অক্সিজেন—প্রাণদায়ী ও প্রাণঘাতী

ব্লু গ্রিন অ্যালগি

প্রাণীমাত্রই যে অক্সিজেন নির্ভর করে বেঁচে থাকে না, সে-কথা আজ যারা বিজ্ঞানের বইতে উঁকি দিয়েছে, তাঁরা সবাই জানে। সবচাইতে সহজ একটা উদাহরণ হল, দুধ থেকে তৈরি দইতে যে ল্যাক্টোব্যাসিলাস নামের ব্যাক্টিরিয়া থাকে, তারা কিন্তু অক্সিজেন ছাড়াই দিব্যি বেঁচে থাকে, বংশবৃদ্ধিও করে। আরও অনেক এমন উদাহরণ দেওয়া যায়, যেখানে প্রাণীরা অক্সিজেন ছাড়া নিশ্বাস নেয়। এই প্রক্রিয়াকে বলা হয় অ্যানএরোবিক রেসপিরেশন’। কিন্তু মানুষসহ বেশিরভাগ প্রাণীদের নিশ্বাস-প্রশ্বাস চলে এরোবিক রেসপিরেশন পদ্ধতিতে, যেখানে অক্সিজেন না থাকলে জীবন বাঁচা সম্ভব নয়।

যখন পৃথিবীর বায়ুমণ্ডল তৈরি হল, তখন সেখানে বাতাসে ছিল মূলত কার্বন-ডাই-অক্সাইড, নাইট্রোজেন এবং জলীয় বাষ্প। হাইড্রোজেন, মিথেন, অ্যামোনিয়া আর হাইড্রোজেন সালফাইডও মিশে ছিল সামান্য পরিমাণে হলেও। সেই সময়ে জলীয় বাষ্পের জলকণার উপর সূর্যের অতিবেগুনি রশ্মি পড়ে যদিও-বা অক্সিজেন তৈরি হত, মুহূর্তে সেই অক্সিজেন মিথেন গ্যাসের সঙ্গে বিক্রিয়ায় কার্বন-ডাই-অক্সাইড আর নাইট্রোজেন তৈরি করে ফেলত। কাজেই স্বাধীন অক্সিজেন অণু বাতাসে টিকতে পারত না।

প্রথম যে এককোষী প্রাণটির সৃষ্টি হল পৃথিবীতে তাকে বিজ্ঞানীরা নাম দিয়েছেন ‘সায়ানো ব্যাক্টিরিয়া’। আবার তাকে ‘ব্লু গ্রিন এ্যালগি’ বলেও ডাকা হয়। তাকে ঠিক প্রাণী বলা যাবে কি না, সেই নিয়ে অনেক বিতর্ক আছে। সেইসব তর্কে যাবার প্রয়োজন নেই আমাদের। দেখা যাক তার অবদান পৃথিবীর বুকে কী।

সায়ানো ব্যাক্টিরিয়া

সায়ানো ব্যাক্টিরিয়া সূর্যের আলোর সংস্পর্শে এসে নিজের শক্তি অর্জন করে বাঁচতে গিয়ে যা বর্জন করল সেটিই হল আমাদের অক্সিজেন। খুব সম্ভব তারা হাইড্রোজেন সালফাইড গ্যাস ব্যবহার করে কার্বন-ডাই-অক্সাইডকে বিজারিত করে শরীরে শক্তি তৈরি করত এবং অক্সিজেন বর্জন করত। তারপর সমুদ্রের জলে অসংখ্য সায়ানো ব্যাক্টিরিয়া জমে উঠতে থাকল। যত তাঁরা সংখ্যায় বাড়তে লাগল, তত বাড়তে লাগল অক্সিজেন। কিন্তু সেই অক্সিজেন প্রাণদায়ী ছিল না, তার ভিতরে এক ঘাতক ছিল, যার চরিত্রের সঙ্গে একটু পরেই আমরা পরিচিত হব। সায়ানো ব্যাক্টিরিয়ার এই অক্সিজেন তৈরির পদ্ধতিকেই বলা হয় সালোকসংশ্লেষ। তাদের শরীরের নানা প্রকারের ক্লোরোফিল থাকায় সূর্যের আলোর উপস্থিতিতে শরীরে প্রয়োজনীয় খাদ্য তারা তৈরি করতে লাগল। আর এই পদ্ধতিতেই বর্জিত হল অক্সিজেন। মনে রাখতে হবে, গাছেরা তখনও পৃথিবীতে জন্ম নেয়নি।

