লি এট আল।
আমাদের শরীরের বেশিরভাগ পেশী শুধুমাত্র আগত স্নায়ু সংকেতের প্রতিক্রিয়া হিসাবে কাজ করে, যা প্রতিটি পৃথক পেশী কোষকে সংকোচন বা শিথিল করতে ট্রিগার করতে হয়। কিন্তু হার্টের পেশী ভিন্ন। হৃৎপিণ্ডের পেশীতে সংকোচনের উদ্রেককারী আবেগগুলি একটি পেশী কোষ থেকে তার প্রতিবেশীদের কাছে প্রেরণ করা হয়, যা সংকোচনের একটি ছন্দময় তরঙ্গের দিকে পরিচালিত করে। এটি সিস্টেমে এত ভালভাবে তৈরি করা হয়েছে যে একটি সংস্কৃতির থালায় হৃদপিণ্ডের পেশী কোষগুলির একটি শীট স্বতঃস্ফূর্তভাবে সংকুচিত হতে শুরু করবে।
এখন, গবেষকরা চিনি ছাড়া আর কিছুই দ্বারা চালিত একটি সাঁতারের রোবট মাছ তৈরি করতে কার্ডিয়াক কোষের কিছু অনন্য বৈশিষ্ট্যের সুবিধা নিয়েছেন। এবং যখন তারা পেসমেকারের সমতুল্য হৃৎপিণ্ড তৈরি করার চেষ্টা করেছিল, তখন দেখা গেল এটির প্রয়োজন নেই: পেশী কোষগুলির সঠিক বিন্যাস মাছটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে সাঁতার কাটতে পেরেছিল।
হার্টের মতো পেশী তৈরি করা
কিছু উপায়ে, নতুন রোবট মাছের বর্ণনা দেওয়া কাগজটি স্টেম সেলের বিকাশ নিয়ন্ত্রণ করার জন্য আমাদের ক্রমবর্ধমান ক্ষমতার জন্য একটি শ্রদ্ধা। হার্ভার্ড ভিত্তিক গবেষণাপত্রের পিছনে গবেষকরা তাদের রোবটকে শক্তি দেওয়ার জন্য কার্ডিয়াক পেশী কোষ ব্যবহার করার সিদ্ধান্ত নিয়েছিলেন। কয়েক বছর আগে, এর অর্থ হ’ল একটি পরীক্ষামূলক প্রাণী থেকে একটি হৃদপিণ্ডকে আলাদা করা এবং সংস্কৃতিতে তার কার্ডিয়াক কোষগুলিকে বৃদ্ধি করার আগে।
রোবট মাছের জন্য, স্টেম সেল ভাল ছিল। এর কারণ স্টেম কোষগুলি জেনেটিক্যালি ম্যানিপুলেট করা সহজ, এবং তারা একটি অভিন্ন জনসংখ্যাতে বৃদ্ধি করা সহজ। সুতরাং, দলটি মানুষের স্টেম সেলের জনসংখ্যা নিয়ে শুরু করেছিল এবং তাদের বিকাশের নির্দেশ দেওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে গিয়েছিল যাতে তারা কার্ডিয়াক পেশী কোষ গঠন করে।
এই কোষগুলির একটি পাতলা স্তর জেলটিনের একটি পাতলা স্লাইসের ভিতরে স্থাপন করা হয়েছিল, যা কোষগুলিকে “মাছ” (দুই পাশে এক টুকরো) এর ফ্ল্যাঙ্কগুলিতে জায়গা করে রেখেছিল। মাছের কেন্দ্রটি নমনীয় ছিল, তাই ডান দিকের পেশীর একটি সংকোচন লেজটিকে ডান দিকে টেনে আনবে এবং একইভাবে বিপরীত দিকের জন্যও কাজ করবে। পর্যায়ক্রমে বাম এবং ডান সংকোচনের মাধ্যমে, মাছটি তার লেজটিকে পাশ থেকে এপাশে টেনে নিয়ে সামনের দিকে এগিয়ে নিয়ে যায়। এর বাইরেও, মাছটির একটি বড় পৃষ্ঠীয় “পাখনা” ছিল যাতে জন্তুটিকে সোজা রাখতে এবং এটিকে ডুবে যাওয়া থেকে রক্ষা করার জন্য একটি উচ্ছ্বাস ডিভাইস ছিল। পুরো জিনিসটি চিনির সাথে একটি দ্রবণে রেখে চালিত হয়েছিল, যা কার্ডিয়াক পেশী কোষগুলি শোষণ করবে।
সম্ভবত এই সরলতার কারণে, রোবটটি এতটাই টেকসই ছিল যে এটি নির্মাণের পরে তিন মাসেরও বেশি সময় ধরে সাঁতার কাটতে সক্ষম হয়েছিল। কর্মক্ষমতা প্রথমে শালীন ছিল কিন্তু কার্ডিয়াক কোষগুলি একটি সুসংগত পেশীতে আরও ভালভাবে সংহত হওয়ার কারণে প্রথম মাসে উন্নত হয়েছে। শেষ পর্যন্ত, মাছটি প্রতি সেকেন্ডে শরীরের দৈর্ঘ্যের বেশি ভ্রমণ করতে সক্ষম হয়েছিল। সেই গতিতে, রোবটটি উল্লেখযোগ্যভাবে দক্ষ ছিল — পেশী ভরের প্রতি ইউনিট, এর সাঁতারের গতি প্রকৃত মাছের চেয়ে ভাল ছিল।
