Bacterial genome
ব্যাকটেরিয়াল জিনোমগুলি সাধারণত ইউক্যারিওটের জিনোমের তুলনায় প্রজাতির মধ্যে আকারে ছোট এবং কম বৈকল্পিক হয়। ব্যাকটেরিয়াল জিনোমের আকার প্রায় 130 কেবিপি থেকে 14 এমবিপি পর্যন্ত হতে পারে। একটি গবেষণায় 478টি ব্যাকটেরিয়াল জিনোম অন্তর্ভুক্ত ছিল, কিন্তু তা সীমাবদ্ধ ছিল না, এই সিদ্ধান্তে উপনীত হয় যে জিনোমের আকার বাড়ার সাথে সাথে নন-ইউক্যারিওটদের তুলনায় ইউক্যারিওটগুলিতে জিনের সংখ্যা অসমভাবে ধীর হারে বৃদ্ধি পায়। এইভাবে, নন-কোডিং ডি. এন. এ-র অনুপাত জিনোম আকারের সাথে ব্যাকটেরিয়ার তুলনায় নন-ব্যাকটেরিয়ায় আরও দ্রুত বৃদ্ধি পায়। এটি এই সত্যের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যে বেশিরভাগ ইউক্যারিওটিক পারমাণবিক ডিএনএ অ-জিন কোডিং, যেখানে বেশিরভাগ প্রোকারিওটিক, ভাইরাল এবং অর্গানেলার জিন কোডিং করছে। এই মুহূর্তে আমাদের কাছে 50টি ভিন্ন ভিন্ন ব্যাকটেরিয়াল ফাইলা এবং 11টি ভিন্ন ভিন্ন আর্কিয়াল ফাইলা থেকে জিনোম সিকোয়েন্স রয়েছে। দ্বিতীয় প্রজন্মের সিকোয়েন্সিং থেকে অনেক খসড়া জিনোম পাওয়া গেছে (জেনব্যাঙ্কে ব্যাকটেরিয়ার জিনোমের প্রায় 90 শতাংশ বর্তমানে সম্পূর্ণ নয়); তৃতীয় প্রজন্মের সিকোয়েন্সিং শেষ পর্যন্ত কয়েক ঘন্টার মধ্যে একটি সম্পূর্ণ জিনোম তৈরি করতে পারে। জিনোম সিকোয়েন্স ব্যাকটেরিয়ার অনেক বৈচিত্র্য প্রকাশ করে। 2000 টিরও বেশি এসচেরিচিয়া কোলাই জিনোমের বিশ্লেষণে প্রায় 3100 জিন পরিবার এবং মোট প্রায় 89,000 বিভিন্ন জিন পরিবারের একটি ই. কোলাই কোর জিনোম প্রকাশিত হয়েছে। জিনোম সিকোয়েন্স দেখায় যে পরজীবী ব্যাকটেরিয়ার 500-1200 জিন থাকে, মুক্ত-জীবিত ব্যাকটেরিয়ার 1500-7500 জিন থাকে এবং আর্কিয়ার 1500-2700 জিন থাকে। কোল এবং অন্যান্যদের দ্বারা একটি আকর্ষণীয় আবিষ্কার। লেপ্রোসি ব্যাসিলাসকে পূর্বপুরুষের ব্যাকটেরিয়ার সাথে তুলনা করার সময় প্রচুর পরিমাণে জিন ক্ষয়ের বর্ণনা দেওয়া হয়েছিল। তারপর থেকে গবেষণায় দেখা গেছে যে বেশ কয়েকটি ব্যাকটেরিয়ার জিনোমের আকার তাদের পূর্বপুরুষদের তুলনায় ছোট। বছরের পর বছর ধরে, গবেষকরা ব্যাকটেরিয়ার জিনোম ক্ষয়ের সাধারণ প্রবণতা এবং ব্যাকটেরিয়ার জিনোমের তুলনামূলকভাবে ছোট আকার ব্যাখ্যা করার জন্য বেশ কয়েকটি তত্ত্বের প্রস্তাব দিয়েছেন। জোরালো প্রমাণ ইঙ্গিত দেয় যে ব্যাকটেরিয়ার জিনোমের আপাত অবক্ষয় একটি মুছে ফেলার পক্ষপাতের কারণে হয়। পদ্ধতি এবং কৌশল 2014 সালের হিসাবে, 30,000 এরও বেশি ক্রমযুক্ত ব্যাকটেরিয়াল জিনোম সর্বজনীনভাবে উপলব্ধ এবং হাজার হাজার মেটাজেনম প্রকল্প রয়েছে। জিনোমিক এনসাইক্লোপিডিয়া অফ ব্যাকটেরিয়া অ্যান্ড আর্কিয়া (জিইবিএ)-এর মতো প্রকল্পগুলি আরও জিনোম যুক্ত করতে চায়। একক জিনের তুলনা এখন আরও সাধারণ পদ্ধতিতে প্রতিস্থাপন করা হচ্ছে। এই পদ্ধতিগুলির ফলে জিনগত সম্পর্কের উপর নতুন দৃষ্টিভঙ্গি তৈরি হয়েছে যা আগে কেবল অনুমান করা হয়েছিল। ব্যাকটেরিয়াল জিনোম সিকোয়েন্সিংয়ের দ্বিতীয় দশকে একটি উল্লেখযোগ্য অর্জন ছিল মেটাজেনমিক তথ্যের উৎপাদন, যা একটি নমুনায় উপস্থিত সমস্ত ডিএনএকে অন্তর্ভুক্ত করে। এর আগে, মাত্র দুটি মেটাজেনমিক প্রকল্প প্রকাশিত হয়েছিল। ব্যাকটেরিয়াল জিনোম ব্যাকটেরিয়া দুটি গুরুত্বপূর্ণ উপায়ে ইউক্যারিওট থেকে আলাদা একটি কম্প্যাক্ট জিনোম স্থাপত্য ধারণ করেঃ ব্যাকটেরিয়া জিনোমের আকার এবং জিনোমের কার্যকরী জিনের সংখ্যার মধ্যে একটি শক্তিশালী সম্পর্ক দেখায় এবং সেই জিনগুলি অপেরনে গঠিত