অক্সিজেনের একটা বড়ো গুণ হল, সে এক নম্বরের ছিনতাইবাজ। জন্মেই সে যা ছিনতাই করতে লাগল, তা হল অন্য মৌলিক পদার্থ থেকে ইলেকট্রন। এর কারণ হল অক্সিজেন পরমাণুর বাইরের খোলে দুটি ইলেকট্রন কম আছে। অক্সিজেনের পারমাণবিক সংখ্যা ৮ = ২+৬। অক্সিজেন পরমাণুর প্রথম খোলে থাকে দুইটি ইলেকট্রন, বাইরের খোলে ছয়টি ইলেকট্রন। আটটি ইলেকট্রন থাকলে পরমাণুটি বিক্রিয়া করতে পারে না। কিন্তু অক্সিজেনের বাইরের খোলে আটটি ইলেকট্রন সম্পূর্ণ করার জন্য সে অন্যের কাছ থেকে দুটো ইলেকট্রন ছিনতাই করার চেষ্টা করে, কিন্তু নিজে পালাতে পারে না। প্রকৃতির সূত্র মেনে তাকে বাধা পড়ে যেতে হয় মৌল পদার্থের সঙ্গে, বাস করতে হয় মিলেমিশে। অর্থাৎ, অন্য পদার্থের সংস্পর্শে এসে অক্সিজেনের যৌগ তৈরি হয়।

বিজ্ঞান বইয়ের ভাষায় এই ঘটনাকে বলা হয় অক্সিডেশন। একটু উঁচু ক্লাসের ছাত্রছাত্রীরা জানে, যে-কোনো রাসায়নিক বিক্রিয়ায় যদি ইলেকট্রন ছিনতাই করা হয়, সেই ঘটনাকে বলা হয় অক্সিডেশন। (অক্সিজেনের পরিবর্তে অন্য কোনও পরমাণু যদি ইলেকট্রন ছিনিয়ে নেয় আর এক পরমাণু থেকে তাহলেও সেই বিক্রিয়াকে বলা হয় অক্সিডেশন।)

অক্সিডেশন হবার ফলে পৃথিবীতে তৈরি হতে লাগল খনিজ পদার্থ, যাদের বলা হয় মিনারেল। তাই সায়ানো ব্যাক্টিরিয়ার বর্জন করা ঘাতক অক্সিজেন গ্যাস জন্মাবার সঙ্গে সঙ্গে খনিজ পদার্থে মিশে যাবার ফলে স্বাধীন অক্সিজেন অণু কোথাও ছিলই না প্রায়। মানে জন্মানো মাত্র খপাত করে অক্সিজেনকে গিলে ফেলত লোহা, তামা বা অন্যান্য মৌল। যে-যৌগগুলো তৈরি হল, বিজ্ঞানীরা তাদের নাম দিয়েছেন আয়রন-অক্সাইড, কপার-অক্সাইড ইত্যাদি। পৃথিবীর জন্মমুহূর্তে এই অক্সিডেশন প্রক্রিয়াটি সায়ানো ব্যাক্টিরিয়াদেরও ক্ষতি করত অবশ্যই। সবটা জানা সঠিকভাবে সম্ভব নয়। বিজ্ঞানীরা নানা পরীক্ষানিরীক্ষা করে কিছুটা সত্যি জানতে পেরেছেন মাত্র।

