Cilia: The Microscopic Hair-like Structures
Cilia হল খুবই সূক্ষ্ম, চুলের মতো (hair-like) এক ধরনের অনুাঙ্গ (appendages) যা eukaryotic কোষের (eukaryotic cell) পৃষ্ঠে (surface) উপস্থিত থাকে। এরা বিভিন্ন protozoans এবং কিছু প্রাণীর চলাচলের (locomotion) জন্য সাহায্য করে।
Etymology
Cilia শব্দটি এসেছে ল্যাটিন "cilia" শব্দ থেকে, যার অর্থ eyelash – কারণ এদের গঠন অনেকটা চোখের পাতার চুলের মতো (eyelash-like) দেখতে।
Distribution in Organisms
Cilia সবচেয়ে বেশি দেখা যায় Ciliophora নামক phylum-এর protozoans দের মধ্যে, যারা মূলত cilia-র উপস্থিতির জন্য পরিচিত।
উন্নত (complex) প্রাণীদের মধ্যে যেমন vertebrates (মেরুদণ্ডী প্রাণী), সেখানে বিভিন্ন টিস্যুর (tissue) কোষে ciliated cells থাকে এবং তারা বিভিন্ন নির্দিষ্ট কাজ (distinct functions) করে।
Cilia vs Flagella
Cilia ও flagella এক নয়। যদিও এরা দেখতে কিছুটা একরকম, flagella সাধারণত লম্বা (longer) ও সংখ্যায় কম (fewer in number)। এছাড়াও cilia ও flagella-র গঠন (composition), চলাচলের ধরন (movement), এবং কাজের (functions) দিক থেকেও পার্থক্য রয়েছে।
Prokaryotes vs Eukaryotes
Cilia শুধুমাত্র eukaryotic cells-এই (যেমন প্রাণী ও প্রোটিস্টা) পাওয়া যায়, এবং prokaryotes (যেমন ব্যাকটেরিয়া)-এ cilia থাকে না। পরিবর্তে, ব্যাকটেরিয়ার গায়ে pili নামে গঠন থাকে, যা কিছুটা cilia-র মত কাজ করে, তবে তা একেবারে আলাদা গঠন।
Structure and Arrangement
কোষের পৃষ্ঠে cilia কখনও এক সারিতে (short transverse rows) membrane-এর মতো বা কখনও গুচ্ছে (groups) হয়ে cirri তৈরি করতে পারে।
Cilia সাধারণত ছন্দময় (rhythmic) ভাবে নড়াচড়া করে, যেখানে প্রতিটি cilium স্বাধীনভাবে (independently) নাড়াচাড়া করে না।
Functions of Cilia
Cilia-র সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কাজ হলো তরল মাধ্যমে চলাচল (movement through liquid surfaces)। তবে অনেক ক্ষেত্রে এগুলো mechanoreception (যান্ত্রিক উদ্দীপনায় সাড়া দেওয়া) এবং feeding (খাদ্য আহরণ)-এর কাজেও ব্যবহৃত হয়।
Unicellular ও multicellular জীবের ক্ষেত্রে cilia-র কাজ ভিন্ন হতে পারে। যেমন মানুষের শরীরে epithelium-এ থাকা cilia বিভিন্ন পদার্থকে lumen-এর (গহ্বর) ভেতর দিয়ে সরাতে সাহায্য করে।
Special Notes
কিছু কোষে stereocilia নামক স্থির (immobile) cytoplasmic protrusions থাকতে পারে, যেগুলো microtubules দিয়ে তৈরি নয়। তাই stereocilia-কে true cilia বা kinocilia বলে ধরা হয় না।
Cilia-র গঠন ও গাঠনিক উপাদান (structure and composition) সহজেই পর্যবেক্ষণ করা যায়, যদি একটি frog-এর pharyngeal epithelium একটি spatula দিয়ে খুঁটে নিয়ে microscope-এর নিচে দেখা হয়।
🧬 Cilia-র গঠন (Structure of Cilia)
