পাঠ ১ / ৮অনুচ্ছেদ ২ (ভূমিকা), ২.১

কোষ বিভাজন, ক্রোমোসোম সেট ও অ্যামাইটোসিসCell division, chromosome sets (n, 2n) & amitosis

তোমার জীবন শুরু হয়েছিল একটিমাত্র কোষ দিয়ে — জাইগোট (zygote), অর্থাৎ নিষিক্ত ডিম্বাণু। আজ তোমার দেহে প্রায় $3 \times 10^{13}$টি কোষ। প্রতিটি কোষ এসেছে আগের একটি কোষ ভেঙে। নিচের জাইগোটটিকে নিজে বিভাজিত করো:

মাত্র 45 বার দ্বিগুণ! কিন্তু আসল প্রশ্ন সংখ্যা নয়: প্রতিটি বিভাজনে প্রতিটি নতুন কোষকে ঠিক 46টি ক্রোমোসোম — পুরো জিনের সেট — পেতে হয়েছে। সেটা কীভাবে হয়, আর যে বিভাজনে তা হয় না, সেটাই এই পাঠ।

এই পাঠে ধাপে ধাপে এগোব:

1. কোষ কেন বিভাজিত হয় — মাতৃকোষ (mother cell) ও অপত্য কোষ (daughter cell)
2. ক্রোমোসোমের গঠন (chromosome structure) — ক্রোমাটিড, সেন্ট্রোমিয়ার, আর গোনার নিয়ম
3. ক্রোমোসোম সেট — হ্যাপ্লয়েড (haploid, n), ডিপ্লয়েড (diploid, 2n), সমসংস্থ ক্রোমোসোম (homologous chromosomes)
4. কোষ বিভাজনের তিন প্রকার — অ্যামাইটোসিস, মাইটোসিস, মায়োসিস
5. অ্যামাইটোসিস (amitosis) — নিউক্লিয়াস চিপে দুই ভাগ
6. ব্যাকটেরিয়ার দ্বি-বিভাজন (binary fission) অ্যামাইটোসিস নয়
7. অ্যামাইটোসিস বনাম মাইটোসিস
8. এবার নিজে করে দেখো — বিভাজন বাছাই

ধাপ ১: কোষ কেন বিভাজিত হয়

যে প্রক্রিয়ায় একটি কোষ ভেঙে দুই বা ততোধিক নতুন কোষ হয়, তাকে কোষ বিভাজন (cell division) বলে। যে কোষটি ভাঙে সে মাতৃকোষ (mother/parent cell), আর নতুন কোষগুলো অপত্য কোষ (daughter cells)। কোষ বিভাজন লাগে তিন কাজে:

• বৃদ্ধি (growth) — জাইগোট থেকে পূর্ণ দেহ; মূল ও কাণ্ডের আগা লম্বা হওয়া।
• ক্ষয়পূরণ (repair and renewal) — কাটা ত্বক জোড়া লাগা; প্রতিদিন আমাদের দেহে কয়েকশো বিলিয়ন পুরনো কোষ (বেশির ভাগ রক্তকণিকা আর অন্ত্রের আবরণী কোষ) বদলে নতুন হয়।
• জনন (reproduction) — এককোষী জীবের কাছে বিভাজনই বংশবৃদ্ধি; বহুকোষী জীবে গ্যামেট (gamete) তৈরি।

নতুন কোষ শূন্য থেকে তৈরি হয় না — রবার্ট রেমাক (Robert Remak) 1840-50-এর দশকে ভ্রূণে এটি দেখান, আর রুডলফ ভারশো (Rudolf Virchow) 1855 সালে কথাটি জনপ্রিয় করেন: omnis cellula e cellula — “প্রতিটি কোষ আসে আরেকটি কোষ থেকে”।

হিসাবটা হুকের মতো: $k$ বার দ্বিগুণ হলে কোষ $2^k$টি। $\log_2(3 \times 10^{13}) \approx 44.8$, তাই 45 বার দ্বিগুণে $2^{45} \approx 3.5 \times 10^{13}$। (আসলে সব কোষ সমান হারে ভাগ হয় না, অনেক কোষ মরে যায়, তাই মোট বিভাজন এর চেয়ে অনেক বেশি — এটি শুধু ন্যূনতম হিসাব।)

ধাপ ২: ক্রোমোসোম — কী ভাগ করতে হয়

(এই অংশটি অধ্যায় ১-এর পুনরালোচনা — পুরো অধ্যায়ে লাগবে।) নিউক্লিয়াসে DNA আর প্রোটিন (হিস্টোন, histone) মিলে সুতার মতো ক্রোমাটিন (chromatin)। বিভাজনের সময় ক্রোমাটিন কুণ্ডলী পাকিয়ে ছোট, মোটা, আলাদা আলাদা ক্রোমোসোম (chromosome) হয় — তখনই অণুবীক্ষণ যন্ত্রে দেখা যায়।

