Luria–Delbrück experiment
লুরিয়া-ডেলব্রুক পরীক্ষা (1943) (যাকে ফ্লাকচুয়েশন টেস্টও বলা হয়) দেখায় যে ব্যাকটেরিয়ায়, জেনেটিক মিউটেশনগুলি তার প্রতিক্রিয়া হওয়ার পরিবর্তে নির্বাচিত চাপের অনুপস্থিতিতে উদ্ভূত হয়। এইভাবে, এটি উপসংহারে পৌঁছেছে যে ডারউইনের প্রাকৃতিক নির্বাচনের তত্ত্বটি এলোমেলো মিউটেশনের উপর কাজ করে ব্যাকটেরিয়ার পাশাপাশি আরও জটিল জীবের ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য। এই কাজের জন্য ম্যাক্স ডেলব্রুক এবং সালভাদর লুরিয়া 1969 সালে ফিজিওলজি বা মেডিসিনে নোবেল পুরস্কার লাভ করেন। 1940-এর দশকের মধ্যে উত্তরাধিকার এবং রূপান্তরের ধারণাগুলি সাধারণত গৃহীত হয়েছিল, যদিও বংশগত উপাদান হিসাবে ডিএনএর ভূমিকা এখনও প্রতিষ্ঠিত হয়নি। মনে করা হত যে ব্যাকটেরিয়া কোনওভাবে আলাদা এবং তারা নিজেদের খুঁজে পাওয়া পরিস্থিতির উপর নির্ভর করে বংশগত জেনেটিক মিউটেশন বিকাশ করতে পারেঃ সংক্ষেপে, ব্যাকটেরিয়ায় মিউটেশন কি প্রাক-অভিযোজিত (পূর্ব-বিদ্যমান) বা পরবর্তী অভিযোজিত (নির্দেশিত অভিযোজন) ছিল? তাদের পরীক্ষায়, লুরিয়া এবং ডেলব্রুক অল্প সংখ্যক ব্যাকটেরিয়াকে (এসচেরিচিয়া কোলাই) পৃথক কালচার টিউবে টিকা দিয়েছিলেন। বৃদ্ধির একটি সময়ের পরে, তারা টি1 ফেজ (ভাইরাস) ধারণকারী আগরের উপর এই পৃথক সংস্কৃতির সমান পরিমাণে প্রলেপ দেয়। যদি ব্যাকটেরিয়ায় ভাইরাসের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ ব্যাকটেরিয়ায় প্ররোচিত সক্রিয়করণের কারণে ঘটে থাকে। যদি প্রতিরোধ উত্তরাধিকারসূত্রে প্রাপ্ত জিনগত উপাদানের কারণে না হয়, তবে প্রতিটি প্লেটে প্রায় একই সংখ্যক প্রতিরোধী উপনিবেশ থাকা উচিত। মিউটেশনের একটি ধ্রুবক হার ধরে নিয়ে, লুরিয়া অনুমান করেছিলেন যে যদি নির্বাচিত এজেন্টের সংস্পর্শে আসার পরে এবং প্রতিক্রিয়ায় মিউটেশন ঘটে থাকে, তবে বেঁচে যাওয়া মানুষের সংখ্যা একটি পয়সন বিতরণ অনুসারে বিতরণ করা হবে যার গড় বৈচিত্র্যের সমান হবে। ডেলব্রুক এবং লুরিয়া এটি খুঁজে পাননিঃ পরিবর্তে প্রতিটি প্লেটে প্রতিরোধী উপনিবেশের সংখ্যা ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়েছিলঃ পার্থক্য গড়ের তুলনায় যথেষ্ট বেশি ছিল। লুরিয়া এবং ডেলব্রুক প্রস্তাব করেছিলেন যে প্রাথমিক কালচার টিউবগুলিতে ক্রমবর্ধমান ব্যাকটেরিয়ার প্রতিটি প্রজন্মের মধ্যে এলোমেলো মিউটেশনের ধ্রুবক হারের ঘটনা দ্বারা এই ফলাফলগুলি ব্যাখ্যা করা যেতে পারে। এই অনুমানগুলির উপর ভিত্তি করে ডেলব্রুক একটি সম্ভাব্যতা বন্টন (বর্তমানে লুরিয়া-ডেলব্রুক বন্টন নামে পরিচিত) অর্জন করেছেন যা পরীক্ষামূলকভাবে প্রাপ্ত মানগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ মুহুর্তগুলির মধ্যে একটি সম্পর্ক দেয়। অতএব, উপসংহারটি