Bacterial genome
बैक्टीरियल जीनोम आम तौर पर यूकेरियोट्स के जीनोम की तुलना में प्रजातियों के बीच आकार में छोटे और कम प्रकार के होते हैं। बैक्टीरियल जीनोम का आकार लगभग 130 के. बी. पी. से लेकर 14 एम. बी. पी. तक हो सकता है। एक अध्ययन जिसमें 478 जीवाणु जीनोम शामिल थे, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं था, ने निष्कर्ष निकाला कि जैसे-जैसे जीनोम का आकार बढ़ता है, गैर-यूकेरियोट्स की तुलना में यूकेरियोट्स में जीन की संख्या असमान रूप से धीमी दर से बढ़ती है। इस प्रकार, गैर-कोडिंग डीएनए का अनुपात बैक्टीरिया की तुलना में गैर-बैक्टीरिया में जीनोम आकार के साथ अधिक तेजी से बढ़ता है। यह इस तथ्य के अनुरूप है कि अधिकांश यूकेरियोटिक परमाणु डीएनए गैर-जीन कोडिंग है, जबकि अधिकांश प्रोकैरियोटिक, वायरल और ऑर्गेनेल जीन कोडिंग कर रहे हैं। अभी, हमारे पास 50 अलग-अलग बैक्टीरियल फाइला और 11 अलग-अलग आर्कियल फाइला से जीनोम अनुक्रम हैं। दूसरी पीढ़ी के अनुक्रमण से कई मसौदा जीनोम प्राप्त हुए हैं (जेनबैंक में लगभग 90 प्रतिशत जीवाणु जीनोम वर्तमान में पूर्ण नहीं हैं); तीसरी पीढ़ी के अनुक्रमण से अंततः कुछ घंटों में एक पूर्ण जीनोम प्राप्त हो सकता है। जीनोम अनुक्रम बैक्टीरिया में बहुत विविधता को प्रकट करते हैं। 2000 से अधिक एस्चेरिचिया कोलाई जीनोम के विश्लेषण से लगभग 3100 जीन परिवारों और कुल लगभग 89,000 विभिन्न जीन परिवारों के ई. कोलाई कोर जीनोम का पता चलता है। जीनोम अनुक्रमों से पता चलता है कि परजीवी बैक्टीरिया में 500-1200 जीन होते हैं, मुक्त-जीवित बैक्टीरिया में 1500-7500 जीन होते हैं, और आर्किया में 1500-2700 जीन होते हैं। कोल एट अल द्वारा एक आश्चर्यजनक खोज। लेप्रोसी बेसिलस की तुलना पैतृक बैक्टीरिया से करते समय बड़ी मात्रा में जीन क्षय का वर्णन किया। तब से अध्ययनों से पता चला है कि कई बैक्टीरिया के जीनोम आकार उनके पूर्वजों की तुलना में छोटे होते हैं। वर्षों से, शोधकर्ताओं ने जीवाणु जीनोम क्षय की सामान्य प्रवृत्ति और जीवाणु जीनोम के अपेक्षाकृत छोटे आकार की व्याख्या करने के लिए कई सिद्धांतों का प्रस्ताव दिया है। बाध्यकारी साक्ष्य इंगित करते हैं कि जीवाणु जीनोम का स्पष्ट क्षरण एक विलोपन पूर्वाग्रह के कारण होता है। विधियाँ और तकनीकें 2014 तक, 30,000 से अधिक अनुक्रमित जीवाणु जीनोम सार्वजनिक रूप से उपलब्ध हैं और हजारों मेटाजेनम परियोजनाएं हैं। जीनोमिक एनसाइक्लोपीडिया ऑफ बैक्टीरिया एंड आर्किया (जी. ई. बी. ए.) जैसी परियोजनाएं अधिक जीनोम जोड़ने का इरादा रखती हैं। एकल जीन तुलना को अब अधिक सामान्य तरीकों से प्रतिस्थापित किया जा रहा है। इन विधियों के परिणामस्वरूप आनुवंशिक संबंधों पर नए दृष्टिकोण सामने आए हैं जिनका पहले केवल अनुमान