থালা কাত করুন, ব্যাকটেরিয়া ঢাল বেয়ে ছড়ায়

সোয়ার্মিং (swarming) হলো কিছু ব্যাকটেরিয়ার একসঙ্গে চলার একটি উপায়: চলমান কোষের ঘন ভিড় একটি নরম, ভেজা তলের ওপর, তরলের একটি পাতলা স্তরের ভেতরে ছড়িয়ে পড়ে, গুচ্ছ, ঘূর্ণি ও সমষ্টিগত প্রবাহ তৈরি করে। গবেষণাগারে ঝাঁকগুলো বৃত্ত, শাখাযুক্ত আকৃতি বা আকর্ষীর মতো রূপে বাড়ে।

তাদের ভৌত পরিবেশ গুরুত্বপূর্ণ — জেল কতটা জল জোগায়, তরল স্তরের পৃষ্ঠটান কেমন। কিন্তু গবেষণাপত্রে উল্লেখ আছে, একটি বিষয় অনেকটাই উপেক্ষিত থেকেছে: মহাকর্ষ। প্রচলিত পরীক্ষায় অনুভূমিক থালা ব্যবহৃত হয়, যেখানে মহাকর্ষ একটি স্থির, নিরপেক্ষ পটভূমি। লেখকদের উদ্ধৃত একটি পুরোনো গবেষণা দেখিয়েছিল যে মহাকর্ষের দিক নরম জেলে জন্মানো স্ট্যাফাইলোকক্কাস কলোনির আকৃতি বদলে দেয়।

আটটি কোণ, সমতল থেকে উল্টো

সাংহাই জিয়াও তং বিশ্ববিদ্যালয়ের গ্লোবাল কলেজের পেংশি গু (Pengxi Gu), জিজিয়ে চু (Zijie Qu) ও তাঁদের সহকর্মীরা, জর্জিয়া ইনস্টিটিউট অব টেকনোলজি, জনস হপকিন্স বিশ্ববিদ্যালয় ও ফুদান বিশ্ববিদ্যালয়ের সহ-লেখকদের সঙ্গে, কাজ করেছেন এন্টেরোব্যাক্টর (Enterobacter) sp. SM3 নিয়ে, একটি ঝাঁকবাঁধা ব্যাকটেরিয়া যা মূলত ইঁদুরের অন্ত্র থেকে পৃথক করা হয়েছিল — এমন একটি পরিবেশ যেখানে তলগুলো বাঁকা এবং কদাচিৎ অনুভূমিক। সমতল থালায় SM3 প্রায় গোল একটি কলোনি গড়ে, যা একটি পরিচ্ছন্ন তুলনাবিন্দু।

তাঁরা নরম জেলের প্লেটের কেন্দ্রে ব্যাকটেরিয়ার একটি ফোঁটা রাখেন, ঝাঁকটিকে তিন ঘণ্টা সমতল তলে শুরু হতে দেন, তারপর প্লেটগুলো রাখেন আটটি অভিমুখে: সমতল (0°), মুখ ওপরে রেখে ৩০°, ৪৫° ও ৭৫° কাত, মুখ নিচে রেখে ১০৫°, ১৩৫° ও ১৫০° কাত, এবং সমতল উল্টো (১৮০°)। তাঁরা নয় ঘণ্টা পর্যন্ত প্রতি ঘণ্টায় কলোনিগুলোর ছবি তোলেন — প্রতি কোণে ১৫টি স্বাধীন কলোনি — এবং অণুবীক্ষণ যন্ত্রে প্রতিটি কলোনির কিনারার পাঁচটি বিন্দুতে চলমান কোষগুলোর ভিডিও করেন।

মাঝের কোণগুলোর জয়

পার্থক্যগুলো সময়ের সঙ্গে জমে উঠেছে। শেষ পর্যন্ত ঝাঁকের বৃদ্ধি কাতের ওপর অ-একমুখী (non-monotonic) উপায়ে নির্ভর করেছে: মাঝারি কাতে কলোনিগুলো সবচেয়ে বেশি বেড়েছে, ৭৫° ও ৪৫°-এ সবচেয়ে বড়, আর সবচেয়ে কম প্রায় বা পুরোপুরি উল্টো প্লেটে (১৫০° ও ১৮০°)। সামান্য কাত, ৩০°-এর প্লেটগুলো সমতলগুলোর চেয়ে একটু কম বেড়েছে।

কোন দিক ওপরে ছিল, সেটাও গুরুত্বপূর্ণ। একই কাতের প্লেট-জোড়া, একটির মুখ ওপরে ও একটির নিচে — ৩০° ও ১৫০°, ৪৫° ও ১৩৫°, ৭৫° ও ১০৫° — ভিন্ন ফল দিয়েছে: প্রতিটি জোড়ায় মুখ-ওপরে বিন্যাসটি বড় কলোনি তৈরির দিকে ঝুঁকেছে।