হয়। ইউক্যারিওটিক জিনোমের (বিশেষত বহুকোষী ইউক্যারিওটস) তুলনায় ব্যাকটেরিয়াল জিনোমের আপেক্ষিক ঘনত্বের প্রধান কারণ হল আন্তঃজেনিক অঞ্চল এবং ইন্ট্রন আকারে ননকোডিং ডিএনএর উপস্থিতি। কিছু উল্লেখযোগ্য ব্যতিক্রমের মধ্যে রয়েছে সম্প্রতি গঠিত প্যাথোজেনিক ব্যাকটেরিয়া। এটি প্রাথমিকভাবে কোল এট আল-এর একটি গবেষণায় বর্ণনা করা হয়েছিল। যেখানে মাইকোব্যাকটেরিয়াম লেপ্রেতে তার মুক্ত-জীবিত পূর্বপুরুষদের তুলনায় কার্যকরী জিনের (~40%) সিউডোজেনের শতাংশ উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি বলে আবিষ্কৃত হয়েছিল। উপরন্তু, ব্যাকটেরিয়ার প্রজাতির মধ্যে, জীবনের অন্যান্য প্রধান গোষ্ঠীর জিনোমের আকারের তুলনায় জিনোমের আকারে তুলনামূলকভাবে সামান্য বৈচিত্র্য রয়েছে। ইউক্যারিওটিক প্রজাতির কার্যকরী জিনের সংখ্যা বিবেচনা করার সময় জিনোমের আকারের প্রাসঙ্গিকতা খুব কম। ব্যাকটেরিয়ায়, তবে, জিনের সংখ্যা এবং জিনোমের আকারের মধ্যে দৃঢ় সম্পর্ক ব্যাকটেরিয়ার জিনোমের আকারকে গবেষণা এবং আলোচনার জন্য একটি আকর্ষণীয় বিষয় করে তোলে। ব্যাকটেরিয়ার বিবর্তনের সাধারণ প্রবণতা ইঙ্গিত দেয় যে ব্যাকটেরিয়া মুক্ত-জীবিত জীব হিসাবে শুরু হয়েছিল। বিবর্তনীয় পথগুলি কিছু ব্যাকটেরিয়াকে প্যাথোজেন এবং সিম্বিয়ন্টে পরিণত করে। ব্যাকটেরিয়ার জীবনধারা তাদের নিজ নিজ জিনোমের আকারে একটি অবিচ্ছেদ্য ভূমিকা পালন করে। তিন ধরনের ব্যাকটেরিয়ার মধ্যে মুক্ত-জীবিত ব্যাকটেরিয়ার বৃহত্তম জিনোম রয়েছে; তবে, সম্প্রতি প্যাথোজেনিসিটি অর্জন করা ব্যাকটেরিয়ার তুলনায় তাদের সিউডোজেন কম রয়েছে। ফ্যাকাল্টেটিভ এবং সম্প্রতি বিবর্তিত প্যাথোজেনিক ব্যাকটেরিয়া মুক্ত-জীবিত ব্যাকটেরিয়ার তুলনায় একটি ছোট জিনোম আকার প্রদর্শন করে, তবুও তাদের অন্য যে কোনও ধরনের ব্যাকটেরিয়ার তুলনায় বেশি সিউডোজেন রয়েছে। অবলিগেট ব্যাকটেরিয়াল সিম্বিয়ন্ট বা প্যাথোজেনগুলির তিনটি গ্রুপের মধ্যে সবচেয়ে ছোট জিনোম এবং সবচেয়ে কম সিউডোজেন রয়েছে। ব্যাকটেরিয়ার জীবন-শৈলী এবং জিনোমের আকারের মধ্যে সম্পর্ক ব্যাকটেরিয়ার জিনোম বিবর্তনের প্রক্রিয়া সম্পর্কে প্রশ্ন উত্থাপন করে। গবেষকরা ব্যাকটেরিয়ার মধ্যে জিনোম আকারের বিবর্তনের নিদর্শনগুলি ব্যাখ্যা করার জন্য বেশ কয়েকটি তত্ত্ব তৈরি করেছেন। জিনোমের তুলনা এবং ফাইলোজেনি যেহেতু একক-জিনের তুলনা মূলত জিনোমের তুলনার পথ দেখিয়েছে, ব্যাকটেরিয়াল জিনোমের ফাইলোজেনি নির্ভুলতার ক্ষেত্রে উন্নতি করেছে। গড় নিউক্লিওটাইড আইডেন্টিটি (এএনআই) পদ্ধতিটি প্রায় 10,000 বিপি অঞ্চলের সুবিধা নিয়ে পুরো জিনোমের মধ্যে জিনগত দূরত্বের পরিমাণ নির্ধারণ করে। একটি বংশের জিনোম থেকে পর্যাপ্ত তথ্যের সাহায্যে, অ্যালগরিদমগুলি প্রজাতিকে শ্রেণীবদ্ধ করার জন্য কার্যকর করা হয়। এটি 2013 সালে সিউডোমোনাস অ্যাভেলানি প্রজাতির জন্য এবং 2020 সাল থেকে সমস্ত ক্রমযুক্ত ব্যাকটেরিয়া এবং আর্কিয়ার জন্য করা হয়েছে। ব্যাকটেরিয়ার জিনোম সম্পর্কে তথ্য বের করার জন্য, ব্যাকটেরিয়ার বিভিন্ন প্রজাতির জন্য মূল এবং প্যান-জিনোমের আকার মূল্যায়ন করা হয়েছে। 