পাঠ ৪ / ১৪অনুচ্ছেদ ২.১ (জনন, পুনরুৎপত্তি)

হাইড্রার জনন ও পুনরুৎপত্তিHydra: budding, sexual reproduction & regeneration

1744 সালে জেনেভার এক গৃহশিক্ষক, আব্রাহাম ট্রেম্বলে (Abraham Trembley), পুকুরের ছোট্ট একটি সবুজ “পলিপ” কেটে টুকরো করলেন — আর প্রতিটি টুকরো থেকে গজাল আস্ত প্রাণী। গ্রিক পুরাণের যে সাপের একটি মাথা কাটলে নতুন মাথা গজায়, তার নামেই প্রাণীটির নাম হলো হাইড্রা (Hydra)। নিচের হাইড্রাটিকে তুমিও দুই জায়গায় কেটে তিন টুকরো করো, তারপর পাঁচ দিন এগিয়ে দাও:

তিন টুকরো, তিনটি হাইড্রা — আর মাথা গজাল ঠিক সেই প্রান্তে যেটি আগে মাথার দিকে ছিল। হাইড্রা কীভাবে এত সহজে নতুন দেহ গড়ে, আর স্বাভাবিকভাবে কীভাবে বংশ বাড়ায় — এ পাঠে সেটিই দেখব।

এই পাঠে ধাপে ধাপে এগোব:

1. জননের দুই পথ — অযৌন জনন (asexual reproduction) ও যৌন জনন (sexual reproduction); পুনরুৎপত্তি (regeneration) আলাদা কেন
2. মুকুলোদগম (budding) — দুই স্তর ফুলে নতুন হাইড্রা, 3–4 দিনে
3. যৌন জনন — কখন, কোথায়: শুক্রাশয় (testis), ডিম্বাশয় (ovary), জননকোষ তৈরি
4. নিষেক (fertilization) ও পরিস্ফুটন (development) — ব্লাস্টুলা থেকে স্টেরিওগ্যাস্ট্রুলা, সিস্ট আর হাইড্রুলা
5. পুনরুৎপত্তি — মেরুত্ব (polarity), হেড অর্গানাইজার (head organiser), “স্বাভাবিক মৃত্যু নেই”-এর আসল মানে
6. এবার নিজে করে দেখো — হাইড্রার পাত্র ও অপারেশন টেবিল

আগে জেনে নাও: হাইড্রার দেহপ্রাচীর — এপিডার্মিস (epidermis), মেসোগ্লিয়া (mesoglea), গ্যাস্ট্রোডার্মিস (gastrodermis) — আর ইন্টারস্টিশিয়াল কোষ (interstitial cell) (পাঠ ১)।

ধাপ ১: জননের দুই পথ — আর পুনরুৎপত্তি

জনন (reproduction) মানে নতুন স্বতন্ত্র প্রাণী তৈরি করে বংশ টিকিয়ে রাখা। হাইড্রা দুইভাবেই পারে:

অযৌন জননে সন্তান মায়ের হুবহু জিনগত কপি (clone) — দ্রুত, সঙ্গী লাগে না। যৌন জননে দুই জনকের জিন মেশে, নতুন বৈচিত্র্য আসে, আর তৈরি হয় শক্ত খোলসের সিস্ট (cyst), যা শীত-খরা পার করতে পারে।

পুনরুৎপত্তি (regeneration) হলো হারানো বা কাটা অংশ নতুন করে গড়া। এটি মূলত ক্ষত সারানোর ক্ষমতা; শিকারির কামড়ে বা দুর্ঘটনায় হাইড্রা দুই টুকরো হলে দুটি প্রাণী হয় ঠিকই, কিন্তু এটিকে নিয়মিত জনন-পদ্ধতি ধরা হয় না।

ধাপ ২: মুকুলোদগম — 3–4 দিনে নতুন হাইড্রা

হাইড্রার দেহকাণ্ডের (body column) নিচের দিকে, পদতলের একটু উপরে, আছে মুকুল অঞ্চল (budding zone)। দেহের কোষগুলো সারাক্ষণ বিভাজিত হয়ে মাথা আর পায়ের দিকে সরে যায়; মুকুল অঞ্চলে সরে আসা কোষ জমে নতুন মুকুল গড়ে। ধাপগুলো:

1. ফুলে ওঠা (evagination): এপিডার্মিস আর গ্যাস্ট্রোডার্মিস — দুই স্তরই একসঙ্গে, মাঝে মেসোগ্লিয়াসহ — বাইরের দিকে ঢিবির মতো ফুলে ওঠে। মায়ের সিলেন্টেরন (coelenteron, দেহগহ্বর) মুকুলের ভেতরে ঢুকে আসে।
2. লম্বা হওয়া: ঢিবি নলের মতো লম্বা হয়; খাবার আসে মায়ের গহ্বর থেকে।
3. মাথা গড়া: আগায় হাইপোস্টোম (hypostome) ও মুখছিদ্র, চারপাশে কর্ষিকা (tentacles)।
4. খাঁজ ও পাদ-চাকতি: গোড়ায় বৃত্তাকার খাঁজ গভীর হয়, সেখানে পাদ-চাকতি (pedal disc) তৈরি হয়।
5. বিচ্ছিন্ন হওয়া: মুকুল খসে পড়ে স্বাধীন জীবন শুরু করে।

ভালো খাবার পেলে ≈18–20 °C-এ পুরো কাজটি মাত্র 3–4 দিনে শেষ হয় (Otto & Campbell 1977); একটি হাইড্রায় একসঙ্গে কয়েকটি মুকুল থাকতে পারে, মুকুলেও মুকুল গজাতে পারে — তখন পুরোটা দেখতে ছোট্ট কলোনির মতো লাগে। স্লাইডার টেনে দেখো, তারপর উপোস রেখে তুলনা করো:

প্রতিটি হাইড্রা ≈3.5 দিনে একটি করে নতুন হাইড্রা দিলে সংখ্যা প্রতি $T_d \approx 3.5$ দিনে দ্বিগুণ হয় (Bode 1996) — সূচকীয় বৃদ্ধি (exponential growth):

$N = N_0 \cdot 2^{\,t/T_d}$

যেমন 1টি হাইড্রা থেকে 14 দিনে $2^{14/3.5} = 2^4 = 16$টি।

ধাপ ৩: যৌন জনন — কখন, কোথায়

পানি ঠান্ডা হলে বা খাবার কমে গেলে (সাধারণত শরৎ-শীতে) মুকুল কমে যায় আর দেহে অস্থায়ী জননাঙ্গ (temporary gonads) দেখা দেয়। এগুলো এপিডার্মিসের ইন্টারস্টিশিয়াল কোষ থেকে তৈরি; অনুকূল সময় ফিরলে আবার মিলিয়ে যায়।

• শুক্রাশয় (testis): দেহের উপরের দিকে, মাথার কাছাকাছি, শঙ্কু আকারের এক বা একাধিক উঁচু ঢিবি। ভেতরে ইন্টারস্টিশিয়াল কোষ → স্পার্মাটোগোনিয়া (spermatogonia) → স্পার্মাটোসাইট (spermatocyte) → মিয়োসিস → স্পার্মাটিড → শুক্রাণু। একটি প্রাথমিক স্পার্মাটোসাইট থেকে 4টি শুক্রাণু। পাকলে আগার বোঁটা (nipple) ফেটে শুক্রাণু পানিতে বের হয়।
• ডিম্বাশয় (ovary): দেহের নিচের দিকে, মুকুল অঞ্চলের কাছে, একটি গোলাকার স্ফীতি। অনেক জননকোষের মধ্যে একটিই ডিম্বাণু-মাতৃকোষ (oocyte) হয়; সে পাশের জননকোষগুলোকে খেয়ে (phagocytosis) কুসুম জমিয়ে বড় হয়। মিয়োসিসে হয় 1টি ডিম্বাণু আর ছোট পোলার বডি (polar bodies) — সাধারণ নিয়মে 3টি, যা নষ্ট হয়ে যায়।

এক লিঙ্গ না উভলিঙ্গ? বেশির ভাগ প্রজাতি — যেমন H. vulgaris-এর অনেক জাত, H. oligactis — একলিঙ্গ (dioecious): শুক্রাশয় আর ডিম্বাশয় আলাদা প্রাণীতে। কিছু প্রজাতি, যেমন সবুজ H. viridissima, উভলিঙ্গ (hermaphrodite)। উভলিঙ্গদেরও সাধারণত শুক্রাশয় আগে পাকে (প্রোট্যান্ড্রি, protandry), ডিম্বাশয় পরে — ফলে নিজের শুক্রাণুতে নিজের ডিম্বাণু নিষিক্ত হয় না, হয় পরনিষেক (cross-fertilization)।

ধাপ ৪: নিষেক ও পরিস্ফুটন

ডিম্বাশয়ের এপিডার্মিস ফেটে ডিম্বাণু বাইরে আসে, কিন্তু মায়ের গায়েই একটি বৃন্তে লেগে থাকে। অন্য হাইড্রার শুক্রাণু পানিতে সাঁতরে এসে নিষেক করে — বহিঃনিষেক (external fertilization), তবে মায়ের দেহের উপর। এরপর পরিস্ফুটন:

জাইগোট → সমান পূর্ণ বিভাজন (holoblastic cleavage) → মরুলা (morula) → ব্লাস্টুলা (blastula) → স্টেরিওগ্যাস্ট্রুলা (stereogastrula) → সিস্ট / থিকা (cyst / theca) → হাইড্রুলা (hydrula) → তরুণ হাইড্রা

• স্টেরিওগ্যাস্ট্রুলা: ব্লাস্টুলার দেয়ালের কিছু কোষ ভেতরে ঢুকে (ingression/delamination) ফাঁপা ব্লাস্টোসিল ভরে ফেলে। বাইরের স্তর এক্টোডার্ম, ভেতরের নিরেট কোষপিণ্ড এন্ডোডার্ম। ভেতরে কোনো ফাঁকা নেই বলে “stereo” (নিরেট) গ্যাস্ট্রুলা।
• সিস্ট: এক্টোডার্ম চারপাশে কাঁটাওয়ালা শক্ত খোলস (থিকা, theca) নিঃসরণ করে; সিস্ট খসে তলায় পড়ে কয়েক সপ্তাহ থেকে কয়েক মাস বিশ্রাম নেয় — শীত-খরা পার করার কৌশল। ভেতরে মেসোগ্লিয়া আর সিলেন্টেরন তৈরি হয়।
• হাইড্রুলা: অনুকূল সময়ে (প্রায়ই বসন্তে) খোলস ফেটে কর্ষিকাওয়ালা ছোট হাইড্রা বের হয়। কোনো লার্ভা দশা নেই — প্রত্যক্ষ পরিস্ফুটন (direct development)।

ধাপ ৫: পুনরুৎপত্তি — প্রতিটি টুকরো জানে মাথা কোথায়

ট্রেম্বলে (Trembley) তাঁর পরীক্ষাগুলো 1744 সালে বই আকারে প্রকাশ করেন: হাইড্রাকে আড়াআড়ি কাটলেন, লম্বালম্বি চিরলেন, এমনকি দস্তানার মতো উল্টে দিলেন — প্রায় প্রতিবারই আস্ত প্রাণী ফিরে এল। আধুনিক গবেষণা যা জানায়:

• মেরুত্ব (polarity): দেহকাণ্ডের যেকোনো টুকরোয় যে প্রান্ত আগে মাথার দিকে ছিল (apical end), সেখানেই মাথা হয়; অন্য প্রান্তে পা — টুকরোটিকে উল্টে রাখলেও। মাথা থেকে পায়ের দিকে “মাথা গড়ার ক্ষমতার” একটি ঢাল (gradient) আছে।
• হেড অর্গানাইজার (head organiser): 1909 সালে এথেল ব্রাউন (Ethel Browne) অন্য হাইড্রার হাইপোস্টোমের এক টুকরো দেহকাণ্ডের পাশে গেঁথে দেন — আশপাশের কোষ মিলে দ্বিতীয় দেহ-অক্ষ গজাল, দুই-মাথা হাইড্রা। হাইপোস্টোম অন্য কোষকে “নির্দেশ” দেয়; আজ জানা যে এর মূলে Wnt সংকেত (Wnt signalling)। শুধু দেহকাণ্ডের টুকরো গাঁথলে এমন হয় না।
• কারা গড়ে? হাইড্রার পুনরুৎপত্তি মূলত মরফ্যালাক্সিস (morphallaxis) — বিদ্যমান টিস্যু নতুন করে সাজিয়ে ছোট কিন্তু আস্ত প্রাণী। কাজটি করে প্রধানত আবরণী-পেশি কোষ; ইন্টারস্টিশিয়াল কোষহীন হাইড্রাও পুনরুৎপত্তি করতে পারে (Marcum & Campbell 1978)। মাথা গড়তে ≈2–3 দিন লাগে (Bode 2003), পা আরও আগে।
• কত ছোট টুকরো? দেহের প্রায় 1/200 অংশ পর্যন্ত টুকরো আস্ত হাইড্রা গড়তে পারে, এর চেয়ে ছোট পারে না (Peebles 1897)। আলাদা আলাদা কোষে ভেঙে আবার জড়ো করলেও কোষপিণ্ড থেকে হাইড্রা গড়ে ওঠে (Gierer et al. 1972)।

“হাইড্রার স্বাভাবিক মৃত্যু নেই” — আসল মানে। হাইড্রার দেহকাণ্ডের আবরণী কোষ সারাক্ষণ বিভাজিত হয়ে কর্ষিকা আর পায়ের দিকে সরে যায় এবং সেখানে ঝরে পড়ে; প্রায় 20 দিনে পুরো দেহের কোষ বদলে যায় (Campbell 1967)। এই অবিরাম স্টেম কোষ নবায়নের কারণে পরীক্ষাগারে বছরের পর বছর রেখেও H. vulgaris-এ বয়সের সঙ্গে মৃত্যুহার বাড়তে দেখা যায়নি (Martínez 1998) — বলা হয় বার্ধক্যহীনতা (negligible senescence)। তবে হাইড্রা অমর নয়: শিকার, রোগ, খাদ্যাভাবে মরে, আর H. oligactis যৌন জননের পরে বুড়িয়ে যেতে পারে।