অক্সিজেন জন্মেই পৃথিবীর বাতাসে মজুদ হাইড্রোজেনকে অক্সিডাইজড করে বানিয়ে ফেলল জল। অবশ্য এই কাজে সাহায্য করল সূর্যের অতিবেগুনি রশ্মি। হাইড্রোজেনকে এইভাবে বেঁধে না ফেললে কী হত? হাইড্রোজেন যেহেতু হালকা গ্যাস, সে সহজেই মহাকাশে বিলীন হয়ে যেত। তাহলে আমাদের গ্রহের অবস্থা হত বৃহস্পতি বা শুক্র গ্রহের মতো। এই দুটি গ্রহেও একসময় হাইড্রোজেন ছিল এবং অক্সিজেন থাকলেও পরিমাণে কম ছিল। কাজেই জল তৈরি হলেও সেখানে আবার সূর্যের আলোর প্রভাবে জল বিভাজিত হয়ে হাইড্রোজেন আর অক্সিজেন আলাদা হয়ে যেত। এইভাবেই হাইড্রোজেন উবে গিয়েছিল বৃহস্পতি ও শুক্র গ্রহ থেকে। কিন্তু যত সায়ানো ব্যাক্টিরিয়া পৃথিবীতে বাড়তে লাগল, ততই তৈরি হতে লাগল অক্সিজেন।

অক্সিজেনের জন্ম কবে হয়েছিল জানতে হলে পাথরের কাছে যেতে হবে। বিজ্ঞানীরা সমুদ্রের তলায় জমে ওঠা মাটির স্তর এবং পাথর পরীক্ষা করে ৩৫০ কোটি বছর আগে পৃথিবীর প্রথম প্রাণের অস্তিত্ব পেয়েছেন। তখন সমুদ্রে এবং বায়ুমণ্ডলে মুক্ত অক্সিজেন একেবারে ছিল না বললেই চলে। থাকলেও আজকের অক্সিজেনের পরিমাণের এক লক্ষ ভাগের এক ভাগ ছিল। পাথরের স্তরে অক্সিজেনের অস্তিত্ব পাওয়া গিয়েছে ২৫০ কোটি বছর আগে। পাথরের স্তরে কীভাবে পাওয়া গেল অক্সিজেন? আগেই আলোচনা করা হয়েছে, অক্সিজেনের উপস্থিতিতে অন্যসব মৌল অক্সিডাইজড হয়ে যৌগে পরিণত হয়। পাথরে মূলত সেই যৌগের বয়স নির্ধারণ করে জানা গিয়েছে এই তথ্য।

এককোষী প্রাণী থেকে বহুকোষী প্রাণীর জন্ম হতে সময় লেগে গেল আরও কোটি কোটি বছর। মানুষের জন্ম হতে তখনও ঢের বাকি। অক্সিজেন বেঁধে ফেলে অক্সিডাইজড হতে হতে একসময় প্রায় সব মৌলই যৌগ হয়ে গেল—গুটিকয়েক ছাড়া, যেমন সোনা বা রুপো। এদিকে সায়ানো ব্যাক্টিরিয়ারা সংখ্যায় বাড়তে বাড়তে পৃথিবীর সব সমুদ্র, জলাশয়, জলাজমিতে রাজত্ব চালাতে লাগল। ফলে অক্সিজেনের উৎপাদন এত বেড়ে গেল যে, পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে বাড়তে লাগল অক্সিজেনের পরিমাণ। এই পর্যায়কে বলা হয় ‘গ্রেট অক্সিডেশন ইভেন্ট’। সেই পর্যায় শুরু হয়েছিল আজ থেকে প্রায় ২৫০ কোটি বছর আগে। ২০০ কোটি বছর ধরে এইভাবেই অক্সিজেন তৈরি চলতে থাকে। তবে বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেন তখন ছিল না বললেই চলে। কারণ একটাই, সমুদ্রের তলায় তখন অক্সিজেন জন্মাচ্ছে আর মুহূর্তে তাকে কপ করে গিলে নিচ্ছে বিভিন্ন ধাতু। এইভাবে চলতে চলতে একসময়ে প্রায় সব ধাতু যৌগে পরিণত হলে তবেই অক্সিজেন বাড়তে লাগল বায়ুমণ্ডলে।

