ডিএনএ: তথ্য সংরক্ষণের এক নতুন যুগের সূচনা!

আজিজুল হক একজন বিশেষজ্ঞ বিজ্ঞানী, যিনি প্রোটিন গবেষণা এবং উদ্ভিদ বিজ্ঞানে কাজ করছেন। তিনি ইউএসএ এর ইউনিভার্সিটি অফ নর্থ ক্যারোলাইনা, চ্যাপেল হিল থেকে পিএইচডি করেছেন, যেখানে তিনি পরিবেশগত চাপ সহ্য করার ক্ষমতার সঙ্গে যুক্ত জিনগত উপাদান নিয়ে গবেষণা করেছেন। বর্তমানে তিনি হাওয়ার্ড ইউনিভার্সিটিতে গবেষণা করছেন এবং RACK1 প্রোটিনের প্রভাব নিয়ে উদ্ভিদ এবং ক্যান্সার গবেষণায় কাজ করছেন। তাঁর গবেষণা অনেক সফল উদ্ভাবন এবং পেটেন্টে পরিণত হয়েছে। বিস্তারিত আলোচনা জানতে নিচে পড়ুন।

তথ্য সংরক্ষণের এক নতুন যুগের সূচনা:

মানব সভ্যতার ইতিহাসে তথ্য সংরক্ষণের গুরুত্ব অপরিসীম। প্রাচীনকালের মাটির পাত্র, পাথরের ফলক, এবং প্যাপিরাস থেকে শুরু করে আধুনিক যুগের ক্লাউড স্টোরেজ—তথ্য সংরক্ষণের পদ্ধতিগুলি যুগে যুগে বিবর্তিত হয়েছে। ১৮৯০ সালে পাঞ্চ কার্ডের আবিষ্কার থেকে শুরু হওয়া এই যাত্রা পরবর্তীতে বিভিন্ন প্রযুক্তির হাত ধরে এগিয়ে চলেছে, যেমন ১৯৩২ সালে ম্যাগনেটিক ড্রাম, ১৯৪৭ সালে উইলিয়ামস-কিলবার্ন টিউব, ১৯৫১ সালে ম্যাগনেটিক টেপ ড্রাইভ এবং ম্যাগনেটিক কোর, ১৯৫৬ সালে হার্ড ডিস্ক ড্রাইভ (HDD), ১৯৬৭ সালে ফ্লপি ডিস্ক, ১৯৮২ সালে কমপ্যাক্ট ডিস্ক (CD), ১৯৯৪ সালে জিপ ড্রাইভ, এবং ১৯৯৫ সালে ডিজিটাল ভিডিও ডিস্ক (DVD)। এই ডিভাইসগুলো ছিল আকারে বড় এবং কম মেমোরি ধারণক্ষমতাসম্পন্ন।

বর্তমানে আমরা যে হার্ডডিস্ক, মেমোরি কার্ড, বা ক্লাউড স্টোরেজ ব্যবহার করছি, তা দিনে দিনে ছোট থেকে ছোটতর হলেও তথ্যের পরিমাণ এতটাই বৃদ্ধি পাচ্ছে যে, এগুলোর ধারণক্ষমতার সীমা শীঘ্রই অতিক্রম করবে। বর্তমান পৃথিবীতে প্রতিদিন যে পরিমাণ ডিজিটাল ডাটা তৈরি হচ্ছে, তা সামলানো ভবিষ্যতে বড় চ্যালেঞ্জ হয়ে দাঁড়াতে পারে। ২০২০ সালের পর থেকে ডাটার আকার এতটাই দ্রুতগতিতে বাড়ছে যে, ২০৪০ সালের মধ্যে এটি প্রায় ১৬০ জেটাবাইটে পৌঁছাতে পারে বলে ধারণা করা হচ্ছে (১ জেটাবাইট = ১ বিলিয়ন টেরাবাইট = ১ ট্রিলিয়ন গিগাবাইট)। এত বিশাল পরিমাণ তথ্য সংরক্ষণের জন্য আমাদের কাছে এখনকার প্রযুক্তির বাইরে নতুন সমাধান দরকার।