• DNA অনুলিপন (DNA replication) বিভাজনের আগেই হয়ে যায়। তখন প্রতিটি ক্রোমোসোম দুটি অভিন্ন সিস্টার ক্রোমাটিড (sister chromatids) নিয়ে গঠিত — প্রতিটিতে একটি DNA অণু।
• দুই ক্রোমাটিড জোড়া থাকে সেন্ট্রোমিয়ার (centromere)-এ; এখানেই স্পিন্ডল তন্তু (spindle fibre) লাগে।
• সেন্ট্রোমিয়ারের অবস্থান অনুযায়ী চার রকম: মেটাসেন্ট্রিক (metacentric), সাবমেটাসেন্ট্রিক (submetacentric), অ্যাক্রোসেন্ট্রিক (acrocentric), টেলোসেন্ট্রিক (telocentric)।

গোনার নিয়ম: যতটি সেন্ট্রোমিয়ার, ততটি ক্রোমোসোম। দুটি ক্রোমাটিড থাকলেও সেন্ট্রোমিয়ার একটি হলে সেটি একটিই ক্রোমোসোম। নিচের ছবিতে অংশগুলো ছুঁয়ে দেখো, সেন্ট্রোমিয়ারের অবস্থান আর অনুলিপনের আগে-পরে বদলাও:

ধাপ ৩: ক্রোমোসোম সেট — n আর 2n

একটি জীবের প্রতিটি আলাদা ক্রোমোসোমের একটি করে কপি নিয়ে এক ক্রোমোসোম সেট (chromosome set)। এক সেট থাকলে কোষ হ্যাপ্লয়েড (haploid), n; দুই সেট — একটি মায়ের, একটি বাবার — থাকলে ডিপ্লয়েড (diploid), 2n। একই আকার, একই সেন্ট্রোমিয়ার অবস্থান আর একই জিনক্রমের দুটি ক্রোমোসোম (একটি মাতৃ, একটি পিতৃ) হলো সমসংস্থ ক্রোমোসোম (homologous chromosomes)। নিচে আটটি ক্রোমোসোম ছড়িয়ে আছে — জোড়া মেলাও:

সাধারণত দেহকোষ (somatic cell) 2n আর গ্যামেট n। কয়েকটি আসল সংখ্যা (উৎস: NCBI Genome, Chromosome Counts Database):

ক্রোমোসোম সংখ্যার সাথে জীবের জটিলতার সম্পর্ক নেই: কুকুরের 78, মানুষের 46, আর একটি ফার্নের (Ophioglossum reticulatum) প্রায় 1260! মানুষের 2n = 46 প্রথম ঠিকভাবে গোনেন টিও ও লেভান (Tjio & Levan), 1956 সালে — তার আগে 30 বছর পাঠ্যবইয়ে 48 লেখা ছিল।

ধাপ ৪: কোষ বিভাজনের তিন প্রকার

ইউক্যারিওট কোষে নিউক্লিয়াস কীভাবে ভাগ হয়, তা দেখে বিভাজন তিন রকম:

• অ্যামাইটোসিস (amitosis) — প্রত্যক্ষ (direct) বিভাজন: নিউক্লিয়াস সরাসরি চিপে দুই ভাগ। ক্রোমোসোম তৈরি হয় না, স্পিন্ডল নেই।
• মাইটোসিস (mitosis) — পরোক্ষ (indirect) বা সমীকরণিক (equational) বিভাজন: আগে ক্রোমোসোম ঘনীভূত হয়, স্পিন্ডল তৈরি হয়, কয়েকটি দশা (phase) পেরিয়ে প্রতিটি ক্রোমোসোমের দুই ক্রোমাটিড দুই দিকে যায়। ফল: 2টি হুবহু কোষ, সংখ্যা অপরিবর্তিত (2n → 2n, বা n → n)। পাঠ ৩-এ বিস্তারিত।
• মায়োসিস (meiosis) — হ্রাসমূলক (reductional) বিভাজন: পরপর দুইবার ভাগ, ফল 4টি কোষ, সংখ্যা অর্ধেক (2n → n)। গ্যামেট বা রেণু (spore) তৈরিতে। পাঠ ৫-৬-এ।