2012 সালে মূল জিন পরিবারের সংখ্যা ছিল প্রায় 3000। যাইহোক, 2015 সালের মধ্যে, উপলব্ধ জিনোমের দশগুণেরও বেশি বৃদ্ধি সহ, প্যান-জিনোমও বৃদ্ধি পেয়েছে। যোগ করা জিনোমের সংখ্যা এবং প্যান-জিনোমের বৃদ্ধির মধ্যে মোটামুটি একটি ইতিবাচক সম্পর্ক রয়েছে। অন্যদিকে, মূল জিনোমটি 2012 সাল থেকে স্থির রয়েছে। বর্তমানে, ই. কোলাই প্যান-জিনোম প্রায় 90,000 জিন পরিবার নিয়ে গঠিত। এর মধ্যে প্রায় এক-তৃতীয়াংশ শুধুমাত্র একটি জিনোমে বিদ্যমান। তবে, এগুলির মধ্যে অনেকগুলি নিছক জিন খণ্ড এবং কলিং ত্রুটির ফলাফল। তবুও, ই. কোলাই-তে সম্ভবত 60,000-এরও বেশি অনন্য জিন পরিবার রয়েছে। ব্যাকটেরিয়ার জিনোম বিবর্তনের তত্ত্ব ব্যাকটেরিয়া প্রচুর পরিমাণে জিন হারায় কারণ তারা মুক্ত-জীবন্ত বা অনুষদগতভাবে পরজীবী জীবনচক্র থেকে স্থায়ী পোষক-নির্ভর জীবনে রূপান্তরিত হয়। ব্যাকটেরিয়ার জিনোম আকারের স্কেলের নীচের প্রান্তে রয়েছে মাইকোপ্লাজমা এবং সম্পর্কিত ব্যাকটেরিয়া। প্রাথমিক আণবিক ফাইলোজেনেটিক গবেষণায় দেখা গেছে যে মাইকোপ্লাজমা একটি বিবর্তনীয় উদ্ভূত অবস্থার প্রতিনিধিত্ব করে, যা পূর্ববর্তী অনুমানের বিপরীতে। উপরন্তু, এটি এখন জানা যায় যে মাইকোপ্লাজমা বাধ্যতামূলকভাবে হোস্ট-সম্পর্কিত ব্যাকটেরিয়ায় জিনোম সঙ্কুচিত হওয়ার একটি উদাহরণ মাত্র। অন্যান্য উদাহরণ হল রিকেটসিয়া, বুচনেরা অ্যাফিডিকোলা এবং বোরেলিয়া বার্গডর্ফেরি। এই ধরনের প্রজাতির জিনোমের ছোট আকার নির্দিষ্ট কিছু বিশেষত্বের সঙ্গে যুক্ত, যেমন পলিপেপটাইড ক্রমের দ্রুত বিবর্তন এবং জিনোমে কম জিসি উপাদান। সম্পর্কহীন ব্যাকটেরিয়ায় এই গুণাবলীর সমন্বিত বিবর্তন থেকে বোঝা যায় যে হোস্টের সাথে একটি বাধ্যতামূলক সংযোগ জিনোম হ্রাসকে উৎসাহিত করে। যেহেতু সম্পূর্ণরূপে ক্রমযুক্ত প্রায় সমস্ত ব্যাকটেরিয়া জিনোমের 80 শতাংশেরও বেশি অক্ষত ও. আর. এফ নিয়ে গঠিত এবং জিনের দৈর্ঘ্য প্রতি জিনে প্রায় 1 কেবি স্থির থাকে, এটি অনুমান করা হয় যে ছোট জিনোমের খুব কম বিপাকীয় ক্ষমতা রয়েছে। মুক্ত-জীবন্ত ব্যাকটেরিয়া, যেমন ই. কোলাই, সালমোনেলা প্রজাতি বা ব্যাসিলাস প্রজাতির ডিএনএতে সাধারণত 1500 থেকে 6000 প্রোটিন থাকে, বাধ্যতামূলকভাবে প্যাথোজেনিক ব্যাকটেরিয়ায় প্রায়শই 500 থেকে 1000 প্রোটিন থাকে। একটি সম্ভাব্য ব্যাখ্যা হল যে হ্রাসপ্রাপ্ত জিনোমগুলি কোষের বৃদ্ধি এবং প্রতিলিপি সম্পর্কিত গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়াগুলির জন্য প্রয়োজনীয় জিনগুলি বজায় রাখে, সেই জিনগুলি ছাড়াও যা ব্যাকটেরিয়ার পরিবেশগত কুলুঙ্গিতে বেঁচে থাকার জন্য প্রয়োজনীয়। তবে, সিকোয়েন্স ডেটা এই অনুমানের বিরোধিতা করে। ইউব্যাকটেরিয়ার মধ্যে সর্বজনীন অর্থোলগের সেট প্রতিটি জিনোমের মাত্র 15 শতাংশ নিয়ে গঠিত। সুতরাং, প্রতিটি বংশ হ্রাসকৃত আকারের জন্য একটি ভিন্ন বিবর্তনীয় পথ গ্রহণ করেছে। যেহেতু সর্বজনীন কোষীয় প্রক্রিয়াগুলির জন্য 80 টিরও বেশি জিনের প্রয়োজন হয়, তাই জিনের বৈচিত্র্য বোঝায় যে নন-হোমোলোগাস জিনের শোষণের মাধ্যমে একই কাজ অর্জন করা যেতে পারে। পোষক-নির্ভর ব্যাকটেরিয়া পোষকের সাইটোপ্লাজম বা টিস্যু থেকে বিপাকের জন্য প্রয়োজনীয় অনেক যৌগ সুরক্ষিত করতে সক্ষম। পরিবর্তে, তারা তাদের নিজস্ব জৈব সংশ্লেষিত পথ এবং সংশ্লিষ্ট জিনগুলি ত্যাগ করতে পারে। এই অপসারণ অনেক নির্দিষ্ট জিন ক্ষতির ব্যাখ্যা করে। উদাহরণস্বরূপ, রিকেটসিয়া প্রজাতি, যা তার পোষক থেকে নির্দিষ্ট শক্তি স্তরের উপর নির্ভর করে, তার অনেক স্থানীয় শক্তি বিপাক জিন হারিয়েছে। একইভাবে, বেশিরভাগ ছোট জিনোম তাদের অ্যামিনো অ্যাসিড জৈব সংশ্লেষণকারী জিন হারিয়ে ফেলেছে, কারণ এগুলি পরিবর্তে পোষকের মধ্যে পাওয়া যায়। একটি ব্যতিক্রম হল বুকনেরা, যা এফিডের বাধ্যতামূলক মাতৃসংক্রান্ত প্রতীক। এটি গুরুত্বপূর্ণ অ্যামিনো অ্যাসিডের জৈব সংশ্লেষণের জন্য 54 টি জিন ধরে রাখে, তবে হোস্ট