लगाया गया था। बैक्टीरियल जीनोम अनुक्रमण के दूसरे दशक में एक महत्वपूर्ण उपलब्धि मेटाजेनॉमिक डेटा का उत्पादन था, जो एक नमूने में मौजूद सभी डीएनए को शामिल करता है। इससे पहले, केवल दो मेटाजेनॉमिक परियोजनाएं प्रकाशित हुई थीं। बैक्टीरियल जीनोम बैक्टीरिया में दो महत्वपूर्ण तरीकों से यूकेरियोट्स से अलग एक कॉम्पैक्ट जीनोम वास्तुकला होती हैः बैक्टीरिया जीनोम में जीनोम के आकार और कार्यात्मक जीन की संख्या के बीच एक मजबूत संबंध दिखाते हैं, और उन जीनों को ऑपरॉन में संरचित किया जाता है। यूकेरियोटिक जीनोम (विशेष रूप से बहुकोशिकीय यूकेरियोट्स) की तुलना में जीवाणु जीनोम के सापेक्ष घनत्व का मुख्य कारण अंतर-आनुवंशिक क्षेत्रों और इंट्रॉन के रूप में गैर-कोडिंग डीएनए की उपस्थिति है। कुछ उल्लेखनीय अपवादों में हाल ही में बने रोगजनक बैक्टीरिया शामिल हैं। यह शुरू में कोल एट अल द्वारा एक अध्ययन में वर्णित किया गया था। जिसमें माइकोबैक्टीरियम लेप्रे में अपने मुक्त-जीवित पूर्वजों की तुलना में कार्यात्मक जीन (~40%) के लिए छद्मजनों का काफी अधिक प्रतिशत पाया गया था। इसके अलावा, बैक्टीरिया की प्रजातियों के बीच, जीवन के अन्य प्रमुख समूहों के जीनोम आकार की तुलना में जीनोम आकार में अपेक्षाकृत कम भिन्नता है। यूकेरियोटिक प्रजातियों में कार्यात्मक जीनों की संख्या पर विचार करते समय जीनोम के आकार की बहुत कम प्रासंगिकता होती है। बैक्टीरिया में, हालांकि, जीन की संख्या और जीनोम के आकार के बीच मजबूत सहसंबंध बैक्टीरिया के जीनोम के आकार को अनुसंधान और चर्चा के लिए एक दिलचस्प विषय बनाता है। जीवाणु विकास के सामान्य रुझानों से संकेत मिलता है कि जीवाणु मुक्त-जीवित जीवों के रूप में शुरू हुए थे। विकासवादी मार्गों ने कुछ बैक्टीरिया को रोगजनक और प्रतीक बनने के लिए प्रेरित किया। बैक्टीरिया की जीवन शैली उनके संबंधित जीनोम आकार में एक अभिन्न भूमिका निभाती है। मुक्त-जीवित बैक्टीरिया में तीन प्रकार के बैक्टीरिया में से सबसे बड़ा जीनोम होता है; हालाँकि, उनमें बैक्टीरिया की तुलना में कम छद्मजन होते हैं जिन्होंने हाल ही में रोगजनकता प्राप्त की है। संकलक और हाल ही में विकसित रोगजनक बैक्टीरिया मुक्त-जीवित बैक्टीरिया की तुलना में एक छोटे जीनोम आकार का प्रदर्शन करते हैं, फिर भी उनमें बैक्टीरिया के किसी भी अन्य रूप की तुलना में अधिक छद्मजन होते हैं। बाध्यकारी जीवाणु प्रतीक या रोगजनकों में सबसे छोटे जीनोम होते हैं और तीन समूहों में से सबसे कम छद्मजन होते हैं। बैक्टीरिया की जीवन-शैलियों और जीनोम के आकार के बीच संबंध बैक्टीरिया के जीनोम विकास के तंत्र के बारे में सवाल उठाता है। शोधकर्ताओं ने बैक्टीरिया के बीच जीनोम आकार के विकास के पैटर्न की व्याख्या करने के लिए कई सिद्धांत