এই প্রশ্নের উত্তর খুঁজতে গিয়ে বিজ্ঞানীরা আমাদের নিজস্ব জিনগত উপাদান—ডিএনএ’র দিকে নজর দিয়েছেন। ডিএনএ (Deoxyribonucleic Acid) আমাদের দেহের জীববৈশিষ্ট্য সংরক্ষণ করে রাখে এবং এই ডিএনএ তে থাকে প্রচুর পরিমাণ তথ্য সংরক্ষণের সক্ষমতা। ডিএনএ তে তথ্য সংরক্ষণের ধারণাটি অনেক প্রাচীন এবং মজবুত, যা প্রকৃতির কঠিন পরীক্ষায় টিকে থাকতে সক্ষম। মাত্র ১ গ্রাম ডিএনএতে ২১৫ পেটাবাইট (১ পেটাবাইট = ১০০০ টেরাবাইট) তথ্য সংরক্ষণ করা সম্ভব। তুলনা করলে দেখা যায় যেখানে একটি আধুনিক হার্ডডিস্ক মাত্র কয়েক টেরাবাইট তথ্য ধারণ করতে পারে, সেখানে ডিএনএ’র মধ্যে একই পরিমাণ স্থান ব্যবহারে অনেক গুণ বেশি তথ্য সংরক্ষণ করা যায়। এছাড়া, প্রযুক্তিগত সীমাবদ্ধতার কারণে ডেটা হারানোর ঝুঁকি থাকে, কিন্তু ডিএনএ হাজার হাজার বছর ধরে নির্ভুলভাবে তথ্য সংরক্ষণ করতে পারে। প্রাচীন বরফের নিচে থাকা জীবাশ্ম বিশ্লেষণ করে বিজ্ঞানীরা প্রমাণ করেছেন যে, ডিএনএ হাজার হাজার বছর ধরে অক্ষত থাকতে পারে।

ডিএনএ’র গঠন বুঝতে হলে জানা প্রয়োজন এর মৌলিক উপাদানগুলি। ডিএনএ জীবের বংশগতির ধারক এবং বাহক। ডিএনএ’র অণুগুলি দুটি লম্বা সুতোর মতো একে অপরকে জড়িয়ে থাকে। যখন এই সুতোর মতো কুণ্ডলিত ডিএনএ হিস্টোন নামক প্রোটিন দিয়ে মোড়ানো থাকে, তখন এটি ক্রোমোজোম নামে পরিচিত। জীব কোষের নিউক্লিয়াসের ভিতরের এই ক্রোমোজোমে মূলত ডিএনএ অবস্থান করে। ডিএনএ জীবজগতের সমস্ত বৈশিষ্ট্য ধারণ করে এবং বংশ পরম্পরায় তা বহন করে।

এই ডিএনএ মূলত চারটি নাইট্রোজেন বেস (A, G, C, T) দ্বারা গঠিত যা একে অপরের সাথে সংযুক্ত হয়ে জিনগত তথ্য ধারণ করে। একটি পূর্ণাঙ্গ মানব কোষে প্রায় তিন বিলিয়নেরও বেশি নিউক্লিওটাইড থাকে, যা মিলিত হয়ে ডিএনএ গঠন করে। মানবদেহে মোট প্রায় ৩৭.২ ট্রিলিয়ন কোষ বিদ্যমান। যেহেতু ডিএনএ’তে থাকা এই বেসগুলো একটি নির্দিষ্ট সিকোয়েন্সে থাকে, তাই এগুলোকে যদি ০ এবং ১ এর মতো বাইনারি কোডে রূপান্তর করা যায়, তবে ডিজিটাল ডাটা সহজেই ডিএনএ’তে সংরক্ষণ করা সম্ভব।

ডিএনএ’তে তথ্য সংরক্ষণ করতে হলে প্রথমে ডিজিটাল ডাটাকে বাইনারি সিস্টেমে (০ এবং ১) রূপান্তর করতে হবে। এরপর সেই বাইনারি সিস্টেমকে ডিএনএ’র নিজস্ব বেস A, G, C, T তে রূপান্তর করতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, যদি A = ০০, G = ০১, C = ১০ এবং T = ১১ হয়, তবে ০১১১১০১০১১০০১১০১ স্ট্রিংটি রূপান্তরিত হবে GTCCTATG তে। এই প্রক্রিয়ার মাধ্যমে যেকোনো ডিজিটাল তথ্যকে ডিএনএ’তে সংরক্ষণ করা সম্ভব।