সংশ্লেষিত করতে পারে এমন অ্যামিনো অ্যাসিডের জন্য আর পথ নেই। নিউক্লিওটাইড জৈব সংশ্লেষণের পথ অনেক হ্রাসপ্রাপ্ত জিনোম থেকে চলে গেছে। কুলুঙ্গি অভিযোজনের মাধ্যমে বিবর্তিত হওয়া অ্যানাবলিক পথগুলি নির্দিষ্ট জিনোমে থেকে যায়। অব্যবহৃত জিনগুলি শেষ পর্যন্ত অপসারণ করা হয় এই অনুমানটি ব্যাখ্যা করে না যে কেন অপসারিত জিনগুলির মধ্যে অনেকগুলি বাধ্যতামূলক প্যাথোজেনগুলিতে সহায়ক থাকবে। উদাহরণস্বরূপ, প্রতিলিপি, প্রতিলিপি এবং অনুবাদ সহ সর্বজনীন কোষীয় প্রক্রিয়াগুলির সাথে জড়িত পণ্যগুলির জন্য অনেকগুলি বাদ দেওয়া জিন কোড। এমনকি ডিএনএ পুনর্মিলন এবং মেরামতকে সমর্থনকারী জিনগুলিও প্রতিটি ছোট জিনোম থেকে মুছে ফেলা হয়। উপরন্তু, ছোট জিনোমে কম টিআরএনএ থাকে, যা বেশ কয়েকটি অ্যামিনো অ্যাসিডের জন্য একটি ব্যবহার করে। সুতরাং, একাধিক কোডন সহ একটি একক কোডন জোড়া, যা সম্ভবত সর্বোত্তমের চেয়ে কম অনুবাদ যন্ত্রপাতি উৎপাদন করে। এটি অজানা যে কেন বাধ্যতামূলক আন্তঃকোষীয় প্যাথোজেনগুলি কম টিআরএনএ এবং কম ডিএনএ মেরামতের এনজাইম ধরে রেখে উপকৃত হবে। বিবেচনা করার মতো আরেকটি বিষয় হল জনসংখ্যার পরিবর্তন যা বাধ্যতামূলকভাবে প্যাথোজেনিক জীবনের দিকে বিবর্তনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। জীবনযাত্রায় এই ধরনের পরিবর্তনের ফলে প্রায়শই একটি বংশের জিনগত জনসংখ্যার আকার হ্রাস পায়, কারণ সেখানে সীমিত সংখ্যক পোষক থাকে। এই জিনগত প্রবণতার ফলে মিউটেশন স্থির হতে পারে যা অন্যথায় উপকারী জিনগুলিকে নিষ্ক্রিয় করে দেয়, অথবা অন্যথায় জিন পণ্যগুলির দক্ষতা হ্রাস করতে পারে। অতএব, কেবল অকেজো জিনই হারিয়ে যাবে না (কারণ ব্যাকটেরিয়া হোস্ট নির্ভরতায় স্থির হয়ে যাওয়ার পরে মিউটেশনগুলি তাদের ব্যাহত করে), তবে জেনেটিক ড্রিফ্ট অকার্যকর পরিশোধন নির্বাচনকে প্রয়োগ করলে উপকারী জিনও হারিয়ে যেতে পারে। সর্বজনীনভাবে রক্ষণাবেক্ষণ করা জিনের সংখ্যা ছোট এবং স্বাধীন কোষীয় বৃদ্ধি এবং প্রতিলিপির জন্য অপর্যাপ্ত, যাতে ছোট জিনোম প্রজাতিগুলিকে বিভিন্ন জিনের মাধ্যমে এই ধরনের কৃতিত্ব অর্জন করতে হয়। এটি আংশিকভাবে ননঅর্থোলোগাস জিন স্থানচ্যুতির মাধ্যমে করা হয়। অর্থাৎ, একটি জিনের ভূমিকা অন্য একটি জিন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয় যা একই কার্যকারিতা অর্জন করে। পূর্বপুরুষ, বৃহত্তর জিনোমের মধ্যে অপ্রতুলতা দূর করা হয়। বংশধরের ছোট জিনোমের পরিমাণ নির্ভর করে জিনোম হ্রাসের প্রাথমিক পর্যায়ে ঘটে যাওয়া ক্রোমোসোমাল মুছে ফেলার বিষয়বস্তুর উপর। এম. জেনিটালিয়ামের খুব ছোট জিনোমে ডিসপেনসেবল জিন রয়েছে। একটি গবেষণায় যেখানে এই জীবের একক জিনগুলি ট্রান্সপোসন-মধ্যস্থ মিউটেজেনেসিস ব্যবহার করে নিষ্ক্রিয় করা হয়েছিল, তার 484 টি ওআরজির মধ্যে কমপক্ষে 129 টি বৃদ্ধির জন্য প্রয়োজন ছিল না। তাই এম. জেনিটালিয়ামের তুলনায় অনেক ছোট জিনোম সম্ভব। দ্বিগুণ সময় একটি তত্ত্ব ভবিষ্যদ্বাণী করে যে দ্রুত প্রতিলিপি নিশ্চিত করার জন্য জিনোমের আকারের উপর নির্বাচিত চাপের কারণে ব্যাকটেরিয়ার জিনোম ছোট হয়। তত্ত্বটি যৌক্তিক ভিত্তির উপর ভিত্তি করে যে ছোট ব্যাকটেরিয়া জিনোমের প্রতিলিপি তৈরি করতে কম সময় লাগবে। পরবর্তীকালে, উন্নত ফিটনেসের কারণে ছোট জিনোমগুলি অগ্রাধিকারের ভিত্তিতে নির্বাচন করা হবে। মীরা ও অন্যান্যদের দ্বারা করা একটি গবেষণা। জিনোমের আকার এবং দ্বিগুণ হওয়ার সময়ের মধ্যে খুব কম বা কোনও সম্পর্ক নেই। তথ্য ইঙ্গিত করে যে, ছোট আকারের