রসায়নবিদরা জীবনের রাসায়নিক হাতিয়ার ‘প্রোটিন’ সম্পর্কে বিস্তারিত জানার চেষ্টা করছিলেন বহুদিন ধরেই। প্রোটিনকে জেনে তাকে নিজেদের মতো ব্যবহার করতে চাওয়ার বাসনা তাদের অনেকদিনের।
বিজ্ঞানীদের এই স্বপ্ন এখন হাতের মুঠোয়। ডেমিস হাসাবিস ও জন এম জাম্পার নামের দুই বিজ্ঞানী কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার সাহায্যে পরিচিত প্রায় সব প্রোটিনের গঠনের পূর্বাভাস করতে পেরেছেন। আরেক বিজ্ঞানী ডেভিড বেকার জীবনের মৌলিক উপাদানগুলোকে নিয়ন্ত্রণ করে সম্পূর্ণ নতুন প্রোটিন তৈরি করেছেন। তিন বিজ্ঞানীর এই আবিষ্কার মানবসভ্যতার জন্য অসীম সম্ভাবনার দুয়ার খুলে দিয়েছে।
এই কাজের স্বীকৃতি হিসেবেই বুধবার দ্য রয়্যাল সুইডিশ একাডেমি অব সায়েন্সেস রসায়ন শাস্ত্রে ওই তিন বিজ্ঞানীকে এ বছর নোবেল পুরস্কারের জন্য মনোনীত করেছে।
এদের মধ্যে ডেভিড বেকার ও জন এম জাম্পার যুক্তরাষ্ট্রের নাগরিক। আর ডেমিস হাসাবিস যুক্তরাজ্যের নাগরিক।
দ্য রয়্যাল সুইডিশ একাডেমি অব সায়েন্সেসের ঘোষণায় বলা হয়, “যুক্তরাষ্ট্রের বায়োকেমিস্ট ও কম্পিউশনাল বায়োলজিস্ট ডেভিড বেকার তার ‘গণনাগত প্রোটিন নকশার জন্য’ পুরস্কারের অর্ধেক পাবেন। আর ‘প্রোটিন গঠনের পূর্বানুমানের জন্য’ পুরস্কারের বাকি অর্ধেক পাবেন যুক্তরাজ্যের কম্পিউটার বিজ্ঞানী, কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা গবেষক ও উদ্যোক্তা ডেমিস হাসাবিস ও যুক্তরাষ্ট্রের ডিপমাইন্ড টেকনোলজিসের জ্যেষ্ঠ বিজ্ঞানী জন এম জাম্পার।”
পুরস্কার হিসেবে এবার নোবেল বিজয়ীদের ১ কোটি ১০ লাখ সুইডিশ ক্রোনার বা ১০ লাখ ৬৭ হাজার ডলার দেওয়া হচ্ছে। রসায়নে নোবেল বিজয়ী তিনজনের মধ্যে ডেভিড বেকার পাবেন ৫৫ হাজার সুইডিশ ক্রোনার। বাকি ৫৫ হাজার সুইডিশ ক্রোনার ডেমিস হাসাবিস ও জন এম জাম্পার ভাগাভাগি করে নেবেন।
তিন বিজ্ঞানীর অবদান যেখানে
কম্পিউটার বিজ্ঞানী, কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা গবেষক ও উদ্যোক্তা ডেমিস হাসাবিস
মাত্র চার বছর বয়সে দাবায় হাতেখড়ি হয় ডেমিস হাসাবিসের। আর ১৩ বছর বয়সে তিনি রীতিমতো দাবায় মাস্টার বনে যান। কিশোর বয়সেই তিনি একজন সফল গেমস ডেভলপার হিসাবে ক্যারিয়ার শুরু করেন।
গবেষক হিসেবে তিনি কম্পিউটারকে মানুষের মতো চিন্তা করতে শেখানোর ওপর গবেষণা শুরু করেছিলেন। এরপর মস্তিষ্ক কীভাবে কাজ করে, সে সম্পর্কেও গবেষণা করেন। আর মস্তিষ্ক সম্পর্কে জানার পর তিনি কম্পিউটারকে আরও ভালোভাবে চিন্তা করতে শেখানোর নতুন উপায় খুঁজে পান।