যদিও এই প্রক্রিয়াটি তাত্ত্বিকভাবে সহজ মনে হয়, বাস্তবে তা অত্যন্ত জটিল। প্রথমত, ডিএনএ সিকোয়েন্সিং প্রক্রিয়াটি এখনো অত্যন্ত ব্যয়বহুল। এর পাশাপাশি, কোন একটি নির্দিষ্ট ডাটা খুঁজে বের করতে হলে পুরো ডিএনএ সিকোয়েন্সিং করতে হবে, যা সময়সাপেক্ষ এবং কঠিন কাজ। এছাড়াও, ডিএনএ ডাটা স্টোরেজের জন্য সঠিক প্রযুক্তিগত অ্যালগরিদম ও ডিকোডিং প্রক্রিয়া এখনো উন্নয়নের অপেক্ষায় রয়েছে।

ডিএনএ’তে তথ্য সংরক্ষণের ধারণাটি নতুন মনে হলেও, এর উপর গবেষণা চলছে বিগত কয়েক দশক ধরে। ডিএনএতে তথ্য সংরক্ষণের ধারণা প্রথমবারের মতো ১৯৬০ সালে প্রস্তাবিত হয়েছিল। জৈবিক উপাদান হিসেবে ডিএনএর উচ্চ তথ্য ঘনত্ব এবং দীর্ঘমেয়াদি স্থায়িত্বের কারণে বিজ্ঞানীরা এটিকে তথ্য সংরক্ষণের মাধ্যম হিসেবে ব্যবহারের চিন্তা শুরু করেন। তবে, তৎকালীন প্রযুক্তিগত সীমাবদ্ধতার কারণে এই ধারণাটি বাস্তবে রূপ দিতে সময় লেগেছে।

১৯৯০-এর দশকে ডিএনএর ক্রমসংযোজন (sequencing) ও সংশ্লেষণ (synthesis) প্রযুক্তিতে উল্লেখযোগ্য উন্নতি ঘটে। ১৯৯৯ সালে রিচার্ড হ্যামারস্লে ডিএনএতে ছোট তথ্য টুকরো সংরক্ষণের ধারণা পরীক্ষা করেন। এই সময়ে বিজ্ঞানীরা ডিএনএর চারটি বেস (A, T, C, G) ব্যবহার করে বাইনারি কোডিংয়ের মাধ্যমে তথ্য সংরক্ষণের পদ্ধতি নিয়ে গবেষণা শুরু করেন। ১৯৯৯ সালে নিউ ইয়র্কের বিজ্ঞানীরা সর্বপ্রথম ডিএনএ’তে একটি ছোট চিঠি সংরক্ষণ করেন এবং তা সফলভাবে পুনরায় ডিকোড করেন। ২০০৯ সালে কানাডার গবেষকগণ ২০০ বাইটের একটি ছোটদের ছড়ার ছবি, লেখা এবং অডিও ফাইল ডিএনএতে সংরক্ষণ করেন।

২০১২ সালে হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানী জর্জ চার্চ এবং তার দল প্রথমবারের মতো একটি পূর্ণাঙ্গ বই ডিএনএতে সংরক্ষণ করতে সক্ষম হন। তারা ৫.২ মেগাবাইটের একটি বই ডিএনএতে কোডিং করে সংরক্ষণ করেন এবং পুনরুদ্ধার করেন। এটি ছিল ডিএনএ তথ্য সংরক্ষণের ক্ষেত্রে একটি উল্লেখযোগ্য মাইলফলক। এই সময়ে, ডিএনএ ফাউন্টেন (DNA Fountain) নামে একটি নতুন পদ্ধতি উদ্ভাবিত হয়, যা তথ্য সংরক্ষণের কার্যকারিতা বাড়াতে সাহায্য করে।

২০১৬ সালে মাইক্রোসফ্ট এবং ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা ২০০ মেগাবাইটের ডিজিটাল ডাটা ডিএনএ’তে রূপান্তর করে নতুন রেকর্ড গড়েন। ২০১৭ সালে, কলাম্বিয়া বিশ্ববিদ্যালয় এবং নিউ ইয়র্ক জেনোম সেন্টারের গবেষকরা ডিএনএ ফাউন্টেন পদ্ধতি ব্যবহার করে একটি পূর্ণাঙ্গ অপারেটিং সিস্টেম এবং ৫০টি বিভিন্ন ফাইল সফলভাবে ডিএনএতে সংরক্ষণ করেন। এই সময়ে ডিএনএতে তথ্য সংরক্ষণের খরচও উল্লেখযোগ্যভাবে কমতে থাকে এবং এটির ব্যবহারিক সম্ভাবনা আরও প্রসারিত হয়।