ব্যাকটেরিয়ার জিনোমের জন্য নির্বাচন উপযুক্ত ব্যাখ্যা নয়। তবুও, অনেক গবেষক বিশ্বাস করেন যে জিনোমের ছোট আকার বজায় রাখার জন্য ব্যাকটেরিয়ার উপর কিছু নির্বাচিত চাপ রয়েছে। অপসারণমূলক পক্ষপাত নির্বাচন বিবর্তনের সাথে জড়িত একটি প্রক্রিয়া মাত্র। আরও দুটি প্রধান প্রক্রিয়া (মিউটেশন এবং জেনেটিক ড্রিফ্ট) বিভিন্ন ধরনের ব্যাকটেরিয়ার জিনোমের আকারের জন্য দায়ী হতে পারে। মীরা ও অন্যান্যদের দ্বারা করা একটি গবেষণা। ব্যাকটেরিয়াল সিউডোজেনে সন্নিবেশ এবং মুছে ফেলার আকার পরীক্ষা করা হয়েছে। ফলাফলগুলি ইঙ্গিত করে যে জিন স্থানান্তর বা জিন প্রতিলিপির অনুপস্থিতিতে ব্যাকটেরিয়ায় সন্নিবেশের চেয়ে মিউটেশনাল মুছে ফেলার প্রবণতা বেশি থাকে। অনুভূমিক বা পার্শ্বীয় জিন স্থানান্তর এবং জিন অনুলিপি দ্বারা সৃষ্ট সন্নিবেশগুলি প্রচুর পরিমাণে জিনগত উপাদান স্থানান্তরের সাথে জড়িত। এই প্রক্রিয়াগুলির অভাব ধরে নিলে, নির্বাচিত সীমাবদ্ধতার অভাবে জিনোমের আকার হ্রাস পাওয়ার প্রবণতা থাকবে। মুক্ত-জীবন্ত ব্যাকটেরিয়া, অনুষদগত এবং সম্প্রতি উদ্ভূত পরজীবী এবং বাধ্যতামূলক পরজীবী এবং প্রতীকগুলির সংশ্লিষ্ট জিনোম আকারে একটি অপসারণমূলক পক্ষপাতের প্রমাণ উপস্থিত রয়েছে। মুক্ত-জীবন্ত ব্যাকটেরিয়ার জনসংখ্যার আকার বড় হয় এবং জিন স্থানান্তরের জন্য আরও বেশি সুযোগ থাকে। এইভাবে, নির্বাচন কার্যকরভাবে মুক্ত-জীবিত ব্যাকটেরিয়ার উপর কাজ করতে পারে ক্ষতিকারক ক্রমগুলি অপসারণ করতে যার ফলে তুলনামূলকভাবে কম সংখ্যক সিউডোজিন তৈরি হয়। ক্রমাগত, আরও নির্বাচিত চাপ স্পষ্ট কারণ মুক্ত-জীবন্ত ব্যাকটেরিয়াকে অবশ্যই একটি পোষক থেকে স্বাধীনভাবে সমস্ত জিন-পণ্য তৈরি করতে হবে। যেহেতু জিন স্থানান্তরের যথেষ্ট সুযোগ রয়েছে এবং সামান্য ক্ষতিকারক অপসারণের বিরুদ্ধেও নির্বাচনী চাপ রয়েছে, তাই এটি স্বজ্ঞাত যে মুক্ত-জীবিত ব্যাকটেরিয়ায় সমস্ত ব্যাকটেরিয়া প্রকারের বৃহত্তম ব্যাকটেরিয়া জিনোম থাকা উচিত। সম্প্রতি গঠিত পরজীবীগুলি গুরুতর প্রতিবন্ধকতার মধ্য দিয়ে যায় এবং জিন পণ্য সরবরাহের জন্য পোষক পরিবেশের উপর নির্ভর করতে পারে। যেমন, সম্প্রতি গঠিত এবং অনুষদগত পরজীবীর মধ্যে, মুছে ফেলার বিরুদ্ধে নির্বাচিত চাপের অভাবের কারণে সিউডোজেন এবং ট্রান্সপোজেবল উপাদানগুলির একটি সংগ্রহ রয়েছে। জনসংখ্যার বাধাগুলি জিন স্থানান্তর হ্রাস করে এবং যেমন, মুছে ফেলার পক্ষপাত পরজীবী ব্যাকটেরিয়ায় জিনোমের আকার হ্রাস নিশ্চিত করে। মুছে ফেলার পক্ষপাতের দীর্ঘায়িত প্রভাবের কারণে বাধ্যতামূলক পরজীবী এবং প্রতীকগুলির জিনোমের আকার সবচেয়ে ছোট। যে পরজীবীগুলি নির্দিষ্ট স্থান দখল করতে বিবর্তিত হয়েছে তারা খুব বেশি নির্বাচনী চাপের সম্মুখীন হয় না। এইভাবে, জিনগত প্রবাহ কুলুঙ্গি-নির্দিষ্ট ব্যাকটেরিয়ার বিবর্তনে আধিপত্য বিস্তার করে। মুছে ফেলার পক্ষপাতের বর্ধিত এক্সপোজার বেশিরভাগ অপ্রয়োজনীয় ক্রম অপসারণ নিশ্চিত করে। লক্ষণগুলি অত্যন্ত কম সংখ্যায় ঘটে এবং যে কোনও ব্যাকটেরিয়ার প্রকারের সবচেয়ে গুরুতর প্রতিবন্ধকতার মধ্য দিয়ে যায়। এন্ডোসিম্বায়োটিক ব্যাকটেরিয়ার জন্য জিন স্থানান্তরের প্রায় কোনও সুযোগ নেই এবং এইভাবে জিনোম সংকোচন চরম হতে পারে। সর্বকালের সবচেয়ে ছোট ব্যাকটেরিয়াল জিনোমগুলির মধ্যে একটি হল এন্ডোসিম্বিয়ন্ট কার্সনেলা রুডি। 