ঢালের দিকে টানা আকৃতি

সমতল কলোনিগুলো প্রায় বৃত্তাকার থেকেছে। কাত করাগুলো একপেশে হয়ে গেছে, ঢালের দিকে প্রসারিত:

আকৃতির অপ্রতিসাম্যের একটি পরিমাপ সমতল প্লেটে প্রায় ০.১-এর কাছে থেকেছে এবং ৭৫°-এ পৌঁছেছে ০.৯০-এ।
৭৫° থেকে ১৩৫°-এর মধ্যে ঢালের দিকটি ওপরের দিকের চেয়ে প্রায় ১.৪৬ থেকে ১.৫২ গুণ দূরে বিস্তৃত হয়েছে।
কিছু কলোনিতে ধূমকেতুর মতো লেজ গজিয়েছে: ৭৫°-এ ঢালের দিকের ডগাটি তার দুই পাশের প্রতিবেশী প্রান্তের চেয়ে প্রায় ২.২ গুণ দ্রুত এগিয়েছে।

অণুবীক্ষণে ছবিটা আরও সূক্ষ্ম ছিল। সাধারণভাবে কোষগুলো কাত করা প্লেটে সমতলের চেয়ে ধীরে চলেছে, এবং ঢালের ডগায় কলোনির ওপরের অংশের চেয়ে ধীরে। ডগার ঘূর্ণিগুলো ছিল একটু ছোট ও সংখ্যায় বেশি। তাহলে যে সম্মুখভাগ সবচেয়ে দ্রুত এগিয়েছে, সেখানেই কোষগুলো সবচেয়ে ধীরে চলেছে — লেখকেরা লেখেন, এটা ইঙ্গিত যে কেবল স্থানীয় কোষ-গতি দিয়ে কিনারা কীভাবে এগোয় তা ব্যাখ্যা করা যায় না।

একটি জলের স্তর, দুই দিকে টান

এই প্রবণতাগুলো ব্যাখ্যা করতে দলটি ঝাঁকের একটি বিদ্যমান মডেল প্রসারিত করে, যা ঝাঁককে কোষ ও জলের একটি পাতলা, দুই-স্তরের আস্তরণ হিসেবে দেখে, এবং তাতে দুই উপাংশে ভাগ করা মহাকর্ষ যোগ করে। তল বরাবর উপাংশটি আস্তরণকে ঢালের দিকে ঠেলে। তলের আড়াআড়ি উপাংশটি আস্তরণের চাপ বদলায়, আর সেই সঙ্গে নিচের জেল থেকে জল কত দ্রুত চুইয়ে আসে তাও।

মডেলটি, যা পরীক্ষার আসল আকার বা সময়ের সঙ্গে মিলিয়ে সমন্বয় করা হয়নি, প্রধান নকশাগুলো পুনরুৎপাদন করেছে, সেরা কোণ ৭৫°-সহ। একবারে একটি উপাংশ বন্ধ করে ভূমিকাগুলো স্পষ্ট হয়েছে: তল বরাবর মহাকর্ষ ঢালের দিকে প্রসারণ তৈরি করেছে, আর মুখ-ওপরে প্লেটকে মুখ-নিচে প্লেট থেকে আলাদা করতে তলের আড়াআড়ি মহাকর্ষ প্রয়োজন ছিল।

আটকে থাকা কিনারা কি হঠাৎ ছুটে যায়?

গবেষণাটি একটিমাত্র ব্যাকটেরিয়া স্ট্রেন ব্যবহার করেছে, নিয়ন্ত্রিত গবেষণাগার পরিস্থিতিতে, আর মডেলটি একটি সরলীকৃত বিবরণ। লেখকেরা প্রস্তাব করেন যে ঢালের ডগায় তরল ও কোষ একটি আটকে থাকা কিনারার পেছনে জমতে পারে যতক্ষণ না সেটি হঠাৎ ছুটে যায়, বারবার, যা বড় ঘূর্ণিগুলোকেও ভেঙে দেবে — কিন্তু তাঁরা এই প্রক্রিয়াটিকে অনুমানমূলক বলে চিহ্নিত করেন, যা সম্মুখভাগ ও প্রবাহের সমকালীন পরিমাপ দিয়ে যাচাই করা বাকি। তাঁদের বৃহত্তর বার্তাটি আরও সরল: সোয়ার্মিং পরীক্ষায় তলের অভিমুখ কোনো নিরপেক্ষ খুঁটিনাটি নয়।