Earth Microbiome Project
আর্থ মাইক্রোবায়োম প্রজেক্ট (ই. এম. পি) 2010 সালে জ্যানেট জ্যানসন, জ্যাক গিলবার্ট এবং রব নাইট দ্বারা প্রাকৃতিক নমুনা সংগ্রহ এবং বিশ্বজুড়ে মাইক্রোবিয়াল সম্প্রদায় বিশ্লেষণের জন্য প্রতিষ্ঠিত একটি উদ্যোগ। অণুজীব অত্যন্ত প্রাচুর্যপূর্ণ, বৈচিত্র্যময় এবং বাস্তুতন্ত্রে গুরুত্বপূর্ণ। তবুও, এটি অনুমান করা হয়েছিল যে মোট বিশ্বব্যাপী পরিবেশগত ডিএনএ সিকোয়েন্সিং প্রচেষ্টা এক লিটার সমুদ্রের জল বা এক গ্রাম মাটিতে পাওয়া মোট ডিএনএর 1 শতাংশেরও কম উত্পাদন করেছে এবং জীবাণুগুলির মধ্যে নির্দিষ্ট মিথস্ক্রিয়া মূলত অজানা। ই. এম. পি-র লক্ষ্য হল বিভিন্ন জৈবমণ্ডলে প্রায় 2,00,000 নমুনা প্রক্রিয়াকরণ করা, যাতে মাইক্রোবিয়াল গঠন এবং মিথস্ক্রিয়া দ্বারা পরিবেশ এবং বাস্তুতন্ত্রের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের জন্য পৃথিবীতে জীবাণুগুলির একটি সম্পূর্ণ ডাটাবেস তৈরি করা যায়। এই তথ্যগুলি ব্যবহার করে নতুন পরিবেশগত এবং বিবর্তনীয় তত্ত্বগুলি প্রস্তাব করা এবং পরীক্ষা করা যেতে পারে। অভিনেতারা বেসরকারী আন্তর্জাতিক প্রকল্পটি 2010 সালে চালু করা হয়েছিল। 2018 সালের জানুয়ারি পর্যন্ত, এটি আইবিএম রিসার্চ এবং আটলান্টা চিড়িয়াখানা ছাড়া 161টি প্রতিষ্ঠানকে তালিকাভুক্ত করেছে, যার সবকটিই বিশ্ববিদ্যালয় এবং বিশ্ববিদ্যালয়-অনুমোদিত প্রতিষ্ঠান। ক্রাউডসোর্সিং জন টেম্পলটন ফাউন্ডেশন, ডব্লিউ. এম. কেক ফাউন্ডেশন, মার্কিন বিভাগের আর্গন ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি থেকে এসেছে। অস্ট্রেলিয়ান রিসার্চ কাউন্সিল, তুলা ফাউন্ডেশন এবং স্যামুয়েল লরেন্স ফাউন্ডেশন। কোম্পানিগুলি এম. ও. বি. আই. ও ল্যাবরেটরিজ, লুকা টেকনোলজিস, এপেনডর্ফ, বোরিয়াল জিনোমিক্স, ইলুমিনা, রোচ এবং ইন্টিগ্রেটেড ডি. এন. এ টেকনোলজিস সহ সদয় সহায়তা প্রদান করেছে। লক্ষ্য আর্থ মাইক্রোবায়োম প্রজেক্টের (ই. এম. পি) প্রাথমিক লক্ষ্য হল প্রোটোকলের একটি আদর্শ সেট ব্যবহার করে সময় এবং স্থান জুড়ে গ্রহ জুড়ে অনেক পরিবেশে মাইক্রোবিয়াল গঠন জরিপ করা। প্রমিত প্রটোকলগুলির বিকাশ নমুনা উত্তোলন, পরিবর্ধন, ক্রমবিন্যাস এবং বিশ্লেষণের বৈচিত্র্য হ্রাস করে যা পক্ষপাতিত্ব প্রবর্তন