বর্তমানে ডিএনএ তথ্য সংরক্ষণ প্রযুক্তির ক্ষেত্রে আরও উন্নততর কোডিং এবং ডিকোডিং পদ্ধতি, স্বয়ংক্রিয় ডিএনএ সংশ্লেষণ এবং ক্রমসংযোজন পদ্ধতি, এবং উন্নত ত্রুটি সংশোধন প্রযুক্তি ব্যবহার করা হচ্ছে। এর ফলে ডিএনএ তথ্য সংরক্ষণ এখন আগের চেয়ে অনেক সহজ এবং নির্ভুল হয়েছে। বড় বড় প্রযুক্তি কোম্পানি যেমন মাইক্রোসফট, ইলিউমিনা এবং টুইস্ট বায়োসায়েন্স ডিএনএ তথ্য সংরক্ষণের জন্য বিভিন্ন প্রকল্পে কাজ করছে।

সম্প্রতি ক্যালিফোর্নিয়ার তরুণ গবেষক নাথানিয়েল রকে এবং হিউনজুন পার্ক ডিএনএ’তে তথ্য সংরক্ষণের একটি নতুন পদ্ধতি নিয়ে কাজ করছেন। তারা একটি স্টার্ট-আপ প্রতিষ্ঠা করেছেন, যা ডিএনএ তৈরি ও সিকোয়েন্সিং প্রক্রিয়াটিকে আরও সাশ্রয়ী করার চেষ্টা করছে। তাদের উদ্ভাবিত পদ্ধতিতে প্রি-ফ্যাব্রিকেটেড ডিএনএ তৈরি করা হয় এবং এনজাইম দ্বারা সেই ডিএনএ কে নির্দিষ্ট মেসেজে এনকোড করা হয়। এতে এই প্রক্রিয়াটি অনেক কম খরচে সম্পন্ন করা সম্ভব। ইতিমধ্যে তারা প্রথম কিলোবাইট এনকোডিং সফলভাবে সম্পন্ন করেছেন।

ডিএনএ তথ্য সংরক্ষণ প্রযুক্তি বর্তমানে প্রচলিত ডেটা স্টোরেজ সিস্টেমের তুলনায় বেশ ব্যয়বহুল এবং ধীর। ডিএনএ’র মাধ্যমে তথ্য সংরক্ষণের এই প্রযুক্তি এখনো প্রাথমিক পর্যায়ে থাকলেও অদূর ভবিষ্যতে এটি আমাদের পুরো ডিজিটাল দুনিয়ার তথ্য সংরক্ষণের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ মাধ্যম হয়ে উঠতে পারে। ডিএনএতে তথ্য সংরক্ষণের এই প্রযুক্তি যদি কার্যকরভাবে প্রয়োগ করা যায়, তবে এটি বিপুল পরিমাণ তথ্য সংরক্ষণের ক্ষেত্রে একটি যুগান্তকারী সমাধান হয়ে উঠবে, যা আমাদের ডিজিটাল ভবিষ্যৎকে আরো উন্নত ও নিরাপদ করবে!

বিজ্ঞানী অর্গের পক্ষ থেকে আজিজুল হককে শুভেচ্ছা জানাই। তিনি একজন মেধাবী গবেষক এবং উদ্ভিদ বিজ্ঞানী, যিনি আধুনিক প্রযুক্তির ক্ষেত্রে নতুন দিগন্ত উন্মোচন করছেন। তার অসামান্য কাজ ও অবদানের জন্য তিনি অনেকেই প্রশংসিত। তাঁর গবেষণার মাধ্যমে নতুন প্রযুক্তির উন্নয়ন ও সমাজে ইতিবাচক পরিবর্তন আনার আশা রাখি। আজিজুল হককে ধন্যবাদ এবং ভবিষ্যতে আরও সাফল্যের জন্য শুভকামনা রইল!