ছিল যে ব্যাকটেরিয়ায় মিউটেশন, অন্যান্য জীবের মতো, নির্দেশিত না হয়ে এলোমেলো। লুরিয়া এবং ডেলব্রুকের ফলাফলগুলি নিউকম্ব দ্বারা আরও গ্রাফিকাল, তবে কম পরিমাণগতভাবে নিশ্চিত করা হয়েছিল। নিউকোম্ব কয়েক ঘন্টার জন্য একটি পেট্রি ডিশে ব্যাকটেরিয়া ইনকিউবেট করে, তারপর এটি ফেজ দিয়ে চিকিত্সা করা দুটি নতুন পেট্রি ডিশে প্রতিলিপি করে। প্রথম প্লেটটি ছড়িয়ে না পড়ে রেখে দেওয়া হয়েছিল এবং দ্বিতীয় প্লেটটি পুনরায় ছড়িয়ে দেওয়া হয়েছিল, অর্থাৎ, ব্যাকটেরিয়া কোষগুলি চারপাশে সরানো হয়েছিল যাতে কিছু উপনিবেশে একক কোষগুলি তাদের নিজস্ব নতুন উপনিবেশ তৈরি করতে পারে। ফেজ ভাইরাসের সংস্পর্শে আসার আগে যদি উপনিবেশগুলিতে প্রতিরোধী ব্যাকটেরিয়া কোষ থাকে, তবে কেউ কেউ আশা করতে পারে যে এই কোষগুলির মধ্যে কয়েকটি রেসপ্রেড ডিশে নতুন প্রতিরোধী উপনিবেশ তৈরি করবে এবং তাই সেখানে আরও বেশি সংখ্যক বেঁচে থাকা ব্যাকটেরিয়া খুঁজে পাবে। যখন উভয় প্লেটই বৃদ্ধির জন্য ইনকিউবেট করা হয়েছিল, তখন আসলে রেসপ্রেড ডিশে 50 গুণ বেশি সংখ্যক ব্যাকটেরিয়া উপনিবেশ ছিল। এটি দেখায় যে প্রথম ইনকিউবেশনের সময় ভাইরাস প্রতিরোধে ব্যাকটেরিয়ার রূপান্তর এলোমেলোভাবে ঘটেছিল। আরও একবার, নির্বাচন প্রয়োগের আগে মিউটেশনগুলি ঘটেছিল। আরও সম্প্রতি, লুরিয়া এবং ডেলব্রুকের ফলাফলগুলি কেয়ার্নস এবং অন্যান্যদের দ্বারা প্রশ্নবিদ্ধ হয়েছিল, যারা পরিবেশগত চাপের একটি রূপ হিসাবে চিনির বিপাকের রূপান্তরগুলি অধ্যয়ন করেছিলেন। কিছু বিজ্ঞানী মনে করেন যে এই ফলাফলটি জিন সম্প্রসারণের জন্য নির্বাচন এবং/অথবা বিভক্ত করতে অক্ষম কোষে উচ্চতর রূপান্তর হারের কারণে হতে পারে। অন্যরা গবেষণার পক্ষ সমর্থন করেছেন এবং এমন প্রক্রিয়াগুলির প্রস্তাব দিয়েছেন যা অভিযোজিত মিউটেজেনেসিসের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ পর্যবেক্ষিত ঘটনাগুলির জন্য দায়ী। এই বন্টনটি প্রথমে হ্যালডেন দ্বারা নির্ধারিত হয়েছিল বলে মনে করা হয়। 1991 সালে ইউনিভার্সিটি কলেজ লন্ডনে একটি অপ্রকাশিত পাণ্ডুলিপি আবিষ্কৃত হয় যা এই বিতরণের বর্ণনা দেয়। ব্যুৎপত্তি ভিন্ন হলেও কম্পিউটার ব্যবহার না করে ফলাফল গণনা করা কঠিন। পরীক্ষার বিবরণ একটি অ-নির্বাচনী মাধ্যমে সমান্তরাল কালচার টিকাদানের জন্য অল্প সংখ্যক কোষ ব্যবহার করা হয়। কোষের সমান ঘনত্ব অর্জনের জন্য কালচারগুলি স্যাচুরেশন পর্যন্ত বৃদ্ধি করা হয়। মিউট্যান্টের সংখ্যা (আর) পেতে কোষগুলিকে নির্বাচিত মাধ্যমের উপর লেপ দেওয়া হয়। কার্যকর কোষের মোট সংখ্যা (এন. টি) গণনা করার জন্য ডাইল্যুশনগুলি সমৃদ্ধ মাধ্যমের উপর ধাতুপট্টাবৃত করা হয়। স্যাচুরেটেড কালচারে উপস্থিত মিউট্যান্টের সংখ্যা মিউটেশনের হার এবং কালচারের বৃদ্ধির