মাইটোসিসকে “পরোক্ষ” বলা হয় কারণ নিউক্লিয়াস সরাসরি ভাগ হয় না — মাঝখানে ক্রোমোসোম গঠন, স্পিন্ডল আর দশাগুলোর মধ্য দিয়ে যায়। ভালথার ফ্লেমিং (Walther Flemming) 1882 সালে সালামান্ডারের কোষ রঞ্জিত করে এই দশাগুলো বর্ণনা করেন এবং নাম দেন মাইটোসিস (গ্রিক mitos = সুতা)।

ধাপ ৫: অ্যামাইটোসিস — নিউক্লিয়াস চিপে দুই ভাগ

অ্যামাইটোসিসের ধাপগুলো সহজ:

1. নিউক্লিয়াস লম্বা হয় (elongation)।
2. মাঝখানে খাঁজ পড়ে ডাম্বেলের (dumb-bell) মতো আকার নেয়; খাঁজ গভীর হয়ে নিউক্লিয়াস দুই ভাগ হয়।
3. তারপর কোষপর্দা মাঝ বরাবর ভেতরে ঢুকে সাইটোপ্লাজমও দুই ভাগ হয় — দুটি অপত্য কোষ।

পুরো সময় নিউক্লিয়ার পর্দা (nuclear envelope) অটুট থাকে, ক্রোমোসোম দেখা যায় না, স্পিন্ডল তৈরি হয় না। তাহলে কোন DNA কোন দিকে যাবে, তা ঠিক করে দেওয়ার কেউ নেই। নিচের নিউক্লিয়াসে 3 জোড়া ক্রোমোসোম আছে, অনুলিপনের পর প্রতিটির 2 কপি। চেপে দুই ভাগ করো, কয়েকবার “আবার করো” চাপো, তারপর মাইটোসিসের সাথে তুলনা করো:

এই কারণে অ্যামাইটোসিসে অপত্য কোষ মাতৃকোষের সমগুণসম্পন্ন নাও হতে পারে। মডেলে 6টি ক্রোমোসোমের প্রতিটির দুই কপি দৈবভাবে পড়ে; দুই কোষই ঠিকঠাক পাওয়ার সম্ভাবনা $(1/2)^6 = 1/64$ — মাত্র 1.6 %। মাইটোসিসে স্পিন্ডল প্রতিবার একটি কপি এক দিকে, অন্যটি অন্য দিকে পাঠায়: সম্ভাবনা 100 %। এজন্যই জটিল জীবের দেহকোষ মাইটোসিসে ভাগ হয়।

অ্যামাইটোসিস আসলে কোথায় হয়?

• সিলিয়েট প্রোটোজোয়ার ম্যাক্রোনিউক্লিয়াস (macronucleus) — যেমন Paramecium, Tetrahymena। এই বড় নিউক্লিয়াসে প্রতিটি জিনের শত শত কপি থাকে, তাই অসমান ভাগেও কোষ সাধারণত বেঁচে যায়। (একই কোষের ছোট মাইক্রোনিউক্লিয়াস কিন্তু মাইটোসিসে ভাগ হয়।)
• কিছু বিশেষায়িত বা বয়স্ক কোষ — তরুণাস্থির (cartilage) কিছু কোষ, Chara শৈবালের পর্বমধ্য (internode) কোষ, কিছু সস্যকোষ (endosperm)।

বোর্ডের উত্তর বই উদাহরণ দেয় “কতক ইস্ট, অ্যামিবা, ব্যাকটেরিয়া, প্রোটোজোয়া”। পরীক্ষায় বইয়ের তালিকা লিখলে নম্বর পাবে, কিন্তু সঠিক বিজ্ঞান নিচের ধাপ ৬ আর সাবধানতা-বাক্সে দেখো।

ধাপ ৬: ব্যাকটেরিয়ার দ্বি-বিভাজন অ্যামাইটোসিস নয়

ব্যাকটেরিয়া (প্রোক্যারিওট, prokaryote) দ্বি-বিভাজন (binary fission)-এ ভাগ হয়। এর কোনো নিউক্লিয়াসই নেই, তাই “নিউক্লিয়াস চিপে ভাগ” — অ্যামাইটোসিস — হওয়া অসম্ভব। যা ঘটে:

1. একটিমাত্র বৃত্তাকার ক্রোমোসোম (circular chromosome) একটি নির্দিষ্ট বিন্দু (origin) থেকে অনুলিপি হতে শুরু করে।
2. দুই কপি কোষের দুই প্রান্তের দিকে সরে যায়।
3. মাঝখানে FtsZ প্রোটিনের একটি বলয় (ring) তৈরি হয়ে কোষকে চিপে দুই ভাগ করে; প্রতিটি অপত্য কোষ একটি পূর্ণ ক্রোমোসোম পায়।