করে যা মাইক্রোবিয়াল সম্প্রদায়ের কাঠামোর তুলনাকে অকার্যকর করতে পারে। আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ লক্ষ্য হল বিশ্লেষণাত্মক পক্ষপাত দ্বারা মাইক্রোবিয়াল সম্প্রদায়ের পুনর্গঠন কীভাবে প্রভাবিত হয় তা নির্ধারণ করা। প্রযুক্তিগত অগ্রগতির হার দ্রুত, এবং পূর্ববর্তী কৌশলগুলি ব্যবহার করে সংগৃহীত তথ্যের সাথে আপডেট হওয়া প্রোটোকল ব্যবহার করে ডেটা কীভাবে তুলনা করা হবে তা বোঝা প্রয়োজন। এই প্রকল্পের তথ্য বিশ্লেষণের সুবিধার্থে একটি ডাটাবেসে সংরক্ষণ করা হবে। অন্যান্য ফলাফলের মধ্যে প্রোটিন ফাংশনের একটি গ্লোবাল অ্যাটলাস এবং তাদের ট্যাক্সোনমিক ডিস্ট্রিবিউশন দ্বারা শ্রেণীবদ্ধ পুনরায় একত্রিত জিনোমের একটি ক্যাটালগ অন্তর্ভুক্ত থাকবে। পদ্ধতি নমুনা সংগ্রহ, ডিএনএ নিষ্কাশন, 16এস আরআরএনএ পরিবর্ধন, 18এস আরআরএনএ পরিবর্ধন এবং "শটগান" মেটাজেনমিক্সের জন্য স্ট্যান্ডার্ড প্রোটোকল তৈরি করা হয়েছে বা উন্নয়নের অধীনে রয়েছে। গভীর সমুদ্র, মিঠা জলের হ্রদ, মরুভূমির বালি এবং মাটি সহ বিভিন্ন পরিবেশ থেকে যথাযথ পদ্ধতি ব্যবহার করে নমুনা সংগ্রহের নমুনা সংগ্রহ করা হবে। যখনই সম্ভব মানসম্মত সংগ্রহ প্রোটোকল ব্যবহার করা হবে, যাতে ফলাফলগুলি তুলনীয় হয়। প্রাকৃতিক নমুনা থেকে জীবাণু সব সময় কালচার করা যায় না। এই কারণে, মেটাজেনমিক পদ্ধতিগুলি একটি সংস্কৃতি-স্বাধীন পদ্ধতিতে একটি নমুনায় সমস্ত ডিএনএ বা আরএনএ সিকোয়েন্স করার জন্য নিযুক্ত করা হবে। ওয়েট ল্যাব ওয়েট ল্যাবকে সাধারণত নমুনার মাইক্রোবিয়াল অংশ নির্বাচন এবং শুদ্ধ করার জন্য একাধিক পদ্ধতি সম্পাদন করতে হয়। নমুনার ধরন অনুযায়ী পরিশোধন প্রক্রিয়া খুব আলাদা হতে পারে। মাটির কণা থেকে ডি. এন. এ বের করা হবে, অথবা জীবাণুগুলি পরিস্রাবণ কৌশল ব্যবহার করে ঘনীভূত করা হবে। উপরন্তু, ডিএনএ ফলন বাড়ানোর জন্য বিভিন্ন পরিবর্ধন কৌশল ব্যবহার করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, নন-পিসিআর ভিত্তিক একাধিক স্থানচ্যুতি পরিবর্ধন কিছু গবেষক পছন্দ করেন। ডিএনএ নিষ্কাশন, প্রাইমারের ব্যবহার এবং পিসিআর প্রোটোকল হল এমন সমস্ত ক্ষেত্র যা পক্ষপাত এড়াতে, সাবধানে প্রমিত প্রোটোকল অনুসরণ করে সম্পাদন করা প্রয়োজন। সিকোয়েন্সিং