এবার নিজে করে দেখো

পাত্রে (dish): একটি হাইড্রা দিয়ে শুরু। তাপমাত্রা আর খাবার ঠিক করে “+½ দিন”, “+1 দিন” বা “▶ চালাও” চাপো; কোন অবস্থায় কত দিনে সংখ্যা দ্বিগুণ হয় দেখো আর “খাতায় লেখো” চেপে টেবিল বানাও। পানি ঠান্ডা করে দেখো মুকুল থেমে জননাঙ্গ আসে কি না। অপারেশন টেবিলে (bench): যন্ত্র বেছে হাইড্রার দেহে ট্যাপ করো — আড়াআড়ি কাটো (দুই কাটে মাঝের আংটি উল্টে রাখা হবে, আগে অনুমান করো মাথা কোথায় হবে), মাথার দিক চেরো, অন্য হাইড্রার হাইপোস্টোম গেঁথে দাও, বা খুব ছোট একটি টুকরো কেটে দেখো। তারপর “দিন” স্লাইডার টানো।

ঘরে বসে পরীক্ষা

গাছের কাটিংয়ে মেরুত্ব আর পাথরকুচির “মুকুল”। (১) মানিপ্ল্যান্ট বা মিষ্টি আলুর লতা থেকে দুটি সমান টুকরো কাটো (প্রতিটিতে 2–3টি গিঁট)। প্রতিটির গোড়ার দিকে (যে দিক মূল গাছের কাছে ছিল) সুতা বেঁধে চিহ্ন দাও। একটি সোজা করে, অন্যটি উল্টো করে পানিভর্তি বোতলে রাখো। 7–14 দিন রোজ ছবি তোলো: শিকড় কোন প্রান্ত থেকে বেরোয়? উল্টো টুকরোতেও কি চিহ্ন দেওয়া (গোড়ার) প্রান্ত থেকেই? — হাইড্রার আংটির মতোই, মেরুত্ব টিস্যুর ভেতরে লেখা। (২) একটি পাথরকুচি (Bryophyllum) পাতা ভেজা মাটির উপর শুইয়ে রাখো; এক-দুই সপ্তাহে পাতার কিনারার খাঁজ থেকে ছোট ছোট চারা গজাবে — অযৌন জননের আরেক রূপ। চারাগুলো কি মূল গাছের ক্লোন?

পরীক্ষার প্রস্তুতি

১. (সৃজনশীল গ-ধরনের) একটি হাইড্রার দেহের নিচের দিকে একটি ঢিবি দেখা গেল, যার ভেতরে মায়ের দেহগহ্বর ঢুকে আছে। চার দিন পর সেটি আলাদা প্রাণী। প্রক্রিয়াটির ধাপগুলো ব্যাখ্যা করো।

২. (প্রবাহচিত্র) হাইড্রার যৌন জনন থেকে তরুণ হাইড্রা পর্যন্ত ধাপগুলো প্রবাহচিত্রে দেখাও।

৩. (জ্ঞান ও অনুধাবন) স্টেরিওগ্যাস্ট্রুলা কী? হাইড্রার জীবনে সিস্টের গুরুত্ব কী?

৪. (উচ্চতর দক্ষতা) “হাইড্রার স্বাভাবিক মৃত্যু নেই” — উক্তিটি বিশ্লেষণ করো।

৫. (বহুনির্বাচনি) ≈20 °C-এ ভালো খাবারে হাইড্রার সংখ্যা ≈3.5 দিনে দ্বিগুণ হয়। 5টি হাইড্রা দিয়ে শুরু করলে 14 দিন পর কয়টি হবে? (ক) 20 (খ) 40 (গ) 80 (ঘ) 160

৬. (বহুনির্বাচনি) অন্য হাইড্রার হাইপোস্টোম দেহকাণ্ডের পাশে গেঁথে দিলে দ্বিতীয় মাথা গজায়, কিন্তু দেহকাণ্ডের টুকরো গাঁথলে গজায় না। এটি প্রমাণ করে — (ক) হাইপোস্টোম একটি সংগঠক কেন্দ্র (head organiser) (খ) দেহকাণ্ডে কোনো জীবিত কোষ নেই (গ) হাইড্রার মেরুত্ব নেই (ঘ) পুনরুৎপত্তি কেবল ইন্টারস্টিশিয়াল কোষে হয়