विकसित किए हैं। जैसे-जैसे एकल-जीन की तुलना ने बड़े पैमाने पर जीनोम की तुलना का मार्ग प्रशस्त किया है, बैक्टीरियल जीनोम की फाइलोजेनी की सटीकता में सुधार हुआ है। औसत न्यूक्लियोटाइड पहचान (एएनआई) विधि लगभग 10,000 बी. पी. के क्षेत्रों का लाभ उठाकर पूरे जीनोम के बीच आनुवंशिक दूरी की मात्रा निर्धारित करती है। एक जीनस के जीनोम से पर्याप्त डेटा के साथ, प्रजातियों को वर्गीकृत करने के लिए एल्गोरिदम निष्पादित किए जाते हैं। यह 2013 में स्यूडोमोनास एवेलेनी प्रजाति के लिए और 2020 से सभी अनुक्रमित बैक्टीरिया और आर्किया के लिए किया गया है। बैक्टीरियल जीनोम के बारे में जानकारी निकालने के लिए, बैक्टीरिया के कई उपभेदों के लिए कोर-और पैन-जीनोम आकार का आकलन किया गया है। 2012 में, मुख्य जीन परिवारों की संख्या लगभग 3000 थी। हालाँकि, 2015 तक, उपलब्ध जीनोम में दस गुना से अधिक वृद्धि के साथ, पैन-जीनोम में भी वृद्धि हुई है। जोड़े गए जीनोम की संख्या और पैन-जीनोम के विकास के बीच मोटे तौर पर एक सकारात्मक संबंध है। दूसरी ओर, कोर जीनोम 2012 से स्थिर बना हुआ है। वर्तमान में, ई. कोलाई पैन-जीनोम लगभग 90,000 जीन परिवारों से बना है। इनमें से लगभग एक तिहाई केवल एक ही जीनोम में मौजूद हैं। हालाँकि, इनमें से कई केवल जीन के टुकड़े हैं और कॉलिंग त्रुटियों का परिणाम हैं। फिर भी, ई. कोलाई में संभवतः 60,000 से अधिक अद्वितीय जीन परिवार हैं। जीवाणु जीनोम विकास के सिद्धांत बैक्टीरिया बड़ी मात्रा में जीन खो देते हैं क्योंकि वे मुक्त-जीवन या संकाय रूप से परजीवी जीवन चक्र से स्थायी मेजबान-निर्भर जीवन में संक्रमण करते हैं। जीवाणु जीनोम आकार के पैमाने के निचले छोर की ओर माइकोप्लाज्मा और संबंधित बैक्टीरिया होते हैं। प्रारंभिक आणविक फैलोजेनेटिक अध्ययनों से पता चला कि माइकोप्लाज्मा एक विकासवादी व्युत्पन्न अवस्था का प्रतिनिधित्व करता है, जो पूर्व परिकल्पनाओं के विपरीत है। इसके अलावा, अब यह ज्ञात है कि माइकोप्लाज्मा अनिवार्य रूप से मेजबान से जुड़े बैक्टीरिया में कई जीनोम संकुचन का सिर्फ एक उदाहरण है। अन्य उदाहरण हैं रिकेट्सिया, बुचनेरा एफिडिकोला और बोरेलिया बर्गडॉर्फेरी। ऐसी प्रजातियों में छोटा जीनोम आकार कुछ विशिष्टताओं से जुड़ा होता है, जैसे कि पॉलीपेप्टाइड अनुक्रमों का तेजी से विकास और जीनोम में कम जी. सी. सामग्री। असंबंधित बैक्टीरिया में इन गुणों के अभिसारी विकास से पता चलता है कि एक मेजबान के साथ एक अनिवार्य संबंध जीनोम में कमी को बढ़ावा देता है। यह देखते हुए कि लगभग सभी पूरी तरह से अनुक्रमित जीवाणु जीनोम में से 80 प्रतिशत से अधिक में अक्षुण्ण ओ. आर. एफ. होते हैं, और यह कि जीन की लंबाई लगभग ~ 1 के. बी. प्रति जीन पर स्थिर होती है, यह अनुमान लगाया जाता है