অর্থাৎ বণ্টন এখানে নিখুঁত — অ্যামাইটোসিসের মতো এলোমেলো নয়। আর ইস্ট ও Amoeba ইউক্যারিওট — এরা মাইটোসিসে ভাগ হয় (ইস্টে নিউক্লিয়ার পর্দা না ভেঙে ভেতরেই স্পিন্ডল তৈরি হয়, একে বলে closed mitosis; ইস্টের কুঁড়ি তৈরিও মাইটোসিস)। (উৎস: Campbell Biology, 12th ed., Ch. 12; Alberts, Molecular Biology of the Cell, Ch. 17)

ধাপ ৭: অ্যামাইটোসিস বনাম মাইটোসিস

ধাপ ৮: এবার নিজে করে দেখো

নিচে দশটি আসল কোষের কার্ড। প্রতিটির বর্ণনা পড়ে বলো (১) কোন বিভাজন — অ্যামাইটোসিস, মাইটোসিস, মায়োসিস না দ্বি-বিভাজন, আর (২) প্রতিটি অপত্য কোষে কতটি ক্রোমোসোম। ক্রোমোসোম সংখ্যাগুলো আসল তথ্য (NCBI, CCDB, জিনোম গবেষণাপত্র)। ভুল করলে আবার চেষ্টা করা যায়; খাতায় লেখা থাকবে প্রথম চেষ্টায় ঠিক হয়েছিল কি না। চ্যালেঞ্জগুলো শেষ করো:

ঘরে বসে পরীক্ষা

কোষ বিভাজন খালি চোখে দেখা যায় না, কিন্তু দ্বিগুণ হওয়ার শক্তি হাতে-কলমে দেখা যায়।

কাগজ ভাঁজ (paper folding)। একটি খাতার পাতা নাও। অর্ধেক করে ভাঁজ করো — 2 স্তর। আবার — 4 স্তর। প্রতিবার স্তর গোনো আর লেখো: $2^k$। কতবার পারলে? সাধারণ কাগজ 7-8 ভাঁজের পর আর ভাঁজ হয় না — তখনই 128-256 স্তর, পুরু একটি প্যাড! এবার ভাবো: তোমার দেহ গড়তে কোষগুলোকে 45 বার দ্বিগুণ হতে হয়েছে। একটি পাতা 0.1 mm পুরু হলে 45 ভাঁজে $0.1 \times 2^{45}$ mm ≈ 3.5 × 10⁹ m — পৃথিবী থেকে চাঁদের দূরত্বের নয় গুণ!

স্কুলে অণুবীক্ষণ যন্ত্র থাকলে: এক চিমটি শুকনো রুটির ইস্ট (baker’s yeast) আধা কাপ কুসুম গরম চিনি-পানিতে 30 মিনিট রাখো। এক ফোঁটা স্লাইডে নিয়ে কভার স্লিপ দিয়ে 400× এ দেখো — অনেক কোষের গায়ে ছোট কুঁড়ি (bud)। এটি মাইটোসিসের পরের কুঁড়ি গঠন (budding), অ্যামাইটোসিস নয়।

পরীক্ষার প্রস্তুতি

১. (জ্ঞানমূলক ক) অ্যামাইটোসিস, হ্যাপ্লয়েড, ডিপ্লয়েড আর সমসংস্থ ক্রোমোসোমের সংজ্ঞা দাও।

২. (অনুধাবনমূলক খ) মাইটোসিসকে পরোক্ষ আর অ্যামাইটোসিসকে প্রত্যক্ষ বিভাজন বলা হয় কেন?

৩. (অনুধাবনমূলক খ) “অ্যামাইটোসিসে অপত্য কোষ মাতৃকোষের সমগুণসম্পন্ন নাও হতে পারে” — ব্যাখ্যা করো।

৪. (MCQ) মানুষের শুক্রাণুতে ক্রোমোসোম সংখ্যা কত? (ক) 46 (খ) 23 (গ) 22 (ঘ) 44

৫. (MCQ) ফলের মাছির (Drosophila melanogaster) দেহকোষে কত ধরনের (unique) ক্রোমোসোম থাকে? (ক) 8 (খ) 4 (গ) 2 (ঘ) 16

৬. (MCQ) “Omnis cellula e cellula” কথাটি কে জনপ্রিয় করেন, আর মাইটোসিস নামটি কে দেন? (ক) ভারশো; ফ্লেমিং (খ) ফ্লেমিং; ভারশো (গ) রবার্ট হুক; স্ট্রাসবার্গার (ঘ) রেমাক; শ্লাইখার