Cilia হলো membrane-bound, microtubule-containing, এবং centriole-derived (centriole থেকে উদ্ভূত) এক ধরনের protrusions (বহিঃপ্রসারণ) যা extracellular space (কোষের বাইরের স্থান)-এ প্রসারিত থাকে। এগুলো একদিকে খুবই দৃঢ় (resilient) কিন্তু একইসাথে নমনীয় (flexible) ও গতিশীল (dynamic)। এর গঠন ও কার্যকারিতা নিয়ন্ত্রণের জন্য রয়েছে নির্দিষ্ট কিছু জৈব-যন্ত্র (mechanisms)。
Cilia-র প্রকারভেদ
Cilia সাধারণত দুই প্রকারে ভাগ করা হয়:
- Motile cilia (চলনশীল)
- Non-motile cilia (অচল বা stationary)
এই বিভাজন মূলত axoneme-এর ভেতরের microtubule arrangement-এর ভিত্তিতে করা হয়। যদিও মোটামুটি গঠনগত দিক থেকে দুটি ধরণের cilia একইরকম, তবে axoneme-এর গঠনে পার্থক্য থাকে।
🔍 Cilia-র অতিক্ষুদ্র গঠনের অংশগুলি (Parts of Cilia in Ultrastructure)
1. Ciliary Membrane (সিলিয়ার ঝিল্লি)
- এটি cilia-র বাইরের আবরণ, যা axoneme ও অভ্যন্তরীণ core-কে ঘিরে রাখে।
- যদিও এটি কোষের plasma membrane-এর সাথে continuous, তবে গঠনগত (composition) দিক থেকে আলাদা।
- এর পুরুত্ব প্রায় 9.5 nm, এবং এতে cell membrane-এর তুলনায় কম proteins থাকে।
- কিছু নির্দিষ্ট proteins কেবল cilia-তেই থাকে, যেগুলো ATP, ions ইত্যাদির সঠিক ঘনমাত্রা বজায় রেখে movement-এর জন্য শক্তি প্রদান করে।
- Unicellular organisms-এ receptors ও channel proteins এই ঝিল্লির মধ্যে অবস্থান করে, যা পরিবেশ সংবেদন ও নিয়ন্ত্রণে সাহায্য করে।
- সমস্ত somatic cilia-তে এক বিশেষ অঞ্চল থাকে যাকে বলে cilia necklace, যা একাধিক সুতার মতো গঠিত অংশ – এটি একটি selective barrier হিসাবে কাজ করে এবং cytoplasm থেকে particles-এর প্রবেশ নিয়ন্ত্রণ করে।
2. Ciliary Matrix (সিলিয়ার ম্যাট্রিক্স)
- এটি হলো ciliary membrane-এর মধ্যে থাকা জলীয় (watery) অংশ।
- এর মধ্যে microtubules থাকে যা axoneme গঠন করে।
3. Axoneme (অ্যাক্সোনিম)
- Cilia-র সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ অংশ হলো এর microtubular structure, যাকে axoneme বলে।
- এটি হল সেই কেন্দ্রীয় গঠন যা cilia-কে নড়াচড়া করতে সাহায্য করে (motility এর জন্য দায়ী)।
- Axoneme-এর ব্যাস (diameter) সাধারণত 0.2 – 10 µm, এবং দৈর্ঘ্য (length) কয়েক microns থেকে শুরু করে 1-2 mm পর্যন্ত হতে পারে।
🔸 Motile cilia-তে 9+2 arrangement দেখা যায়:
- 🔹 চারপাশে থাকে 9 doublets (যুগল মাইক্রোটিউবিউল)
- 🔹 মাঝখানে থাকে 2 singlet microtubules
* এই microtubules তৈরি হয় αβ-tubulin heterodimers দিয়ে, যাদের দ্রুত polymerizing end থাকে ciliary tip-এ।
* Axoneme-এর মধ্যে আরও থাকে:
🔸 Dynein arms (outer ও inner উভয়)
🔸 Radial spokes
🔸 Central-pair projections
এই সমস্ত গঠনগুলোর সাথে শত শত প্রোটিন যুক্ত থাকে, যেগুলো cilia-র সঠিক গঠন (assembly) ও কার্যকারিতা (function) বজায় রাখে।
🧪 Cilia গঠনের প্রক্রিয়া (Ciliogenesis)
Ciliogenesis হল কোষে cilia গঠনের একটি বহুস্তর বিশিষ্ট (multistage), জটিল (complex), সুসংগঠিত (elaborate), এবং কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রিত (regulated) প্রক্রিয়া। এটি বিভিন্ন organelles, cellular mechanisms ও signaling pathways-এর সাহায্যে ঘটে।