গবেষকরা জৈবিক প্রশ্নের উপর নির্ভর করে দুটি প্রধান পদ্ধতি ব্যবহার করে একটি মেটাজেনমিক নমুনা সিকোয়েন্স করতে পারেন। উপস্থিত জীবের প্রকার এবং প্রাচুর্য সনাক্ত করার জন্য, পছন্দের পদ্ধতি হল একটি নির্দিষ্ট জিনকে লক্ষ্য করা এবং প্রসারিত করা, যা প্রায়শই আগ্রহের প্রজাতির মধ্যে অত্যন্ত সংরক্ষিত থাকে, প্রায়শই ব্যাকটেরিয়ার জন্য 16S রাইবোসোমাল আরএনএ জিন এবং প্রোটিস্টদের জন্য 18S রাইবোসোমাল আরএনএ জিন। এই পদ্ধতিকে "ডিপ সিকোয়েন্সিং" বলা হয়, যা একটি নমুনায় বিরল প্রজাতি চিহ্নিত করার অনুমতি দেয়। যাইহোক, এই পদ্ধতিটি কোনও সম্পূর্ণ জিনোমের সমাবেশকে সক্ষম করবে না, বা জীবগুলি কীভাবে একে অপরের সাথে যোগাযোগ করতে পারে সে সম্পর্কে তথ্য সরবরাহ করবে না। দ্বিতীয় পদ্ধতিটি হল শটগান মেটাজেনমিক্স, যেখানে নমুনার সমস্ত ডিএনএ কাটা হয় এবং টুকরোগুলি সিকোয়েন্স করা হয়। নীতিগতভাবে, এই পদ্ধতিটি সম্পূর্ণ মাইক্রোবিয়াল জিনোমের সমাবেশ এবং বিপাকীয় সম্পর্কের অনুমানের অনুমতি দেয়। যাইহোক, যদি বেশিরভাগ জীবাণু একটি নির্দিষ্ট পরিবেশে বৈশিষ্ট্যহীন হয়, তবে ডি নোভো অ্যাসেম্বলি গণনামূলকভাবে ব্যয়বহুল হবে। তথ্য বিশ্লেষণ ই. এম. পি নমুনা প্রক্রিয়াকরণের জৈব তথ্যবিজ্ঞানের দিকগুলিকে মানসম্মত করার প্রস্তাব দেয়। তথ্য বিশ্লেষণে সাধারণত নিম্নলিখিত পদক্ষেপগুলি অন্তর্ভুক্ত থাকেঃ 1) তথ্য পরিষ্কার করা। "এন" বা দ্ব্যর্থহীন নিউক্লিওটাইডযুক্ত যে কোনও ক্রম অপসারণ করে নিম্নমানের স্কোর সহ যে কোনও রিড পরিষ্কার করার একটি পূর্ব-প্রক্রিয়া এবং 2) সাধারণত ব্লাস্ট বা আরডিপির মতো সরঞ্জাম ব্যবহার করে করা হয় এমন ক্রমগুলিতে শ্রেণীবিন্যাস নির্ধারণ করা। প্রায়শই, অভিনব ক্রম আবিষ্কৃত হয় যা বিদ্যমান শ্রেণীবিন্যাসের সাথে ম্যাপ করা যায় না। এই ক্ষেত্রে, শ্রেণীবিন্যাস একটি ফাইলোজেনেটিক গাছ থেকে উদ্ভূত হয় যা অভিনব ক্রম এবং ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত পরিচিত ক্রমগুলির একটি পুল দিয়ে তৈরি করা হয়। সিকোয়েন্সিং প্রযুক্তি এবং অন্তর্নিহিত জৈবিক প্রশ্নের উপর নির্ভর করে অতিরিক্ত পদ্ধতি ব্যবহার করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যদি কোনও দরকারী তথ্য অনুমান করার