160 কেবিপি-তে, কার্সনেলার জিনোম আজ অবধি পরীক্ষা করা জিনোমের সবচেয়ে সুশৃঙ্খল উদাহরণগুলির মধ্যে একটি। জিনোম হ্রাস আণবিক ফাইলোজেনেটিক্স প্রকাশ করেছে যে 2 এমবি-র কম জিনোম আকারের ব্যাকটেরিয়ার প্রতিটি ক্লেড অনেক বড় জিনোম সহ পূর্বপুরুষদের থেকে উদ্ভূত হয়েছিল, এইভাবে এই অনুমানকে অস্বীকার করে যে ব্যাকটেরিয়া ছোট-জিনোমেড পূর্বপুরুষদের ধারাবাহিক দ্বিগুণ দ্বারা বিবর্তিত হয়েছিল। নিলসন এট আল দ্বারা সম্পাদিত সাম্প্রতিক গবেষণা। বাধ্যতামূলক ব্যাকটেরিয়ার ব্যাকটেরিয়ার জিনোম হ্রাসের হার পরীক্ষা করা হয়েছে। এন্ডোসিম্বায়োটিক ব্যাকটেরিয়ার অবস্থার অনুকরণ করার জন্য জিন স্থানান্তর হ্রাস করার জন্য ব্যাকটেরিয়াগুলিকে ক্রমবর্ধমান পথে ঘন ঘন বাধা এবং ক্রমবর্ধমান কোষের প্রবর্তন করা হয়েছিল। তথ্যগুলি ভবিষ্যদ্বাণী করেছিল যে একদিনের প্রজন্মের সময় প্রদর্শনকারী ব্যাকটেরিয়া 50,000 বছরের (তুলনামূলকভাবে স্বল্প বিবর্তনীয় সময়কাল) মধ্যে প্রায় 1,000 কেবিপি হারায়। উপরন্তু, মিথাইল-নির্দেশিত ডিএনএ মিসম্যাচ মেরামত (এমএমআর) ব্যবস্থার জন্য প্রয়োজনীয় জিনগুলি মুছে ফেলার পরে, এটি দেখানো হয়েছিল যে ব্যাকটেরিয়ার জিনোমের আকার হ্রাসের হার 50 গুণ বৃদ্ধি পেয়েছে। এই ফলাফলগুলি ইঙ্গিত করে যে জিনোমের আকার হ্রাস তুলনামূলকভাবে দ্রুত ঘটতে পারে এবং নির্দিষ্ট জিনের ক্ষতি ব্যাকটেরিয়ার জিনোম সংকোচনের প্রক্রিয়াটিকে ত্বরান্বিত করতে পারে। এর অর্থ এই নয় যে সমস্ত ব্যাকটেরিয়ার জিনোম আকার এবং জটিলতায় হ্রাস পাচ্ছে। যদিও অনেক ধরনের ব্যাকটেরিয়া পূর্বপুরুষের অবস্থা থেকে জিনোমের আকারে হ্রাস পেয়েছে, তবুও প্রচুর সংখ্যক ব্যাকটেরিয়া রয়েছে যা পূর্বপুরুষের অবস্থার তুলনায় জিনোমের আকার বজায় রাখে বা বাড়ায়। মুক্ত-জীবন্ত ব্যাকটেরিয়া বিশাল জনসংখ্যার আকার, দ্রুত প্রজন্মের সময় এবং জিন স্থানান্তরের তুলনামূলকভাবে উচ্চ সম্ভাবনা অনুভব করে। মুছে ফেলার পক্ষপাত অপ্রয়োজনীয় ক্রমগুলি সরিয়ে ফেলার প্রবণতা থাকলেও, নির্বাচন মুক্ত-জীবিত ব্যাকটেরিয়ার মধ্যে উল্লেখযোগ্যভাবে কাজ করতে পারে যার ফলে নতুন জিন এবং প্রক্রিয়াগুলির বিবর্তন ঘটে। অনুভূমিক জিন স্থানান্তর ইউক্যারিওটের বিপরীতে, যা মূলত বিদ্যমান জিনগত তথ্যের পরিবর্তনের মাধ্যমে বিকশিত হয়, ব্যাকটেরিয়া জিনের অনুভূমিক স্থানান্তরের মাধ্যমে তাদের জিনগত বৈচিত্র্যের একটি বড় শতাংশ অর্জন করেছে। এটি বেশ গতিশীল জিনোম তৈরি করে, যেখানে ডিএনএ ক্রোমোজোমের মধ্যে প্রবেশ করা যায় এবং ক্রোমোজোম থেকে অপসারণ করা যায়। ব্যাকটেরিয়াগুলির বিপাকীয় বৈশিষ্ট্য, কোষীয় কাঠামো এবং জীবনযাত্রায় আরও বৈচিত্র্য রয়েছে যা কেবলমাত্র পয়েন্ট মিউটেশন দ্বারা হিসাব করা যায়। উদাহরণস্বরূপ, ই. কোলিকে সালমোনেলা এন্টেরিকা থেকে আলাদা করে এমন কোনও ফেনোটাইপিক বৈশিষ্ট্যকে বিন্দু রূপান্তরের জন্য দায়ী করা যায় না। বিপরীতে, প্রমাণ থেকে জানা যায় যে অনুভূমিক জিন স্থানান্তর অনেক ব্যাকটেরিয়ার বৈচিত্র্য এবং প্রজাতিকরণকে জোরদার করেছে। অনুভূমিক জিন স্থানান্তর প্রায়শই ডিএনএ সিকোয়েন্স তথ্যের মাধ্যমে সনাক্ত করা হয়। এই প্রক্রিয়া দ্বারা প্রাপ্ত ডিএনএ বিভাগগুলি প্রায়শই সম্পর্কিত প্রজাতির মধ্যে একটি সংকীর্ণ ফাইলোজেনেটিক বিতরণ প্রকাশ করে। উপরন্তু, এই অঞ্চলগুলি কখনও কখনও ট্যাক্সার জিনের সাথে অপ্রত্যাশিত স্তরের মিল প্রদর্শন করে যা বেশ ভিন্ন বলে মনে করা হয়। যদিও জিন তুলনা এবং ফাইলোজেনেটিক গবেষণা অনুভূমিক জিন স্থানান্তর তদন্তে সহায়ক, জিনের ডিএনএ সিকোয়েন্স একটি জিনোমের মধ্যে তাদের উৎপত্তি এবং পূর্বপুরুষদের আরও বেশি প্রকাশ করে। ব্যাকটেরিয়াল প্রজাতিগুলি সামগ্রিক জিসি