ইন এবং নিয়ন্ত্রণের বাইরে
রোবট মাছের কার্যকারিতা সক্ষম করতে সাহায্য করে এমন একটি জিনিস উপরের ফটোতে এর অনুপস্থিতি দ্বারা উল্লেখযোগ্য: যে কোনও ধরণের নিয়ন্ত্রণ সার্কিট্রি। গবেষকরা আসলে পেশী নিয়ন্ত্রণের বেশ কয়েকটি উপায় পরীক্ষা করেছেন কিন্তু শেষ পর্যন্ত খুঁজে পেয়েছেন যে সবচেয়ে সহজ বিকল্পটি সর্বোত্তম।
পেশী নিয়ন্ত্রণ করার প্রথম প্রচেষ্টাটি কিছুটা জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের উপর নির্ভর করে। পেশীগুলি আয়নগুলির প্রবাহের দ্বারা সংকুচিত হতে ট্রিগার হয়, সাধারণত স্নায়ু আবেগ দ্বারা ট্রিগার হয়। কিন্তু গবেষকরা এমন কিছু প্রোটিন চিহ্নিত করেছেন যা আলোক-সক্রিয় আয়ন চ্যানেল হিসেবে কাজ করে, যা আলোর নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের প্রতিক্রিয়ায় আয়নের প্রবাহ তৈরি করবে। সুতরাং, গবেষকরা এক ফ্ল্যাঙ্কের কোষগুলিকে লাল আলোর প্রতি সংবেদনশীল এবং অন্য দিকে নীল আলোর প্রতি সংবেদনশীল হওয়ার জন্য ইঞ্জিনিয়ার করেছেন। এটি ভাল কাজ করেছে, লাল এবং নীল আলোর পর্যায়ক্রমে মাছটিকে সাঁতার কাটতে দেয়।
গবেষকরা যে দ্বিতীয় পদ্ধতিটি চেষ্টা করেছিলেন তা হৃৎপিণ্ডের গঠন দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়েছিল, এতে কোষগুলির একটি ক্লাস্টার রয়েছে যা একটি সংকোচনকে ট্রিগার করে পেসমেকার হিসাবে কাজ করে যা সেখান থেকে ছড়িয়ে পড়ে। গবেষকরা পেসমেকার হিসাবে কাজ করার জন্য কার্ডিয়াক কোষগুলির একটি বল তৈরি করেছিলেন এবং কোষগুলির একটি সেতু তৈরি করেছিলেন যা কার্ডিয়াক কোষগুলিকে পাশের পেশীগুলির সাথে সংযুক্ত করেছিল। পেসমেকার কোষে শুরু হওয়া আয়নগুলি পেশীতে ছড়িয়ে পড়তে পারে, সংকোচন ঘটাতে পারে।
এটি একটি ডিগ্রী পর্যন্ত কাজ করেছে কিন্তু গৌণ গুরুত্ব হতে পরিণত হয়েছে. দুটি পেশী, গবেষকরা আবিষ্কার করেছেন, একে অপরের সংকোচনকে গতিশীল করেছে।
কার্ডিয়াক পেশী কোষেও স্ট্রেচ রিসেপ্টর থাকে। কোষের উপর খুব বেশি টানুন, এবং রিসেপ্টর সক্রিয় হবে এবং একটি সংকোচন ট্রিগার করবে। এটি ফ্ল্যাঙ্ক পেশীগুলির জন্য একটি অন্তর্নির্মিত সমন্বয় প্রদানের জন্য পরিণত হয়েছে। একটি ডান দিক সংকুচিত হওয়ার সাথে সাথে এটি বিপরীত দিকের কোষগুলিকে প্রসারিত করে। একবার তারা একটি গুরুত্বপূর্ণ পয়েন্টে আঘাত করলে, বাম দিকের স্ট্রেচ রিসেপ্টরগুলি সেই পেশীটিকে সংকুচিত হতে ট্রিগার করবে, ডানদিকে প্রসারিত করবে। যে প্রসারিত তারপর চক্র পুনরায় আরম্ভ.
এটি অনির্দিষ্টকালের জন্য কাজ করবে না, এবং দুটি পেশী অবশেষে সিঙ্কের বাইরে চলে যাবে। তখনই পেসমেকার তাদের নিয়মিত চক্রে ফিরিয়ে আনতে সাহায্য করতে পারে।
সামগ্রিকভাবে, এটি দরকারীের চেয়ে অনেক বেশি চিত্তাকর্ষক (যদি না আপনি এমন হন যে শুধুমাত্র দরকারী জিনিসগুলি দ্বারা প্রভাবিত হয়)। এমন অনেক পরিস্থিতি নেই যা রোবটকে চিনির দ্রবণ দিয়ে সাঁতার কাটতে বলে। কিন্তু গবেষকরা এই কোষগুলির মৌলিক জৈবিক বৈশিষ্ট্যগুলি কীভাবে একটি কার্যকর মেশিন তৈরি করতে ব্যবহার করবেন তা বের করতে সক্ষম হয়েছিল তা অবশ্যই আমার চিত্তাকর্ষক সংজ্ঞার সাথে খাপ খায়।
বিজ্ঞান, 2022. DOI: 10.1126/বিজ্ঞান.abh0474 (DOI সম্পর্কে)।