২০১০ সালে হাসাবিস ডিপমাইন্ড নামে একটি কোম্পানি প্রতিষ্ঠা করেন। এই কোম্পানি কম্পিউটারকে এতটা স্মার্ট করে তোলে যে, এটি মানুষের মতো বোর্ড গেম খেলতে ও মানুষকে হারাতে পারত। ২০১৪ সালে গুগল এই কোম্পানি কিনে নেয়। এরপর ২০১৬ সালে ‘গো’ নামে একটি পুরনো ও কঠিন বোর্ড গেমে বিশ্ব চ্যাম্পিয়নকে হারিয়ে দেয় ডিপমাইন্ড।
বিজ্ঞানীদের অনেকে মনে করতেন, কম্পিউটারকে ‘গো’ খেলা শেখানো খুব কঠিন কাজ। কিন্তু ডিপমাইন্ড তা করে দেখায়। হাসাবিসের জন্য ‘গো’ খেলা শুধু একটি খেলা ছিল না। তিনি এই খেলা শিখিয়ে কম্পিউটারকে আরও বুদ্ধিমান করে তুলতে চেয়েছিলেন। গো খেলায় জয়লাভের পর তিনি কম্পিউটারকে মানুষের আরও বড় সমস্যা সমাধান করতে শেখাতে চেয়েছিলেন। তাই ২০১৮ সালে তিনি ত্রয়োদশ ক্যাসপ প্রতিযোগিতায় অংশগ্রহণ করেন।
ক্যাসপ (ক্রিটিক্যাল অ্যাসেসমেন্ট অব স্ট্রাকচার প্রেডিকশন) হলো প্রোটিন গঠন নির্ণয়ের ক্ষেত্রে বিশ্বের সেরা গবেষকদের একটি প্রতিযোগিতা।
আগে যারা এই প্রতিযোগিতায় অংশ নিতেন, তারা প্রোটিনের আকার ঠিকঠাক বের করতে পারতেন না। তারা সবচেয়ে বেশি ৪০ শতাংশ ঠিক করতে পারতেন। কিন্তু হাসাবিসের দল তাদের আলফাফোল্ড নামের কম্পিউটার প্রোগ্রাম ব্যবহার করে প্রায় ৬০ শতাংশ ঠিক করতে পারে।
প্রতিযোগিতায় হাসাবিস জিতে গেলেও তখনও তার লক্ষ্য পূরণ হয়নি। তিনি প্রোটিনের আকার আরও সঠিকভাবে বের করার কাজে লেগে রইলেন।
হাসাবিস ও তার দল আলফাফোল্ডকে আরও শক্তিশালী করার চেষ্টা চালাচ্ছিলেন। কিন্তু হাজারো চেষ্টা সত্ত্বেও তারা এগোতে পারছিলেন না। একটা জায়গায় আটকে যায় দলটি। এক পর্যায়ে দলে যুক্ত হলেন নতুন এক সদস্য। নাম তার জন জাম্পার। তিনি এসেই আলফাফোল্ডকে আরও ভালো করার নতুন নতুন পরিকল্পনা দিতে শুরু করেন।
বিজ্ঞানী জন এম জাম্পার
জন জাম্পার তার শৈশবেই জানতে চাইতেন, এই পৃথিবী ও মহাবিশ্ব কীভাবে কাজ করে। তাই তিনি পদার্থবিজ্ঞান ও গণিতে পড়াশোনা শুরু করেন। ২০০৮ সালে তিনি একটি বিশেষ ধরনের কম্পিউটারে কাজ করতে শুরু করেন। তখন তার মনে হয়, তার পদার্থবিজ্ঞানের জ্ঞান মানুষের রোগ নিরাময়ে সাহায্য করতে পারে।
২০১১ সালে জন জাম্পার তত্ত্বীয় পদার্থবিদ্যায় পিএইচডি শুরু করেন। তখনই মূলত প্রোটিনের প্রতি তার আগ্রহ বাড়ে। তিনি দেখতে পান তার ইউনিভার্সিটির কম্পিউটারের ক্ষমতা সীমিত। তাই তিনি সাধারণ একটি উপায় বের করলেন যেখানে কম কম্পিউটার ব্যবহার করেই প্রোটিন সম্পর্কে অনেক তথ্য বের করা যায়।
২০১৭ সালে জাম্পার পড়ালেখার শেষের দিকে এসে হঠাৎ জানতে পারলেন, গুগলের একটি বিশেষ দল গোপনে প্রোটিনের আকার-আকৃতি বের করার চেষ্টা করছে। তৎক্ষণাৎ তিনি সেই দলে কাজ করার জন্য আবেদন করলেন এবং তাকে নেওয়াও হলো। প্রোটিন সম্পর্কে তার যা জানা ছিল, সেগুলো ব্যবহার করে তিনি আলফাফোল্ড কম্পিউটার প্রোগ্রামটিকে আরও ভালো করতে চাইলেন। দলটি যখন আর এগোতে পারছিল না, তখন তিনিই হলেন দলনেতা। জাম্পার ও হাসাবিস মিলে প্রোগ্রামটিকে আরও উন্নত করলেন।