🧬 Ciliogenesis-এর ধাপসমূহ (Stages of Cilia Formation)
1. Initiation
- Cilia গঠন শুরু হয় cell division-এর mitotic cycle শেষ হওয়ার পর, কারণ তখন free centrioles তৈরি হয় যেগুলো axoneme nucleation-এর জন্য প্রস্তুত হয়।
2. Centriole Modification
- এই পর্যায়ে centriole বিভিন্ন distal এবং subdistal appendages অর্জন করে।
- Distal appendages একটি post-Golgi vesicle-এর সঙ্গে যুক্ত হয়, যা centriole-এর ciliary extension-কে চাপিয়ে (flatten) cell membrane-এর সাথে যুক্ত করে।
3. Basal Body Positioning
- গঠমান cilia-র position ও orientation নির্ভর করে basal body এবং centriole-এর প্রাথমিক অবস্থানের উপর।
4. Axoneme Formation
- এই ধাপে axoneme গঠন হয় বিভিন্ন molecular motors এবং associated proteins-এর সাহায্যে।
- এখানে tubulin protein subunits একত্রিত হয় distal growing ends-এ, যেটিকে বলে intracellular route।
5. Extracellular Route
- এই পথে basal body আগে থেকেই apical membrane-এ উপস্থিত থাকে, এবং তারপর axoneme বৃদ্ধি পেতে থাকে ও প্রোটিন জমা হয়।
6. Stabilization
- গঠিত cilia-কে স্থায়িত্ব (stabilize) দিতে tubulin proteins-এর উপর বিভিন্ন post-translational modifications যেমন:
- • Acetylation
- • Detyrosination
- করা হয়।
7. Protein Transport
- Cilia-র গঠনে প্রয়োজনীয় সব proteins তৈরি হয় cytoplasm-এ এবং এগুলো intraflagellar transport (IFT) এর মাধ্যমে cilia-তে পৌঁছে যায়।
8. Maintenance
- Cilium গঠনের পরও নতুন tubulin proteins এতে যুক্ত হতে থাকে।
- তবে এর দৈর্ঘ্য (length) অপরিবর্তিত থাকে কারণ পুরনো tubulin ধীরে ধীরে ভেঙে যায় (degrade হয়)।
⚠️ Regulation (নিয়ন্ত্রণ)
Ciliogenesis প্রক্রিয়ার প্রতিটি ধাপ অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত। যেকোনো ব্যাঘাত (disturbance) এই প্রক্রিয়ায় cilia-র গঠন ও motility-তে সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে।
Types of Cilia (সিলিয়ার প্রকারভেদ)
🌟 1. Primary Cilia (প্রাইমারি সিলিয়া)
Primary cilia হল একক (solitary), non-motile বা অচল ধরণের cilia, যা বেশিরভাগ স্তন্যপায়ী প্রাণীর (mammalian) কোষে দেখা যায়। এটি polarized এবং differentiated cells-এর apical surface (উপরের পৃষ্ঠ) থেকে প্রসারিত হয়।
🧬 Primary Cilia-এর বৈশিষ্ট্য (Characteristics)
- একটি বিশেষ অঙ্গানু (specialized organelle):
Primary cilia কে একটি স্বতন্ত্র cell organelle হিসেবে ধরা হয়, যেমন mitochondria, endoplasmic reticulum, ও Golgi apparatus। - গঠনগত ভিন্নতা (Structural difference):
- • এর axoneme-এ থাকে 9+0 microtubule arrangement
- • অর্থাৎ, চারপাশে 9 doublets থাকলেও মাঝখানে কোনো central singlet microtubules থাকে না।
- • এই central pair-এর অভাবই motility-র অনুপস্থিতির কারণ।
- Anchoring:
Primary cilia একটি basal body দ্বারা কোষে সংযুক্ত থাকে, যা centriole থেকে উৎপন্ন হয়।