জন্য ক্রমযুক্ত রিডগুলি খুব ছোট হয় তবে একটি সমাবেশের প্রয়োজন হবে। একটি সমাবেশ সম্পূর্ণ জিনোম নির্মাণের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে, যা প্রজাতি সম্পর্কে দরকারী তথ্য প্রদান করে। উপরন্তু, ধরুন একটি মাইক্রোবিয়াল মেটাজেনমের মধ্যে বিপাকীয় সম্পর্কগুলি বুঝতে হবে। সেক্ষেত্রে, ডিএনএ সিকোয়েন্সগুলিকে অ্যামিনো অ্যাসিড সিকোয়েন্সে অনুবাদ করতে হবে, উদাহরণস্বরূপ জিন পূর্বাভাস সরঞ্জাম যেমন জিনমার্ক বা ফ্র্যাগজিনস্ক্যান ব্যবহার করে। প্রকল্পের ফলাফল ই. এম. পি থেকে চারটি মূল ফলাফল পাওয়া গেছেঃ তাদের চূড়ান্ততা নির্বিশেষে, আর্থ মাইক্রোবায়োম প্রকল্প থেকে উত্পন্ন সমস্ত প্রাথমিক তথ্য "জিন অ্যাটলাস" (জি. এ) নামে একটি কেন্দ্রীভূত ডাটাবেসে সংরক্ষণ করা হবে। জিএ-তে সিকোয়েন্স ডেটা, অ্যানোটেশন এবং পরিবেশগত মেটাডেটা থাকবে। উভয় পরিচিত এবং অজানা ক্রম, অর্থাৎ। "ডার্ক ম্যাটার", এই আশায় অন্তর্ভুক্ত করা হবে যে সময়ের সাথে সাথে অজানা ক্রমগুলি শেষ পর্যন্ত চিহ্নিত করা যেতে পারে। একটি স্বয়ংক্রিয় পাইপলাইন ব্যবহার করে সংগৃহীত জিনোমগুলি পাবলিক রিপোজিটরিগুলিতে "আর্থ মাইক্রোবায়োম অ্যাসেম্বল্ড জিনোম" (ই. এম-এ. জি)-এ সংরক্ষণ করা হবে। এগুলি তুলনামূলক জিনোমিক বিশ্লেষণকে সক্ষম করবে। "আর্থ মাইক্রোবায়োম ভিজ্যুয়ালাইজেশন পোর্টাল" (ই. এম-ভি. আই. পি)-এর মাধ্যমে তথ্যের ইন্টারেক্টিভ ভিজ্যুয়ালাইজেশন প্রদান করা হবে, যা মাইক্রোবিয়াল মেকআপ, পরিবেশগত পরামিতি এবং জিনোমিক ফাংশনের মধ্যে সম্পর্ক দেখার অনুমতি দেবে। পুনর্গঠিত বিপাকীয় প্রোফাইলগুলি "আর্থ মাইক্রোবায়োম মেটাবলিক রিকনস্ট্রাকশন" (ই. এম. এম. আর)-এর মাধ্যমে দেওয়া হবে। চ্যালেঞ্জ বিভিন্ন মাইক্রোবিয়াল সম্প্রদায়ের বিশ্লেষণ থেকে উত্পন্ন প্রচুর পরিমাণে ক্রম তথ্য সংরক্ষণ, সংগঠিত এবং বিশ্লেষণের জন্য একটি চ্যালেঞ্জ। উচ্চ-থ্রুপুট সিকোয়েন্সিং প্ল্যাটফর্ম দ্বারা প্রদত্ত সংক্ষিপ্ত পাঠ দ্বারা সমস্যাটি আরও তীব্রতর হয় যা ই. এম. পি প্রকল্পে ব্যবহৃত স্ট্যান্ডার্ড যন্ত্র হবে। উন্নত অ্যালগরিদম, বিশ্লেষণ সরঞ্জাম, প্রচুর পরিমাণে কম্পিউটার স্টোরেজ এবং হাজার হাজার ঘন্টা সুপার কম্পিউটারের অ্যাক্সেসের প্রয়োজন হবে। আরেকটি