সামগ্রীতে ব্যাপকভাবে পৃথক হয়, যদিও যে কোনও একটি প্রজাতির জিনোমের জিনগুলি বেস গঠন, কোডন ব্যবহারের নিদর্শন এবং ডাই-এবং ট্রাইনিউক্লিওটাইডের ফ্রিকোয়েন্সিগুলির ক্ষেত্রে মোটামুটি অভিন্ন। ফলস্বরূপ, পার্শ্বীয় স্থানান্তরের মাধ্যমে নতুন অর্জিত ক্রমগুলি তাদের বৈশিষ্ট্যগুলির মাধ্যমে চিহ্নিত করা যেতে পারে, যা দাতার হিসাবে রয়ে যায়। উদাহরণস্বরূপ, ই. কোলাই-তে উপস্থিত নয় এমন অনেক এস. এন্টেরিকা জিনের মূল গঠন রয়েছে যা সমগ্র ক্রোমোজোমের সামগ্রিক 52 শতাংশ জিসি সামগ্রীর থেকে পৃথক। এই প্রজাতির মধ্যে, কিছু বংশের ডি. এন. এ-র এক মেগাবেসের বেশি থাকে যা অন্যান্য বংশের মধ্যে উপস্থিত থাকে না। এই বংশ-নির্দিষ্ট ক্রমগুলির মূল রচনাগুলি বোঝায় যে এই ক্রমগুলির কমপক্ষে অর্ধেক পার্শ্বীয় স্থানান্তরের মাধ্যমে ধরা পড়েছিল। উপরন্তু, অনুভূমিকভাবে প্রাপ্ত জিনের সংলগ্ন অঞ্চলগুলিতে প্রায়শই স্থানান্তরযোগ্য উপাদানগুলির অবশিষ্টাংশ, প্লাজমিডগুলির স্থানান্তর উত্স বা ফেজ ইন্টিগ্রেজের পরিচিত সংযুক্তি স্থান থাকে। কিছু প্রজাতিতে, পার্শ্বীয়ভাবে স্থানান্তরিত জিনের একটি বড় অনুপাত প্লাজমিড-, ফেজ-, বা ট্রান্সপোসন-সম্পর্কিত ক্রম থেকে উদ্ভূত হয়। যদিও ক্রম-ভিত্তিক পদ্ধতিগুলি ব্যাকটেরিয়ায় অনুভূমিক জিন স্থানান্তরের প্রাদুর্ভাব প্রকাশ করে, তবে ফলাফলগুলি এই পদ্ধতির মাত্রাকে অবমূল্যায়ন করে, কারণ দাতাদের কাছ থেকে প্রাপ্ত ক্রমগুলি যার ক্রম বৈশিষ্ট্যগুলি প্রাপকের অনুরূপ তা সনাক্তকরণ এড়াতে পারে। সম্পূর্ণরূপে ক্রমযুক্ত জিনোমের তুলনা নিশ্চিত করে যে ব্যাকটেরিয়াল ক্রোমোজোমগুলি পূর্বপুরুষ এবং পার্শ্বীয়ভাবে অর্জিত ক্রমের সংমিশ্রণ। হাইপারথার্মোফিলিক ইউব্যাকটেরিয়া অ্যাকুইফেক্স আয়োলিকাস এবং থার্মোটোগা মেরিটিমা উভয়েরই অনেকগুলি জিন রয়েছে যা থার্মোফিলিক আর্কিয়ার সমজাতীয় প্রোটিন অনুক্রমের অনুরূপ। থার্মোটোগার 1,877টি ও. আর. এফ-এর 24 শতাংশ এবং অ্যাকুইফেক্সের 1,512টি ও. আর. এফ-এর 16 শতাংশ একটি আর্কিয়াল প্রোটিনের সাথে উচ্চ মিল দেখায়, যেখানে ই. কোলাই এবং বি. সাবটিলিসের মতো মেসোফাইলগুলির জিনের অনুপাত অনেক কম থাকে যা বেশিরভাগ আর্কিয়াল হোমোলোগের মতো। পার্শ্বীয় স্থানান্তরের প্রক্রিয়া অনুভূমিক জিন স্থানান্তরের কারণে নতুন ক্ষমতার উৎপত্তির তিনটি প্রয়োজনীয়তা রয়েছে। প্রথমত, প্রাপক কোষ দ্বারা দাতার ডি. এন. এ গ্রহণ করার জন্য একটি সম্ভাব্য পথ অবশ্যই থাকতে হবে। উপরন্তু, প্রাপ্ত ক্রমটি অবশ্যই জিনোমের বাকি অংশের সাথে একীভূত হতে হবে। পরিশেষে, এই সমন্বিত জিনগুলি অবশ্যই প্রাপক ব্যাকটেরিয়া জীবকে উপকৃত করবে। প্রথম দুটি ধাপ তিনটি পদ্ধতির মাধ্যমে অর্জন করা যেতে পারেঃ রূপান্তর, ট্রান্সডাকশন এবং কনজুগেশন। রূপান্তরের সঙ্গে পরিবেশ থেকে নামযুক্ত ডি. এন. এ গ্রহণ জড়িত। রূপান্তরের মাধ্যমে, ডিএনএ দূরবর্তী সম্পর্কিত জীবের মধ্যে সঞ্চারিত হতে পারে। কিছু ব্যাকটেরিয়া প্রজাতি, যেমন হেমোফিলাস ইনফ্লুয়েঞ্জা এবং নিসেরিয়া গনোরিয়া, ক্রমাগত ডিএনএ গ্রহণ করতে সক্ষম। অন্যান্য প্রজাতি, যেমন ব্যাসিলাস সাবটিলিস এবং স্ট্রেপ্টোকোকাস নিউমোনিয়া, সক্ষম হয়ে ওঠে যখন তারা তাদের জীবনচক্রের একটি নির্দিষ্ট পর্যায়ে প্রবেশ করে। এন. গনোরিয়া এবং এইচ. ইনফ্লুয়েঞ্জায় রূপান্তর তখনই কার্যকর হয় যখন প্রাপকের জিনোমে (5 '-জিসিসিজিটিজিএএ-3' এবং 5 '-এএজিটিজিসিজিটি-3') নির্দিষ্ট স্বীকৃতি ক্রম পাওয়া যায়। যথাক্রমে)। যদিও নির্দিষ্ট কিছু গ্রহণ অনুক্রমের অস্তিত্ব