষণায় এমন একটি প্রক্রিয়া দেখানো হয়েছে, যার মাধ্যমে ফরমিক অ্যাসিড ব্যবহার করে কার্বন ডাই অক্সাইডকে জৈব-রাসায়নিক শিল্পের জন্য মূল্যবান একটি উপাদানে রূপান্তরিত করা যায়।
গ্রিনহাউস গ্যাস নির্গমন বৃদ্ধির পরিপ্রেক্ষিতে, বৃহৎ নির্গমন উৎসগুলো থেকে কার্বন বা কার্বন ডাইঅক্সাইড শোষণ একটি জরুরি বিষয়। প্রকৃতিতে লক্ষ লক্ষ বছর ধরে কার্বন ডাইঅক্সাইডের আত্তীকরণ প্রক্রিয়া চলে আসছে, কিন্তু মানবসৃষ্ট নির্গমনের ক্ষতিপূরণের জন্য এর ক্ষমতা যথেষ্ট নয়।
ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট অফ টেরেস্ট্রিয়াল মাইক্রোবায়োলজির টোবিয়াস এর্ব-এর নেতৃত্বে গবেষকরা কার্বন ডাই অক্সাইড সংবন্ধনের নতুন পদ্ধতি উদ্ভাবনের জন্য প্রাকৃতিক উপাদান ব্যবহার করছেন। তাঁরা এখন একটি কৃত্রিম বিপাকীয় পথ তৈরি করতে সফল হয়েছেন, যা ফরমিক অ্যাসিড থেকে অত্যন্ত সক্রিয় ফরমালডিহাইড উৎপাদন করে। ফরমিক অ্যাসিড কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের একটি সম্ভাব্য মধ্যবর্তী যৌগ। ফরমালডিহাইড কোনো বিষাক্ত প্রভাব ছাড়াই সরাসরি বিভিন্ন বিপাকীয় পথে প্রবেশ করে অন্যান্য মূল্যবান পদার্থ তৈরি করতে পারে। প্রাকৃতিক প্রক্রিয়ার মতোই, এর জন্য দুটি প্রধান উপাদান প্রয়োজন: শক্তি এবং কার্বন। প্রথমটি কেবল সরাসরি সূর্যালোক থেকেই নয়, বিদ্যুৎ থেকেও সরবরাহ করা যেতে পারে – যেমন, সোলার মডিউল।
মূল্য শৃঙ্খলে কার্বনের উৎসগুলো পরিবর্তনশীল। এখানে কার্বন ডাইঅক্সাইডই একমাত্র বিকল্প নয়, আমরা সমস্ত স্বতন্ত্র কার্বন যৌগ (C1 গাঠনিক একক) নিয়ে কথা বলছি: কার্বন মনোক্সাইড, ফরমিক অ্যাসিড, ফরমালডিহাইড, মিথানল এবং মিথেন। তবে, এই পদার্থগুলোর প্রায় সবগুলোই অত্যন্ত বিষাক্ত, জীবন্ত প্রাণী (কার্বন মনোক্সাইড, ফরমালডিহাইড, মিথানল) এবং পৃথিবী (গ্রিনহাউস গ্যাস হিসেবে মিথেন) উভয়ের জন্যই। ফরমিক অ্যাসিড প্রশমিত হয়ে এর মৌলিক ফরমেটে পরিণত হওয়ার পরেই অনেক অণুজীব এর উচ্চ ঘনত্ব সহ্য করতে পারে।
“ফর্মিক অ্যাসিড কার্বনের একটি অত্যন্ত সম্ভাবনাময় উৎস,” গবেষণাটির প্রথম লেখক ম্যারেন ন্যাটারম্যান জোর দিয়ে বলেন। “কিন্তু পরীক্ষাগারে একে ফর্মালডিহাইডে রূপান্তর করা অত্যন্ত শক্তি-নিবিড়।” এর কারণ হলো, ফর্মেটের লবণ ফরমেট সহজে ফর্মালডিহাইডে রূপান্তরিত হয় না। “এই দুটি অণুর মধ্যে একটি গুরুতর রাসায়নিক বাধা রয়েছে, এবং একটি প্রকৃত বিক্রিয়া সম্পন্ন করার আগে, আমাদের অবশ্যই জৈব-রাসায়নিক শক্তি—ATP-এর সাহায্যে—এই বাধা অতিক্রম করতে হবে।”
গবেষকদের লক্ষ্য ছিল আরও সাশ্রয়ী একটি উপায় খুঁজে বের করা। সর্বোপরি, বিপাক প্রক্রিয়ায় কার্বন সরবরাহ করতে যত কম শক্তির প্রয়োজন হবে, বৃদ্ধি বা উৎপাদনকে উদ্দীপিত করতে তত বেশি শক্তি ব্যবহার করা যাবে। কিন্তু প্রকৃতিতে এমন কোনো উপায় নেই। টোবিয়াস আরব বলেন, “একাধিক কার্যকারিতা সম্পন্ন তথাকথিত হাইব্রিড এনজাইম আবিষ্কারের জন্য কিছুটা সৃজনশীলতার প্রয়োজন হয়েছিল। তবে, সম্ভাব্য এনজাইম আবিষ্কার কেবল শুরু মাত্র। আমরা এমন সব বিক্রিয়ার কথা বলছি যেগুলোকে একসাথে গণনা করা যায়, কারণ সেগুলো খুব ধীরগতির—কিছু ক্ষেত্রে, প্রতি এনজাইমে প্রতি সেকেন্ডে একটিরও কম বিক্রিয়া ঘটে। প্রাকৃতিক বিক্রিয়াগুলো এর চেয়ে হাজার গুণ দ্রুত গতিতে চলতে পারে।” মারেন ন্যাটারম্যান বলেন, এখানেই সিন্থেটিক বায়োকেমিস্ট্রির ভূমিকা আসে: “যদি আপনি একটি এনজাইমের গঠন এবং কার্যপ্রণালী জানেন, তবে আপনি জানেন কোথায় হস্তক্ষেপ করতে হবে। এটি অত্যন্ত উপকারী প্রমাণিত হয়েছে।”