চ্যালেঞ্জ হল বিপুল সংখ্যক অনুক্রমিক ত্রুটি প্রত্যাশিত, এবং সংগৃহীত মাইক্রোবিয়াল নমুনার প্রকৃত বৈচিত্র্য থেকে তাদের আলাদা করা। পরবর্তী প্রজন্মের সিকোয়েন্সিং প্রযুক্তিগুলি পুরোনো সিকোয়েন্সিং পদ্ধতির তুলনায় প্রচুর থ্রুপুট কিন্তু কম নির্ভুলতা প্রদান করে। একটি একক জিনোম সিকোয়েন্স করার সময়, এই পদ্ধতিগুলির অভ্যন্তরীণ নিম্ন নির্ভুলতা একাধিক প্রারম্ভিক বিন্দু থেকে বিপরীত দিকে একাধিকবার পুরো জিনোমকে আচ্ছাদন করার ক্ষমতা দ্বারা ক্ষতিপূরণের চেয়ে বেশি হয়, তবে জিনোমের বিভিন্ন মিশ্রণের সিকোয়েন্স করার সময় এই ক্ষমতা নির্ভুলতার কোনও উন্নতি করে না। স্ট্যান্ডার্ড প্রোটোকল জারি করা সত্ত্বেও, ল্যাব থেকে ল্যাবে নিয়মতান্ত্রিক পক্ষপাত প্রত্যাশিত। কম জৈববস্তুপুঞ্জের নমুনা থেকে ডি. এন. এ সম্প্রসারণের প্রয়োজনীয়তা তথ্যের অতিরিক্ত বিকৃতি প্রবর্তন করবে। জীবের বিভিন্ন নমুনায় এমনকি প্রভাবশালী জীবের জিনোমের সমাবেশের জন্য গিগাবাইট ক্রম তথ্যের প্রয়োজন হয়। উচ্চ-থ্রুপুট সিকোয়েন্সিং প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে, অনেক সিকোয়েন্স পরীক্ষামূলকভাবে নির্ধারিত ফাংশন ছাড়াই পাবলিক ডেটাবেসে প্রবেশ করছে, তবে যা একটি পরিচিত সিকোয়েন্স সহ পর্যবেক্ষিত সমরূপতার ভিত্তিতে ব্যাখ্যা করা হয়েছে। প্রথম পরিচিত ক্রমটি প্রথম অজানা ক্রমের বিবরণ দিতে ব্যবহৃত হয়, তবে একটি সমস্যা যা পাবলিক সিকোয়েন্স ডেটাবেসে প্রচলিত হয়ে উঠেছে, যা ই. এম. পি-কে অবশ্যই এড়াতে হবে, তা হল প্রথম অজানা ক্রমটি দ্বিতীয় অজানা ক্রমের বিবরণ দিতে ব্যবহার করা হচ্ছে। সিকোয়েন্স হোমোলজি শুধুমাত্র ফাংশনের একটি পরিমিতভাবে নির্ভরযোগ্য ভবিষ্যদ্বাণীকারী। আরও দেখুন আর্থ বায়োজিনোম প্রজেক্ট হিউম্যান মাইক্রোবায়োম প্রজেক্ট মাইক্রোবায়োম মেটাজেনমিক্স স্কিন ফ্লোরা নোটস এক্সটার্নাল লিঙ্ক দ্য আর্থ মাইক্রোবায়োম প্রজেক্ট সিস্টেমস বায়োলজি অ্যান্ড দ্য মাইক্রোবায়োম ইউএস এনআইএইচ হিউম্যান মাইক্রোবায়োম প্রজেক্ট পেজ দ্য ইন্টারন্যাশনাল হিউম্যান মাইক্রোবায়োম কনসোর্টিয়াম সিআইএইচআর কানাডিয়ান মাইক্রোবায়োম ইনিশিয়েটিভ Microbiome.org: একটি মাইক্রোবায়োম উইকি পোর্টাল সাইট। মাইক্রোবায়োলজি মাইক্রোবায়োম