সময় মিউট্যান্টগুলি কখন উদ্ভূত হয় উভয়ের একটি পরিমাপঃ কালচারের বৃদ্ধির প্রথম দিকে উপস্থিত মিউট্যান্টগুলি বৃদ্ধির সময় পরে উদ্ভূত হওয়া মিউট্যান্টগুলির তুলনায় অনেক বেশি মিউট্যান্ট প্রচার করবে। এই কারণগুলি ফ্রিকোয়েন্সি (r/Nt) ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত করে, এমনকি যদি মিউটেশনাল ইভেন্টের সংখ্যা (m) একই হয়। ফ্রিকোয়েন্সি মিউটেশনের যথেষ্ট সঠিক পরিমাপ নয় এবং মিউটেশনের হার (এম/এনটি) সর্বদা গণনা করা উচিত। মিউটেশনের হার (μ)-এর অনুমান জটিল। লুরিয়া এবং ডেলব্রুক বণ্টনের গড় থেকে এই পরামিতিটি অনুমান করেছিলেন তবে এই প্রাক্কলনকারীকে পরবর্তীকালে পক্ষপাতদুষ্ট হিসাবে দেখানো হয়েছিল। মধ্যমাটির লিয়া-কলসন পদ্ধতি 1949 সালে চালু করা হয়েছিল। এই পদ্ধতিটি সমীকরণের উপর ভিত্তি করে যেখানেঃ r = সূচক ধারণকারী একটি প্লেটে উপনিবেশের মধ্যমা সংখ্যা (যেমন। রিফ্যাম্পিসিন, সোডিয়াম ক্লোরেট, স্ট্রেপ্টোমাইসিন) m = একটি পরিবর্তনশীল যা পরিবর্তিত হবে, মিউটেশন/কালচারের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ সমীকরণের মোট মান 0 এর কাছাকাছি না হওয়া পর্যন্ত পরিবর্তনশীল m এর মান সামঞ্জস্য করা হয়। তারপর মিউটেশনের হার (একটি মিউটেশন/কোষ/বিভাজন বা প্রজন্মের সম্ভাব্যতা) তিনটি সূত্রের মধ্যে একটি হিসাবে গণনা করা যেতে পারেঃ (1) (2) (3) যেখানে এন. টি একটি অ-নির্দেশক প্লেটে কার্যকর কোষের সংখ্যার মধ্যমা (প্রায়শই কোনও সংযোজন ছাড়াই এল. বি আগর) কোন সূত্রটি ব্যবহার করতে হবে তা নির্ভর করে কোষ বিভাজনের কোন পর্যায়ে মিউটেশনগুলি ঘটবে বলে আশা করা হচ্ছে তার উপর। এই পদ্ধতিটি তখন থেকে উন্নত করা হয়েছে তবে এই আরও সঠিক পদ্ধতিগুলি জটিল। মা-সান্দ্রি-সরকার সর্বাধিক সম্ভাব্যতা প্রাক্কলনকারী বর্তমানে সর্বাধিক পরিচিত প্রাক্কলনকারী। পরীক্ষামূলক তথ্য থেকে বেশ কয়েকটি অতিরিক্ত পদ্ধতি এবং অনুমান বর্ণনা করা হয়েছে। মিউটেশনের হার গণনার জন্য দুটি ওয়েব-অ্যাপ্লিকেশন বিনামূল্যে পাওয়া যায়ঃ ফ্যালকর এবং বি. জেড-রেট। বি. জেড-রেট মা-সান্দ্রি-সরকার সর্বাধিক সম্ভাব্যতা প্রাক্কলনকারীর একটি সাধারণ সংস্করণ প্রয়োগ করে যা মিউট্যান্ট এবং বন্য-ধরনের কোষের মধ্যে আপেক্ষিক ডিফারেনশিয়াল বৃদ্ধির হারের পাশাপাশি একটি জেনারেটিং ফাংশন প্রাক্কলনকারীকে বিবেচনা করতে পারে যা মিউটেশনের হার এবং ডিফারেনশিয়াল বৃদ্ধির হার উভয়ই অনুমান করতে পারে। জোন্স এট আল এই গবেষণাপত্রে একটি কার্যকর উদাহরণ দেখিয়েছেন। এই সমস্ত মডেলে মিউটেশনের হার (μ) এবং বৃদ্ধির হার (β) স্থির বলে ধরে নেওয়া হয়েছিল। এই এবং অন্যান্য সীমাবদ্ধতাগুলি শিথিল করার জন্য মডেলটিকে সহজেই সাধারণীকরণ করা যেতে পারে। এই হারগুলি অ-পরীক্ষামূলক সেটিংসে ভিন্ন হতে পারে। মডেলগুলির জন্য আরও প্রয়োজন যে এন. টি. ইউ.