कि छोटे जीनोम में कुछ चयापचय क्षमताएं होती हैं। जबकि ई. कोलाई, साल्मोनेला प्रजाति या बेसिलस प्रजाति जैसे मुक्त-जीवित बैक्टीरिया में आमतौर पर उनके डीएनए में 1500 से 6000 प्रोटीन एन्कोड होते हैं, अनिवार्य रूप से रोगजनक बैक्टीरिया में अक्सर 500 से 1000 ऐसे प्रोटीन होते हैं। एक उम्मीदवार व्याख्या यह है कि कम जीनोम उन जीनों को बनाए रखते हैं जो कोशिकीय विकास और प्रतिकृति से संबंधित महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक हैं, उन जीनों के अलावा जो बैक्टीरिया के पारिस्थितिक स्थान में जीवित रहने के लिए आवश्यक हैं। हालांकि, अनुक्रम डेटा इस परिकल्पना का खंडन करता है। यूबैक्टीरिया के बीच सार्वभौमिक ऑर्थोलॉग के समूह में प्रत्येक जीनोम का केवल 15 प्रतिशत होता है। इस प्रकार, प्रत्येक वंश ने आकार को कम करने के लिए एक अलग विकासवादी मार्ग अपनाया है। क्योंकि सार्वभौमिक कोशिकीय प्रक्रियाओं के लिए 80 से अधिक जीनों की आवश्यकता होती है, जीनों में भिन्नता का अर्थ है कि समान कार्यों को गैर-समरूपी जीनों के दोहन द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। मेजबान-निर्भर बैक्टीरिया मेजबान के कोशिका द्रव्य या ऊतक से चयापचय के लिए आवश्यक कई यौगिकों को सुरक्षित करने में सक्षम होते हैं। वे, बदले में, अपने स्वयं के जैवसंश्लेषक मार्गों और संबंधित जीन को त्याग सकते हैं। यह निष्कासन कई विशिष्ट जीन हानियों की व्याख्या करता है। उदाहरण के लिए, रिकेट्सिया प्रजाति, जो अपने मेजबान से विशिष्ट ऊर्जा सब्सट्रेट पर निर्भर करती है, ने अपने कई मूल ऊर्जा चयापचय जीन खो दिए हैं। इसी तरह, अधिकांश छोटे जीनोम ने अपने अमीनो एसिड जैवसंश्लेषक जीन को खो दिया है, क्योंकि ये इसके बजाय मेजबान में पाए जाते हैं। एक अपवाद बुचनेरा है, जो एफिड्स का एक अनिवार्य प्रसूति संचारित प्रतीक है। यह महत्वपूर्ण अमीनो एसिड के जैव संश्लेषण के लिए 54 जीन को बरकरार रखता है, लेकिन अब उन अमीनो एसिड के लिए कोई मार्ग नहीं है जिन्हें मेजबान संश्लेषित कर सकता है। न्यूक्लियोटाइड जैवसंश्लेषण के लिए मार्ग कई कम जीनोम से चले गए हैं। वे एनाबॉलिक मार्ग जो आला अनुकूलन के माध्यम से विकसित हुए, विशेष रूप से जीनोम में बने रहते हैं। यह परिकल्पना कि अप्रयुक्त जीन को अंततः हटा दिया जाता है, यह नहीं बताती है कि हटाए गए कई जीन वास्तव में अनिवार्य रोगजनकों में सहायक क्यों रहेंगे। उदाहरण के लिए, प्रतिकृति, प्रतिलेखन और अनुवाद सहित सार्वभौमिक कोशिकीय प्रक्रियाओं में शामिल उत्पादों के लिए कई समाप्त जीन कोड। यहां तक कि डीएनए पुनर्संयोजन और मरम्मत का समर्थन करने वाले जीन भी हर छोटे जीनोम से हटा दिए जाते हैं। इसके अलावा, छोटे जीनोम में कम टी. आर. एन. ए. होते हैं, जो कई एमिनो एसिड के