নতুন আবিষ্কৃত আলফাফোল্ড ২ নামের কম্পিউটার প্রোগ্রামটি আরও ভালোভাবে কাজ করার কারণ হল জন জাম্পারের প্রোটিন সম্পর্কিত বিস্তারিত জ্ঞান। প্রোগ্রামটিতে এমন একটা বিশেষ কৌশল ব্যবহার করা হয় যা কম্পিউটারকে মানুষের মস্তিষ্কের মতো কাজ করতে সাহায্য করে। এই কৌশলকে ট্রান্সফর্মার বলা হয়। এগুলো হলো এমন কিছু যন্ত্র বা পদ্ধতি যা অনেক বড় তথ্যভান্ডার থেকে নির্দিষ্ট কিছু খুঁজে বের করতে পারে।
দলটি আলফাফোল্ড ২ প্রোগ্রামকে পরিচিত সব প্রোটিনের গঠন ও অ্যামিনো অ্যাসিড সম্পর্কিত বিশাল তথ্যের ডাটাবেস দিয়ে প্রশিক্ষিত করে। নতুন এই কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ১৪তম ক্যাসপ প্রতিযোগিতার সময় ভালো ফল দিতে শুরু করে।
২০২০ সালে ক্যাসপের বিজ্ঞানীরা প্রতিযোগিতার ফল দেখে বুঝতে পারলেন, অনেক বছর ধরে যে সমস্যা সমাধান করতে বিজ্ঞানীরা চেষ্টা করছিলেন, তার সমাধান হয়ে গেছে। আলফাফোল্ড ২ নামের প্রোগ্রামটি খুব জটিল পদ্ধতির মতোই ভালো ফল দিয়েছিল।
গবেষণার মোড় ঘুরিয়ে দেওয়া বিজ্ঞানী ডেভিড বেকার
ডেভিড বেকার হার্ভার্ড ইউনিভার্সিটিতে দর্শন এবং সমাজবিজ্ঞান পড়তেন। পরে তিনি জীববিজ্ঞানের একটি বিষয় পড়তে গিয়ে ‘মলিকুলার বায়োলজি অফ দ্য সেল’ বইয়ের সন্ধান পান। বইটি তার জীবনে ব্যাপক প্রভাব ফেলে। তিনি কোষ সম্পর্কে পড়ালেখা শুরু করেন এবং ক্রমশ প্রোটিনের গঠন নিয়ে আগ্রহী হয়ে ওঠেন। ১৯৯৩ সালে তিনি আমেরিকার সিয়াটল শহরে ওয়াশিংটন ইউনিভার্সিটিতে গবেষণা শুরু করেন।
অনেক পরীক্ষা-নিরীক্ষা করে তিনি প্রোটিন কীভাবে ভাঁজ হয় তা অনুসন্ধান শুরু করেন। ১৯৯০ এর দশকের শেষের দিকে প্রোটিনের গঠন পূর্বাভাস দিতে পারে এমন একটি কম্পিউটার সফটওয়্যার ‘রোসেট্টা’ সামনে আসে। তখন বেকার তার অনুসন্ধান থেকে পাওয়া জ্ঞান কাজে লাগান।
১৯৯৮ সালে বেকার রোসেট্টা ব্যবহার করে ক্যাসপ প্রতিযোগিতায় অংশ নেন। সেখানে অন্য প্রতিযোগীদের তুলনায় এটি খুব ভালো কাজ করে। এই সাফল্যের ফলে একটি নতুন ধারণার জন্ম হলো যে, ডেভিড বেকারের দল এই প্রোগ্রামটিকে উল্টোভাবে ব্যবহার করতে পারে।
সাধারণত রোসেট্টা প্রোগ্রামে কোনও একটি প্রোটিনের অংশগুলোর ক্রম দিলে, প্রোগ্রামটি সেই প্রোটিনটি কেমন আকার ধারণ করবে তা দেখিয়ে দেয়। কিন্তু এবার বিজ্ঞানীরা ভাবলেন, এই প্রোগ্রামে কোনও একটি নির্দিষ্ট আকারের প্রোটিন তৈরি করতে চাইলে সেই আকারের প্রোটিন তৈরিতে কোন কোন অংশগুলো লাগবে, তাও কি এই প্রোগ্রাম থেকে জানা যাবে?