>> 1 যেখানে এন. টি হল জীবের মোট সংখ্যা। এই অনুমানটি বেশিরভাগ বাস্তবসম্মত বা পরীক্ষামূলক সেটিংসে ধরে রাখার সম্ভাবনা রয়েছে। লুরিয়া এবং ডেলব্রুক এই সমীকরণ থেকে মিউটেশনের হার অনুমান করেন যেখানে β হল কোষীয় বৃদ্ধির হার, n0 হল প্রতিটি কালচারে ব্যাকটেরিয়ার প্রাথমিক সংখ্যা, t হল সময়, এবং যেখানে NS হল প্রতিরোধী ব্যাকটেরিয়া ছাড়া কালচারের সংখ্যা এবং N হল কালচারের মোট সংখ্যা। লিয়া এবং কুলসনের মডেলটি মূল থেকে আলাদা ছিল কারণ তারা স্বাধীন ইউল প্রক্রিয়াগুলির (একটি ফিল্টার করা পয়সন প্রক্রিয়া) সংগ্রহ হিসাবে বিবেচনা করত। পরামিতিগুলির বাস্তবসম্মত মানগুলির সাথে এই দুটি মডেলের সংখ্যাসূচক তুলনা দেখিয়েছে যে তারা সামান্য পার্থক্য করে। এই মডেলের উৎপাদন ফাংশনটি 1978 সালে বার্টলেট আবিষ্কার করেছিলেন এবং এখানেই মিউটেশন হার (ধ্রুবক বলে ধরে নেওয়া হয়), সেলুলার বৃদ্ধির হার হিসাবে β (ধ্রুবক হিসাবেও ধরে নেওয়া হয়) এবং সময় হিসাবে t। এই সমীকরণ থেকে μ নির্ণয় করা কঠিন প্রমাণিত হলেও 2005 সালে একটি সমাধান আবিষ্কৃত হয়। নিউটন-রাফসন পদ্ধতির প্রয়োগের মাধ্যমে একটি স্কোর ফাংশন ব্যবহার করে একজনের আত্মবিশ্বাসের ব্যবধান পাওয়া যায়। আণবিক জীববিজ্ঞান ফেজ টি1-এর প্রতিরোধের প্রক্রিয়াটি ফুএ জিনের মিউটেশনের কারণে হয়েছে বলে মনে হয়-একটি ঝিল্লি প্রোটিন যা টি1 রিসেপ্টর হিসাবে কাজ করে। টি1 দ্বারা সংক্রমণের জন্য টনবি জিন পণ্যেরও প্রয়োজন হয়। এফ. এইচ. ইউ. এ প্রোটিন ফেরিক্রোম, অ্যালবোমাইসিন এবং রিফামাইসিনের পরিবহনে সক্রিয়ভাবে জড়িত। এটি মাইক্রোসিন জে25 এবং কোলিসিন এম-এর প্রতি সংবেদনশীলতা প্রদান করে এবং ফেজ টি5 এবং ফাই80-এর পাশাপাশি টি1-এর জন্য একটি রিসেপ্টর হিসাবে কাজ করে। ফুয়া প্রোটিনের একটি বিটা-ব্যারেল ডোমেন (অবশিষ্টাংশ 161 থেকে 714) রয়েছে যা একটি গ্লোবুলার কর্ক ডোমেন (অবশিষ্টাংশ 1 থেকে 160) দ্বারা বন্ধ থাকে। কর্ক ডোমেনের মধ্যে টনবি বাঁধাই অঞ্চল রয়েছে (অবশিষ্টাংশ 7 থেকে 11)। মনোমেরিক β-ব্যারেল ডোমেনে বিস্তৃত বড় ঝিল্লিটির পরিবর্তনশীল দৈর্ঘ্যের 22 β-স্ট্র্যান্ড রয়েছে, যার মধ্যে বেশ কয়েকটি ঝিল্লি হাইড্রোফোবিক কোরের বাইরে বহির্মুখী স্থানে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রসারিত। এল1 থেকে এল11 পর্যন্ত 11টি এক্সট্রাসেলুলার লুপ রয়েছে। এল4 লুপ হল সেই জায়গা যেখানে টি1 ফেজ আবদ্ধ হয়। তথ্যসূত্র বাইরের লিঙ্ক বিজ্ঞানের মিউটেশন ল্যাব প্রোফাইলঃ দ্য সালভাদর ই. লুরিয়া পেপার্স ন্যাশনাল লাইব্রেরি অফ মেডিসিন বায়োলজি এক্সপেরিমেন্টস থেকে সালভাদর লুরিয়ার তথ্য জেনেটিক্স এক্সপেরিমেন্ট পরিসংখ্যানগত জেনেটিক্স জীববিজ্ঞানে ব্যাকটেরিয়া 1943