📜 আবিষ্কার ও নামকরণ (Discovery & Naming)
- প্রথম আবিষ্কার করেন Zimmerman (1898 সালে)
- "Primary cilia" নামটি দেন Sergei Sorokin (1968 সালে)
💡 Primary Cilia-এর কার্যকলাপ (Functions)
🔹 তিনটি Hypothesis আছে:
- এটি একটি vestigial organelle, যা পূর্বপুরুষদের motile cilia থেকে উত্তরাধিকারসূত্রে এসেছে।
- এটি cell cycle control-এর জন্য অপরিহার্য।
- এটি একটি sensory organelle, যা পরিবেশ থেকে সংকেত (signals) গ্রহণ করে।
🔹 Signal Reception & Transmission:
- Primary cilia পরিবেশ থেকে সংকেত গ্রহণ করে এবং সেটিকে signaling cascades-এ রূপান্তর করে।
- এই প্রক্রিয়া শুরু হয় ciliary compartment-এ এবং এরপর তা কোষদেহে (cell body) পৌঁছায়।
🔹 Ciliary Membrane এর উপাদান:
- এতে থাকে বিভিন্ন ধরনের receptors, ion channels, এবং signaling proteins, যেগুলো ভিন্ন ভিন্ন কোষে ভিন্নভাবে কাজ করে।
🧫 কোথায় পাওয়া যায় (Location in Body)
Primary cilia বিভিন্ন ধরনের কোষে পাওয়া যায় যেমন:
- Stem cells
- Epithelial cells
- Endothelial cells
- Connective tissue cells
- Muscle cells
⚠️ Ciliopathies (সিলিওপ্যাথি)
যদি primary cilia-র গঠন বা কার্যকারিতায় গণ্ডগোল হয়, তাহলে ciliopathies নামে পরিচিত রোগসমূহ দেখা দিতে পারে।
এর মধ্যে কিছু উদাহরণ:
- Bardet-Biedl syndrome
- Oral-facial-digital syndrome
🌀 2. Motile Cilia (মোটাইল সিলিয়া)
Motile cilia বা moving cilia হলো চলনক্ষম cilia, যেগুলো মূলত জীবদেহ বা কোনো পদার্থকে চলাচল করাতে সাহায্য করে。
📍 কোথায় পাওয়া যায় (Location)
এগুলি বিশেষভাবে থাকে:
- Airways (শ্বাসনালী)
- Paranasal sinuses (নাকের আশেপাশের সাইনাস)
- Oviduct (ডিম্বনালী)
- Ventricular system of the brain (মস্তিষ্কের ভেন্ট্রিকল সিস্টেম)
📊 সংখ্যা ও গতি (Number & Movement)
- Motile cilia সাধারণত অনেকগুলো একসাথে থাকে।
- এগুলোর গতি coordinated beating-এর মাধ্যমে ঘটে, এবং চলনের ধরন হতে পারে:
- • Pendulous (দুলে চলা)
- • Unciform (আঁকাবাঁকা)
- • Infundibuliform (চুঙ্গা-আকৃতি)
- • Undulant (তরঙ্গময়)
🔬 গঠন (Structure)
- Axoneme-এ থাকে 9+2 arrangement:
- • চারপাশে ৯টি microtubule doublets
- • মাঝখানে ২টি singlet microtubules
- প্রতিটি doublet:
- • একটি সম্পূর্ণ A tubule (13 protofilaments)
- • একটি অসম্পূর্ণ B tubule (10 protofilaments)
- Doublets গুলো nexin bridges দ্বারা সংযুক্ত, যা bending motion ঘটায়।
- Radial spokes দ্বারা doublets গুলো central apparatus-এর সঙ্গে যুক্ত।
💧 Movement Regulation:
- মোটাইল সিলিয়ার গতি periciliary fluid-এর উপযুক্ত মাত্রার উপর নির্ভর করে।
- এই ciliary membrane-এ থাকে sodium channels, যেগুলো চারপাশের তরলের স্তর শনাক্ত করে এবং সেই অনুযায়ী গতি নিয়ন্ত্রণ করে।
🌱 3. Nodal Cilia (নোডাল সিলিয়া)
Nodal cilia হল এমন একধরনের চলনক্ষম সিলিয়া, যেগুলো শুধুমাত্র ভ্রূণের প্রাথমিক স্তরে (early embryonic stage) উপস্থিত থাকে।