এনজাইম অপ্টিমাইজেশনে বেশ কয়েকটি পদ্ধতি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে: বিশেষায়িত বিল্ডিং ব্লক বিনিময়, র‍্যান্ডম মিউটেশন তৈরি এবং ক্ষমতা নির্বাচন। “ফরমেট এবং ফরমালডিহাইড উভয়ই খুব উপযুক্ত কারণ তারা কোষ প্রাচীর ভেদ করতে পারে। আমরা কোষ কালচার মাধ্যমে ফরমেট যোগ করতে পারি, যা এমন একটি এনজাইম তৈরি করে যা কয়েক ঘন্টা পরে উৎপন্ন ফরমালডিহাইডকে একটি অ-বিষাক্ত হলুদ রঞ্জকে রূপান্তরিত করে,” মারেন বলেন। ন্যাটারম্যান ব্যাখ্যা করেন।
উচ্চ-উৎপাদনশীল পদ্ধতি ব্যবহার ছাড়া এত অল্প সময়ের মধ্যে ফলাফল অর্জন করা সম্ভব হতো না। এটি করার জন্য, গবেষকরা জার্মানির এসলিঙ্গেনে অবস্থিত শিল্প অংশীদার ফেস্টোর সাথে সহযোগিতা করেছেন। ম্যারেন ন্যাটারম্যান বলেন, “প্রায় ৪,০০০ বার পরিবর্তনের পর, আমরা আমাদের উৎপাদন চারগুণ বাড়িয়েছি। এভাবেই আমরা ফরমিক অ্যাসিডের উপর মডেল অণুজীব ই. কোলাই, যা জৈবপ্রযুক্তির প্রধান অণুজীব, তার বৃদ্ধির ভিত্তি তৈরি করেছি। তবে, এই মুহূর্তে আমাদের কোষগুলো কেবল ফরমালডিহাইড উৎপাদন করতে পারে এবং এর চেয়ে বেশি রূপান্তরিত হতে পারে না।”
ইনস্টিটিউট অফ প্ল্যান্ট মলিকুলার ফিজিওলজির সহযোগী সেবাস্তিয়ান উইঙ্কের সাথে যৌথভাবে, ম্যাক্স প্ল্যাঙ্কের গবেষকরা বর্তমানে এমন একটি স্ট্রেইন তৈরি করছেন যা মধ্যবর্তী পদার্থ গ্রহণ করে সেগুলোকে কেন্দ্রীয় বিপাক প্রক্রিয়ায় অন্তর্ভুক্ত করতে পারে। একই সময়ে, দলটি ওয়াল্টার লাইটনারের নির্দেশনায় ম্যাক্স প্ল্যাঙ্কের ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল এনার্জি কনভার্সনের একটি ওয়ার্কিং গ্রুপের সাথে কার্বন ডাই অক্সাইডকে ফরমিক অ্যাসিডে তড়িৎ-রাসায়নিকভাবে রূপান্তরের উপর গবেষণা চালাচ্ছে। এর দীর্ঘমেয়াদী লক্ষ্য হলো তড়িৎ-জৈব-রাসায়নিক প্রক্রিয়ায় উৎপাদিত কার্বন ডাই অক্সাইড থেকে ইনসুলিন বা বায়োডিজেলের মতো পণ্য তৈরির জন্য একটি “সকলের জন্য উপযুক্ত প্ল্যাটফর্ম” তৈরি করা।
তথ্যসূত্র: ম্যারেন ন্যাটারম্যান, সেবাস্তিয়ান ওয়েঙ্ক, পাস্কাল ফিস্টার, হাই হে, সেউং হোয়াং লি, উইটোল্ড সিমানস্কি, নিলস গুনটারম্যান, ফাইয়িং ঝু “ইন ভিট্রো এবং ইন ভিভোতে ফসফেট-নির্ভর ফরমেটকে ফর্মালডিহাইডে রূপান্তরের জন্য একটি নতুন ক্যাসকেডের বিকাশ”, লেনার্ট নিকেল, শার্লট ওয়ালনার, জান জারজিকি, নিকোল পাচিয়া, নিনা গাইসার্ট, জিয়ানকার্লো ফ্রান্সিও, ওয়াল্টার লাইটনার, র‍্যামন গঞ্জালেজ এবং টোবিয়াস জে. আরব, ৯ মে, ২০২৩, নেচার কমিউনিকেশনস। ডিওআই: 10.1038/s41467-023-38072-w
সাইটেক ডেইলি: ১৯৯৮ সাল থেকে সেরা প্রযুক্তি সংবাদের ঠিকানা। ইমেল বা সোশ্যাল মিডিয়ার মাধ্যমে সর্বশেষ প্রযুক্তি সংবাদের সাথে আপ-টু-ডেট থাকুন। > বিনামূল্যে সাবস্ক্রিপশনের মাধ্যমে ইমেল ডাইজেস্ট পান।
কোল্ড স্প্রিং হারবার ল্যাবরেটরিজের গবেষকরা দেখেছেন যে, আরএনএ স্প্লাইসিং নিয়ন্ত্রণকারী প্রোটিন এসআরএসএফ১ (SRSF1)-এর মাত্রা অগ্ন্যাশয়ে বৃদ্ধি পায়।