लिए एक का उपयोग करते हैं। इसलिए, कई कोडन के साथ एक एकल कोडन जोड़े, जो संभवतः इष्टतम से कम अनुवाद तंत्र का उत्पादन करते हैं। यह अज्ञात है कि कम टी. आर. एन. ए. और कम डी. एन. ए. मरम्मत एंजाइमों को बनाए रखने से अनिवार्य अंतःकोशिकीय रोगजनकों को लाभ क्यों होगा। विचार करने के लिए एक अन्य कारक जनसंख्या में परिवर्तन है जो एक अनिवार्य रूप से रोगजनक जीवन की ओर विकास के अनुरूप है। जीवन शैली में इस तरह के बदलाव के परिणामस्वरूप अक्सर एक वंश की आनुवंशिक जनसंख्या के आकार में कमी आती है, क्योंकि इसमें सीमित संख्या में मेजबान होते हैं। इस आनुवंशिक प्रवाह के परिणामस्वरूप उत्परिवर्तन का निर्धारण हो सकता है जो अन्यथा लाभकारी जीन को निष्क्रिय कर देता है, या अन्यथा जीन उत्पादों की दक्षता में कमी आ सकती है। इसलिए, न केवल बेकार जीन नष्ट हो जाएंगे (क्योंकि बैक्टीरिया के मेजबान निर्भरता में बसने के बाद उत्परिवर्तन उन्हें बाधित कर देते हैं), बल्कि लाभकारी जीन भी नष्ट हो सकते हैं यदि आनुवंशिक प्रवाह अप्रभावी शुद्धिकरण चयन को लागू करता है। सार्वभौमिक रूप से बनाए गए जीनों की संख्या कम है और स्वतंत्र कोशिकीय विकास और प्रतिकृति के लिए अपर्याप्त है, ताकि छोटी जीनोम प्रजातियों को अलग-अलग जीनों के माध्यम से इस तरह के कारनामों को प्राप्त करना चाहिए। यह आंशिक रूप से नॉनऑर्थोलॉगस जीन विस्थापन के माध्यम से किया जाता है। अर्थात्, एक जीन की भूमिका को दूसरे जीन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जो उसी कार्य को प्राप्त करता है। पैतृक, बड़े जीनोम के भीतर प्रचुरता समाप्त हो जाती है। वंशानुगत छोटी जीनोम सामग्री गुणसूत्र विलोपन की सामग्री पर निर्भर करती है जो जीनोम में कमी के प्रारंभिक चरणों में होती है। एम. जेनिटालियम के बहुत छोटे जीनोम में डिस्पेंसेबल जीन होते हैं। एक अध्ययन में जिसमें इस जीव के एकल जीन को ट्रांसपोसन-मध्यस्थ उत्परिवर्तन का उपयोग करके निष्क्रिय कर दिया गया था, इसके 484 ओआरजी में से कम से कम 129 की विकास के लिए आवश्यकता नहीं थी। इसलिए एम. जननांग की तुलना में बहुत छोटा जीनोम संभव है। समय को दोगुना करना एक सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि तेजी से प्रतिकृति सुनिश्चित करने के लिए जीनोम के आकार पर चयनात्मक दबाव के कारण बैक्टीरिया में छोटे जीनोम होते हैं। यह सिद्धांत इस तार्किक आधार पर आधारित है कि छोटे जीवाणु जीनोम को दोहराने में कम समय लगेगा। इसके बाद, बेहतर फिटनेस के कारण छोटे जीनोम का चयन किया जाएगा। मीरा एट अल द्वारा किया गया एक अध्ययन। जीनोम आकार और दोगुना होने के समय के बीच बहुत कम या कोई संबंध नहीं दिखाया गया। डेटा इंगित करता है कि बैक्टीरियल जीनोम के छोटे आकार के लिए चयन एक उपयुक्त व्याख्या