🔬 গঠন (Structure)
- Axoneme গঠনে থাকে 9+0 arrangement (9টি peripheral doublets, কিন্তু কেন্দ্রীয় 2টি নেই)
- কিন্তু primary cilia থেকে আলাদা কারণ এতে থাকে dynein arms, যা movement ও spinning-এর জন্য গুরুত্বপূর্ণ।
🔁 গতি (Movement)
- এগুলো clockwise direction-এ ঘোরে, ফলে extraembryonic fluid ভ্রূণের চারপাশে ঘুরে।
📍 অবস্থান (Location)
- গ্যাস্ট্রুলা পর্যায়ের ভ্রূণে node বা embryonic organizer-এর কোষে দেখা যায়।
🎯 কার্যকলাপ (Functions)
- Left-right asymmetry determination বা শরীরের বাঁ/ডান দিক নির্ধারণে গুরুত্বপূর্ণ।
- চারপাশের liquid matrix-এর চলাচল নিয়ন্ত্রণ করে।
🧭 পরিপার্শ্বিক সিলিয়া:
- Nodal cilia সাধারণত primary cilia দ্বারা ঘেরা থাকে, যারা চারপাশের sensory signal reception-এর কাজ করে।
🌟 সিলিয়ার কাজ (Functions of Cilia)
সিলিয়ার কাজ জীবের ধরন, সেল টাইপ এবং cilia-এর ধরন অনুযায়ী ভিন্ন হতে পারে। নিচে কিছু গুরুত্বপূর্ণ কাজ তুলে ধরা হলো:
🧬 1. Locomotion (চলাচল)
- Phylum Ciliophora-এর protozoans (যেমন: Paramecium)-এ, cilia হলো প্রধান locomotory organ (চলাচলের অঙ্গ)।
- এরা পরিবেশের পরিবর্তনের প্রতিক্রিয়ায় অথবা extracellular fluid চলাতে cilia ব্যবহার করে।
🧹 2. Cleaning Function (পরিষ্কার রাখার কাজ)
- অনেক জীব cilia-এর rhythmic movement ব্যবহার করে অনাকাঙ্ক্ষিত কণা, অণুজীব, ও mucus পরিষ্কার করে রোগ প্রতিরোধ করে।
🌬️ 3. Substance Movement in Humans (মানুষের দেহে পদার্থ চলাচল)
- Motile cilia:
- • Oviduct-এ ovum চলাচলে সাহায্য করে।
- • Respiratory tract-এ dust particles বা ধূলিকণার অপসারণ করে।
🔄 4. Cell Cycle Regulation ও Organ Development
- কিছু cilia, বিশেষ করে primary cilia, কোষ বিভাজন (cell cycle) ও অঙ্গ গঠনের (organ development) নিয়ন্ত্রণে ভূমিকা রাখে।
👃 5. Sensory Function (সংবেদী কাজ)
- Nonmotile cilia বা primary cilia-তে থাকে বিভিন্ন receptors ও proteins:
- • Kidney-তে: urine flow অনুধাবনে সাহায্য করে।
- • Retina-তে: photoreception (আলো উপলব্ধি) করে।
🦠 6. Virulence in Pathogens (রোগজীবাণুর ক্ষেত্রে প্রভাব)
- কিছু pathogenic organisms-এ cilia একটি virulence factor, যা তাদের কোষের পৃষ্ঠে colonize করতে সাহায্য করে।
📦 7. Secretion (স্রাব নির্গমন)
- কিছু প্রাণীতে cilia, vesicular ectosome (একধরনের স্রাবীয় ভেসিকল) নিঃসরণে সাহায্য করে।
📡 8. Signal Transduction (সংকেত সংবহন)
- Cilia, বিশেষত primary cilia, বিভিন্ন signal transduction pathways-এ অংশ নেয়, যেমন:
- • Intracellular Ca²⁺ regulation (কোষের ভেতরের ক্যালসিয়াম নিয়ন্ত্রণ)
- • Planar cell polarity নিয়ন্ত্রণ
📌 টীকা (Note)
সঠিকভাবে কাজ করতে হলে সিলিয়ার গঠন ও নিয়ন্ত্রণ খুব গুরুত্বপূর্ণ। যদি ciliogenesis বা গঠনের কোনো পর্যায়ে সমস্যা হয়, তাহলে অনেক ciliopathies (যেমন: Bardet-Biedl syndrome) দেখা দিতে পারে।