১৯৯০ এর দশকের শেষের দিকে বিজ্ঞানীরা নতুন ধরনের প্রোটিন তৈরি করতে শুরু করলেন। এই প্রোটিনগুলোকে বিশেষ কাজের জন্য তৈরি করা হতো। উদাহরণস্বরূপ, তারা এমন প্রোটিন তৈরি করতেন যা বিষাক্ত পদার্থকে নষ্ট করে দিতে পারে অথবা কোনও কারখানায় বিশেষ কাজে লাগাতে পারে।
তবে প্রাকৃতিক প্রোটিনের ধরন সীমিত। সম্পূর্ণ নতুন কাজ করতে পারে এমন প্রোটিন পাওয়ার সম্ভাবনা বাড়াতে বেকারের গবেষণা দল শুরু থেকেই প্রোটিন তৈরি করতে চেয়েছিল।
বেকার নিজেই বলেছিলেন, “আমরা যদি একটি বিমান তৈরি করতে চাই, তাহলে আমরা কোনও পাখিকে বদলে ফেলি না। বরং আমরা বিমানের বিজ্ঞান সম্পর্কে জানি এবং তারপর সেই বিজ্ঞানের সাহায্যে বিমান তৈরি করি।” ঠিক তেমনিভাবে প্রোটিন তৈরির বিজ্ঞান জেনে তারা নতুন প্রোটিন তৈরি করতে চাইলেন।
কয়েক বছরের কাজ এক মিনিটে
ডেমিস হাসাবিস ও জন জাম্পার যখন নিশ্চিত হলেন যে, আলফাফোল্ড ২ সত্যিই কাজ করছে, তখন তারা মানবদেহের সব প্রোটিনের গঠন নির্ণয় করেন। এরপর তারা পৃথিবীতে যেসব জীবজন্তু আছে, তাদের শরীরে পাওয়া প্রায় ২০ কোটি প্রোটিনের আকারও আগেই বলে দিতে পারলেন।
গুগল ডিপমাইন্ড আলফাফোল্ড ২-এর কোড সবার জন্য উন্মুক্ত করে দিয়েছে। এখন যে কেউ এই কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা মডেল ব্যবহার করতে পারে। গবেষকদের জন্য এই মডেল একটি অমূল্য সম্পদ হয়ে উঠেছে। ২০২৪ সালের অক্টোবর পর্যন্ত ১৯০টি দেশের দুই মিলিয়নেরও বেশি মানুষ আলফাফোল্ড ২ ব্যবহার করেছেন।
আগে কোন প্রোটিন কেমন আকারের হয়, তা বুঝতে অনেক বছর লেগে যেত। অনেক সময় তা বোঝাও যেত না। কিন্তু এখন আলফাফোল্ড ২ কম্পিউটার প্রোগ্রামের সাহায্যে কয়েক মিনিটেই কোন প্রোটিনের আকার কেমন, তা বোঝা যায়। এটি যদিও সবসময় একদম সঠিক উত্তর দেয় না। তবে নিজেই বলে দেয় যে, তার দেওয়া উত্তর কতটা ঠিক হতে পারে। ফলে গবেষকরা বুঝতে পারেন, এই উত্তরে কতটা ভরসা করা যায়।
২০২০ সালের ক্যাসপ প্রতিযোগিতার পর ডেভিড বেকার বুঝতে পারলেন, কম্পিউটারের মাধ্যমে প্রোটিনের আকার নির্ণয় করার কাজটি আরও ভালোভাবে করা যাবে। তিনি তার আগের একটা কম্পিউটার প্রোগ্রামে এই নতুন পদ্ধতিটি যোগ করেন। ফলে এখন নতুন ধরনের প্রোটিন তৈরি করা অনেক সহজ হয়েছে। তার ল্যাবরেটরিতে সাম্প্রতিক সময়ে অনেক নতুন ধরনের প্রোটিন তৈরি হয়েছে।
মানবসভ্যতায় অবদান
প্রোটিন হলো ছোট ছোট যন্ত্রের মতো জৈবিক অণু যা আমাদের শরীরে নানা কাজ করে। এখন বিজ্ঞানীরা খুব সহজেই এসব প্রোটিনের আকার দেখতে পান। এই আবিষ্কারের ফলে প্রোটিন কীভাবে মানবশরীরে কাজ করে তা জানা যাচ্ছে। কেন রোগ হয়, কেন কিছু জীবাণু ওষুধের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ গড়ে তোলে এবং কেন কিছু জীবাণু প্লাস্টিক খেয়ে ফেলতে পারে, এসব কিছুই এখন জানা যাচ্ছে এই আবিষ্কারের কারণে।
এখন এমন এক ধরনের প্রোটিন তৈরি হচ্ছে, যা আগে কখনও তৈরি করা হয়নি। এগুলোকে ব্যবহার করে খুব ছোট ছোট যন্ত্রপাতি, কোনও নির্দিষ্ট রোগের ওষুধ, দ্রুততম সময়ে ভ্যাকসিন তৈরি করা সম্ভব হচ্ছে।
তথ্যসূত্র : নোবেলপ্রাইজ ডট ওআরজি