नहीं है। फिर भी, कई शोधकर्ताओं का मानना है कि छोटे जीनोम आकार को बनाए रखने के लिए बैक्टीरिया पर कुछ चयनात्मक दबाव है। विलोपन पक्षपात चयन विकास में शामिल एक प्रक्रिया है। दो अन्य प्रमुख प्रक्रियाएँ (उत्परिवर्तन और आनुवंशिक प्रवाह) विभिन्न प्रकार के बैक्टीरिया के जीनोम आकार के लिए जिम्मेदार हो सकती हैं। मीरा एट अल द्वारा किया गया एक अध्ययन। बैक्टीरियल स्यूडोजेन्स में सम्मिलन और विलोपन के आकार की जांच की। परिणामों ने संकेत दिया कि जीन हस्तांतरण या जीन दोहराव की अनुपस्थिति में बैक्टीरिया में सम्मिलन की तुलना में उत्परिवर्तनशील विलोपन बड़े होते हैं। क्षैतिज या पार्श्वीय जीन हस्तांतरण और जीन दोहराव के कारण होने वाले सम्मिलन में बड़ी मात्रा में आनुवंशिक सामग्री का हस्तांतरण शामिल होता है। इन प्रक्रियाओं की कमी को मानते हुए, चयनात्मक बाधा के अभाव में जीनोम आकार में कम हो जाएंगे। मुक्त-जीवित बैक्टीरिया, संकलक और हाल ही में व्युत्पन्न परजीवियों और बाध्यकारी परजीवियों और प्रतीकों के संबंधित जीनोम आकारों में एक विलोपन पूर्वाग्रह का प्रमाण मौजूद है। मुक्त-जीवित बैक्टीरिया में बड़ी आबादी होती है और वे जीन हस्तांतरण के लिए अधिक अवसर के अधीन होते हैं। इस प्रकार, चयन प्रभावी रूप से मुक्त-जीवित बैक्टीरिया पर हानिकारक अनुक्रमों को हटाने के लिए काम कर सकता है जिसके परिणामस्वरूप छद्मजनों की संख्या अपेक्षाकृत कम होती है। लगातार, आगे का चयनात्मक दबाव स्पष्ट है क्योंकि मुक्त-जीवित बैक्टीरिया को एक मेजबान से स्वतंत्र सभी जीन-उत्पादों का उत्पादन करना चाहिए। यह देखते हुए कि जीन हस्तांतरण होने का पर्याप्त अवसर है और थोड़े हानिकारक विलोपन के खिलाफ भी चयनात्मक दबाव हैं, यह सहज है कि मुक्त-जीवित बैक्टीरिया में सभी प्रकार के बैक्टीरिया के सबसे बड़े जीवाणु जीनोम होने चाहिए। हाल ही में बने परजीवी गंभीर बाधाओं से गुजरते हैं और जीन उत्पाद प्रदान करने के लिए मेजबान वातावरण पर भरोसा कर सकते हैं। इस प्रकार, हाल ही में गठित और संकलक परजीवियों में, विलोपन के खिलाफ चयनात्मक दबाव की कमी के कारण छद्मजनों और पारगम्य तत्वों का संचय होता है। जनसंख्या की अड़चनें जीन हस्तांतरण को कम करती हैं और इस तरह, विलोपन पूर्वाग्रह परजीवी बैक्टीरिया में जीनोम के आकार में कमी सुनिश्चित करता है। अनिवार्य परजीवी और प्रतीकों में विलोपन पूर्वाग्रह के लंबे समय तक प्रभावों के कारण सबसे छोटे जीनोम आकार होते हैं। परजीवी जो विशिष्ट स्थानों पर कब्जा करने के लिए विकसित हुए हैं, वे बहुत अधिक चयनात्मक दबाव के संपर्क में नहीं आते हैं। इस प्रकार, आनुवंशिक प्रवाह आला-विशिष्ट बैक्टीरिया के विकास पर हावी है। विलोपन पूर्वाग्रह के विस्तारित संपर्क से अधिकांश अनावश्यक अनुक्रमों को हटाना सुनिश्चित होता है। लक्षण बहुत कम संख्या में होते हैं और किसी भी प्रकार के जीवाणु की सबसे गंभीर बाधाओं से गुजरते हैं। एंडोसिम्बायोटिक बैक्टीरिया के लिए जीन हस्तांतरण का लगभग कोई अवसर नहीं है, और इस प्रकार जीनोम संघनन अत्यधिक हो सकता है। अनुक्रमित किए जाने वाले सबसे छोटे जीवाणु जीनोमों में से एक एंडोसिम्बियंट कार्सनेला रूडी का है। 