সম্পর্কিত প্রজাতির মধ্যে রূপান্তরের ক্ষমতা উন্নত করে, তবে অনেক সহজাতভাবে সক্ষম ব্যাকটেরিয়া প্রজাতি, যেমন বি. সাবটিলিস এবং এস. নিউমোনিয়া, ক্রম পছন্দ প্রদর্শন করে না। একটি ব্যাকটেরিওফেজ দ্বারা ব্যাকটেরিয়ায় নতুন জিন প্রবর্তিত হতে পারে যা সাধারণ ট্রান্সডাকশন বা বিশেষ ট্রান্সডাকশনের মাধ্যমে দাতার মধ্যে প্রতিলিপি তৈরি করেছে। একটি ঘটনায় যে পরিমাণ ডিএনএ সঞ্চারিত হতে পারে তা ফেজ ক্যাপসিডের আকার দ্বারা সীমাবদ্ধ (যদিও উপরের সীমা প্রায় 100 কিলোবেস)। পরিবেশে ফেজ অসংখ্য হলেও, অণুজীবের যে পরিসীমা সঞ্চারিত হতে পারে তা ব্যাকটেরিওফেজ দ্বারা রিসেপ্টর স্বীকৃতির উপর নির্ভর করে। ট্রান্সডাকশনের জন্য দাতা এবং প্রাপক উভয় কোষের সময় বা স্থানে একযোগে উপস্থিত থাকার প্রয়োজন হয় না। ফেজ-এনকোডেড প্রোটিন উভয়ই গ্রহীতার সাইটোপ্লাজমে ডিএনএ স্থানান্তরের মধ্যস্থতা করে এবং ক্রোমোজোমের মধ্যে ডিএনএ-র সংহতকরণে সহায়তা করে। সংযোগে দাতা এবং প্রাপক কোষের মধ্যে শারীরিক যোগাযোগ জড়িত থাকে এবং ব্যাকটেরিয়া এবং খামিরের মতো ক্ষেত্রগুলির মধ্যে জিন স্থানান্তরের মধ্যস্থতা করতে সক্ষম হয়। ডি. এন. এ দাতা থেকে প্রাপকের মধ্যে স্ব-সংক্রমণযোগ্য বা গতিশীল প্লাজমিড দ্বারা সঞ্চারিত হয়। সংমিশ্রণটি ক্রোমোজোমের মধ্যে সংহত হওয়া প্লাজমিড দ্বারা ক্রোমোজোমাল সিকোয়েন্স স্থানান্তরের মধ্যস্থতা করতে পারে। ব্যাকটেরিয়ার মধ্যে জিন স্থানান্তরের মধ্যস্থতা করার জন্য প্রচুর প্রক্রিয়া থাকা সত্ত্বেও, প্রাপকের মধ্যে প্রাপ্ত ক্রমটি স্থিতিশীলভাবে বজায় না রাখা পর্যন্ত প্রক্রিয়াটির সাফল্যের নিশ্চয়তা দেওয়া হয় না। ডিএনএ ইন্টিগ্রেশন অনেক প্রক্রিয়ার মধ্যে একটির মাধ্যমে বজায় রাখা যেতে পারে। একটি হল পর্ব হিসাবে অধ্যবসায়, অন্যটি হল সমজাতীয় পুনর্মিলন, এবং অন্যটি হল ভাগ্যবান ডাবল-স্ট্র্যান্ড ব্রেক মেরামতের মাধ্যমে অবৈধ সংযোজন। পার্শ্বীয় জিন স্থানান্তরের মাধ্যমে প্রবর্তিত অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল প্রতিরোধের জিনগুলি কোনও জীবকে তার পরিবেশগত কুলুঙ্গি বাড়ানোর ক্ষমতা প্রদান করে, কারণ এটি এখন পূর্বের মারাত্মক যৌগগুলির উপস্থিতিতে বেঁচে থাকতে পারে। যেহেতু এই ধরনের জিন গ্রহণ করে অর্জিত ব্যাকটেরিয়ার উপকারিতা সময়-এবং স্থান-স্বাধীন, তাই সেই ক্রমগুলি বেছে নেওয়া হয় যা অত্যন্ত সচল। প্লাজমিডগুলি ট্যাক্সার মধ্যে বেশ গতিশীল এবং ব্যাকটেরিয়া অ্যান্টিবায়োটিক প্রতিরোধের জিন অর্জন করার সবচেয়ে ঘন ঘন উপায়। একটি প্যাথোজেনিক জীবনধারা গ্রহণ প্রায়শই একটি জীবের বাস্তুতন্ত্রের ক্ষেত্রে একটি মৌলিক পরিবর্তন নিয়ে আসে। প্যাথোজেনিক জীবের অনিয়মিত ফাইলোজেনেটিক ডিস্ট্রিবিউশন বোঝায় যে ব্যাকটেরিয়াল ভাইরুলেন্স হল এমন জিনের উপস্থিতি বা প্রাপ্তির ফল যা অ্যাভিরুলেন্ট আকারে অনুপস্থিত। এর প্রমাণের মধ্যে রয়েছে প্যাথোজেনিক সিগেলা এবং ইয়ারসিনিয়ায় বড় 'ভাইরুলেন্স' প্লাজমিড আবিষ্কারের পাশাপাশি অন্যান্য প্রজাতির জিনের পরীক্ষামূলক এক্সপোজারের মাধ্যমে ই. কোলিতে প্যাথোজেনিক বৈশিষ্ট্য প্রদান করার ক্ষমতা। 2019 সালের এপ্রিলে, ইটিএইচ জুরিখের বিজ্ঞানীরা বিশ্বের প্রথম ব্যাকটেরিয়াল জিনোম তৈরির কথা জানিয়েছেন, যার নাম ক্যালোব্যাক্টর ethensis-2.0, যা সম্পূর্ণরূপে একটি কম্পিউটার দ্বারা তৈরি করা হয়েছে, যদিও সি-এর একটি সম্পর্কিত কার্যকর রূপ এখনও বিদ্যমান নেই। আরও দেখুন তুলনামূলক জিনোমিক্স ফাঙ্গাল জিনোম রেফারেন্স ব্যাকটেরিয়া জিনোমিক্স