বাতাসে অক্সিজেনের পরিমাণ যখন ৩৫ শতাংশ হয়ে গেল, তখনও কিন্তু পৃথিবীতে গাছপালা দেখা দেয়নি। কারণ, এত বেশি অক্সিজেনের সংস্পর্শে এসে গাছের কোষ অক্সিডাইজড হয়ে তারা খুব বেশি বাড়তে পারত না। হয়তো বামন কিছু গাছ দেখতে পাওয়া যেত কোথাও কোথাও।

পৃথিবী আরও ঠান্ডা হয়ে যেতে একসময় নানা কারণে পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে ২১ শতাংশতে এসে অক্সিজেনের পরিমাণ থেমে গেল। আজও পৃথিবীর বুকে এই পরিমাণ অক্সিজেনই আছে, যা জীবজগতকে বেঁচে থাকতে সাহায্য করে, কিংবা বিবর্তনের ফলে এই পরিমাণ অক্সিজেন জীবজগতকে বাঁচিয়ে রাখতে পারে। প্রকৃতির যে নিজস্ব নিয়ন্ত্রক আছে, সে যে ভারসাম্য বজায় রাখে অক্সিজেনের বিবর্তন সেই কথাই জানায়। ৫৫ কোটি বছর আগে অক্সিজেনের প্রাণদায়ী প্রভাবে এবং পৃথিবী আরও ঠান্ডা হয়ে যেতে গাছপালা সংখ্যায় এবং আকারে বাড়তে থাকে।

যখন জল বাষ্প হয়ে বৃষ্টি শুরু হয়, তখন পৃথিবী আরও ঠান্ডা হতে থাকে। এই বৃষ্টিপাতের ফলেই যে বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেন ২১ শতাংশ হয়ে যায়, বিজ্ঞানীরা তাই জানাচ্ছেন। একটানা প্রবল বৃষ্টিপাত ঘন রেইন ফরেস্ট বেড়ে যাবার জন্য উপযুক্ত ছিল। শুকনো দিনে আবার সেই জঙ্গলে আগুন ধরে যেত। আগুন জ্বলতে গেলে যা লাগে, তার আবশ্যক শর্ত হল অক্সিজেনের উপস্থিতি। অক্সিজেনের সহায়তায় গাছের শরীরের কার্বন পুড়ে কার্বন-ডাই-অক্সাইড আর জল তৈরি হয়। হয়তো প্রকৃতির নিজস্ব নিয়ন্ত্রণে জঙ্গলে আগুন লাগা বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেনের মাত্রা কমানোর জন্য প্রয়োজন ছিল। কারণ প্রাকৃতিক নিয়ম হল, অস্থির পরিস্থিতিকে নিয়ন্ত্রণ করে সাম্য এনে দেওয়া। কার্বন-ডাই-অক্সাইড পরিবেশে বেড়ে যেতে আবার নতুন করে গাছপালা গজিয়ে উঠত পৃথিবীর বুকে।

এরপর জন্ম হল বড়ো বড়ো প্রাণীর। তারা হল ডাইনোসর আর নানা বড়ো বড়ো সরীসৃপ। ২০ থেকে ১৪.৫ কোটি বছর আগের পর্যায়কে বলা হয় জুরাসিক যুগ। মানে এই পাঁচ কোটি বছর ধরে তারাই দাপিয়ে বেড়াল পৃথিবীতে। কী করে তারা বিলুপ্ত হয়ে গেল, সেই কথা এইখানে অপ্রাসঙ্গিক। কিন্তু অক্সিজেনের সাহায্যেই তারা পৃথিবীর বুকে বেঁচে ছিল এই দীর্ঘ সময়ে।