160 के. बी. पी. पर, कार्सनेला का जीनोम आज तक जांच किए गए जीनोम के सबसे सुव्यवस्थित उदाहरणों में से एक है। जीनोमिक रिडक्शन मॉलिक्यूलर फाइलोजेनेटिक्स से पता चला है कि 2 एमबी से कम जीनोम आकार वाले बैक्टीरिया का प्रत्येक क्लेड बहुत बड़े जीनोम वाले पूर्वजों से प्राप्त किया गया था, इस प्रकार इस परिकल्पना का खंडन करता है कि बैक्टीरिया छोटे-जीनोम वाले पूर्वजों के क्रमिक दोगुने होने से विकसित हुआ था। निल्सन एट अल द्वारा किए गए हालिया अध्ययन। बाध्यकारी बैक्टीरिया के जीवाणु जीनोम में कमी की दरों की जांच की। जीवाणुओं को जीन हस्तांतरण को कम करने के लिए क्रमिक मार्ग में लगातार बाधाओं और बढ़ती कोशिकाओं को पेश करने के लिए संवर्धित किया गया था ताकि एंडोसिम्बायोटिक बैक्टीरिया की स्थितियों की नकल की जा सके। आंकड़ों ने भविष्यवाणी की कि एक दिन की पीढ़ी के समय का प्रदर्शन करने वाले बैक्टीरिया 50,000 वर्षों (अपेक्षाकृत कम विकासवादी समय अवधि) में 1,000 के. बी. पी. खो देते हैं। इसके अलावा, मिथाइल-निर्देशित डीएनए बेमेल मरम्मत (एमएमआर) प्रणाली के लिए आवश्यक जीन को हटाने के बाद, यह दिखाया गया कि जीवाणु जीनोम के आकार में कमी की दर में 50 गुना तक की वृद्धि हुई। ये परिणाम इंगित करते हैं कि जीनोम के आकार में कमी अपेक्षाकृत तेजी से हो सकती है, और कुछ जीनों का नुकसान जीवाणु जीनोम संघनन की प्रक्रिया को तेज कर सकता है। इसका मतलब यह नहीं है कि सभी जीवाणु जीनोम आकार और जटिलता में कम हो रहे हैं। जबकि कई प्रकार के बैक्टीरिया एक पैतृक अवस्था से जीनोम के आकार में कम हो गए हैं, अभी भी बड़ी संख्या में बैक्टीरिया हैं जो पैतृक अवस्थाओं में जीनोम के आकार को बनाए रखते हैं या बढ़ाते हैं। मुक्त-जीवित बैक्टीरिया विशाल आबादी के आकार, तेजी से पीढ़ी के समय और जीन हस्तांतरण के लिए अपेक्षाकृत उच्च क्षमता का अनुभव करते हैं। जबकि विलोपन पूर्वाग्रह अनावश्यक अनुक्रमों को हटा देता है, चयन मुक्त-जीवित बैक्टीरिया के बीच महत्वपूर्ण रूप से काम कर सकता है जिसके परिणामस्वरूप नए जीन और प्रक्रियाओं का विकास होता है। क्षैतिज जीन स्थानांतरण यूकेरियोट्स के विपरीत, जो मुख्य रूप से मौजूदा आनुवंशिक जानकारी के संशोधन के माध्यम से विकसित होते हैं, बैक्टीरिया ने जीन के क्षैतिज हस्तांतरण द्वारा अपनी आनुवंशिक विविधता का एक बड़ा प्रतिशत प्राप्त कर लिया