জুরাসিক পর্যায়ে পৃথিবীর বুকে অনেক পরিবর্তন আসে। এই সময় পৃথিবীর উপরের যে শক্ত খোলা তৈরি হয়েছিল, উত্তাপ ও চাপের কারণে সেই খোলার প্লেটগুলো সরে যেতে থাকে। জেগে ওঠে সমুদ্রের তলদেশ, ফাটল দিয়ে লাভা বেরোতে থাকে। সমুদ্রের তলা থেকে মাথাচাড়া দেয় পাহাড়, পৃথক মহাদেশ সৃষ্টি হয়, তৈরি হয় মহাসমুদ্র। পৃথিবীর আকাশে লাভা উদ্গিরণের কারণে প্রচুর কার্বন-ডাই-অক্সাইড গ্যাস বেরোতে থাকে। বায়ুমণ্ডলে কার্বন-ডাই-অক্সাইড গ্যাস বেশি হয়ে যাওয়ায় গ্রিন হাউস এফেক্টে পৃথিবীর তাপমান বাড়তে থাকে। আবার সেই কার্বন-ডাই-অক্সাইড বলয়ের কারণে রাতেও পৃথিবী অতিরিক্ত ঠান্ডা হতে পারত না। ডাঙা ও জলে নানাধরনের উদ্ভিদ ও প্রাণী জন্ম নিল। তাদের মধ্যে গড়ে উঠল খাদ্যচক্র। ডাঙায় আর আকাশে যেমন ডাইনোসরেরা রাজত্ব করত, জলের দখল ছিল বড়ো বড়ো কুমির, হাঙর জাতীয় প্রাণীর। মাছেরাও জন্ম নিল। অক্সিজেন যত উৎপন্ন হত, ততটাই কাজে আসতে লাগল প্রাণীদের বেঁচে থাকার জন্য। তাই অক্সিজেনের পরিমাণ বায়ুমণ্ডলে একই রয়ে গেল, সেই ২১ শতাংশ।

পৃথিবীর ইতিহাসে চক্রবৎ চলে তার ঠান্ডা ও গরম হয়ে যাওয়া। একটা মাত্র কারণের জন্য এমন হয় না। আসলে সব ঘটনাই একে অন্যকে প্রভাবিত করে। জমে বরফ হয়ে গিয়ে পৃথিবী যে চেহারা নেয়, তাকে বলা হয় ‘স্নোবল আর্থ’। প্রথম তুষার যুগ এসেছিল আজ থেকে ২৩০ কোটি বছর আগে। ৮০ থেকে ৬০ কোটি বছর আগেকার সময়ের মধ্যে দুইবার পৃথিবী জমে শক্ত হয়ে যায়। পৃথিবী এই অতিশীতল হয়ে যাওয়ার পিছনেও আছে অক্সিজেনের প্রভাব বা উলটোদিক থেকে দেখতে গেলে, পৃথিবী ঠান্ডায় জমে যেতে অক্সিজেনের মাত্রাও কমে যায়। আমরা আগেই দেখেছি, একসময় পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে অনেক বেশি মিথেন গ্যাস ছিল। মিথেন আর কার্বন-ডাই-অক্সাইড—দুটি গ্যাসই গ্রিনহাউস গ্যাস, যারা পৃথিবীর গায়ে কম্বলের মতো জড়িয়ে থেকে তার উত্তাপ মহাকাশে বিলীন হতে দেয় না। অক্সিজেন বেড়ে যাওয়াতে মিথেন গ্যাসের সঙ্গে সেই অক্সিজেন বিক্রিয়া করে জল তৈরি করে। কাজেই মিথেন গ্যাস কমে যায় বাতাসে। সায়ানো ব্যাক্টিরিয়া সংখ্যায় বেড়ে গিয়ে সালোকসংশ্লেষের কারণে কার্বন-ডাই-অক্সাইড কমে যেতে থাকে ও অক্সিজেন বাড়তে থাকে। গাছেদের সংখ্যা বৃদ্ধি হলে আরও দ্রুত বেড়ে যায় অক্সিজেন।

সালোকসংশ্লেষ