है। यह काफी गतिशील जीनोम बनाता है, जिसमें डी. एन. ए. को गुणसूत्र में डाला जा सकता है और उससे हटाया जा सकता है। बैक्टीरिया में उनके चयापचय गुणों, कोशिकीय संरचनाओं और जीवन शैली में अधिक भिन्नता होती है, जो अकेले बिंदु उत्परिवर्तन से ही हो सकती है। उदाहरण के लिए, ई. कोलाई को साल्मोनेला एंटेरिका से अलग करने वाले किसी भी फेनोटाइपिक लक्षण को बिंदु उत्परिवर्तन के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है। इसके विपरीत, साक्ष्य बताते हैं कि क्षैतिज जीन हस्तांतरण ने कई बैक्टीरिया के विविधीकरण और विशिष्टता को बढ़ावा दिया है। क्षैतिज जीन स्थानांतरण का पता अक्सर डी. एन. ए. अनुक्रम जानकारी के माध्यम से लगाया जाता है। इस तंत्र द्वारा प्राप्त डीएनए खंड अक्सर संबंधित प्रजातियों के बीच एक संकीर्ण जातिजनित वितरण को प्रकट करते हैं। इसके अलावा, ये क्षेत्र कभी-कभी टैक्स से जीन के लिए एक अप्रत्याशित स्तर की समानता प्रदर्शित करते हैं जिन्हें काफी भिन्न माना जाता है। हालांकि जीन की तुलना और जातिजनित अध्ययन क्षैतिज जीन हस्तांतरण की जांच में सहायक हैं, जीन के डी. एन. ए. अनुक्रम जीनोम के भीतर उनकी उत्पत्ति और वंशावली के बारे में और भी अधिक खुलासा करते हैं। जीवाणु प्रजातियाँ समग्र जी. सी. सामग्री में व्यापक रूप से भिन्न होती हैं, हालाँकि किसी भी एक प्रजाति के जीनोम में जीन आधार संरचना, कोडन उपयोग के पैटर्न और डी-और ट्रिन्यूक्लियोटाइड्स की आवृत्तियों के संबंध में लगभग समान होते हैं। नतीजतन, पार्श्व स्थानांतरण के माध्यम से नए प्राप्त किए गए अनुक्रमों को उनकी विशेषताओं के माध्यम से पहचाना जा सकता है, जो दाता की बनी हुई है। उदाहरण के लिए, कई एस. एंटेरिका जीन जो ई. कोलाई में मौजूद नहीं होते हैं, उनमें आधार संरचना होती है जो पूरे गुणसूत्र की कुल 52 प्रतिशत जी. सी. सामग्री से भिन्न होती है। इस प्रजाति के भीतर, कुछ वंशों में डी. एन. ए. का एक मेगाबेज़ से अधिक होता है जो अन्य वंशों में मौजूद नहीं होता है। इन वंश-विशिष्ट अनुक्रमों की आधार रचनाओं का तात्पर्य है कि इनमें से कम से कम आधे अनुक्रमों को पार्श्व स्थानांतरण के माध्यम से पकड़ा गया था। इसके अलावा, क्षैतिज रूप से प्राप्त जीन से सटे क्षेत्रों में अक्सर स्थानांतरणीय तत्वों के अवशेष, प्लाजमिड की स्थानांतरण उत्पत्ति, या फेज समाकलन के ज्ञात संलग्नक स्थल होते हैं। कुछ प्रजातियों में, पार्श्व रूप से स्थानांतरित जीन का एक बड़ा अनुपात प्लास्मिड-, फेज-, या ट्रांसपोसन-संबंधित अनुक्रमों से उत्पन्न होता है। यद्यपि अनुक्रम-आधारित विधियाँ बैक्टीरिया में क्षैतिज जीन हस्तांतरण की व्यापकता को प्रकट करती हैं, परिणाम इस तंत्र के परिमाण को कम करके आंके जाते हैं, क्योंकि दाताओं से प्राप्त अनुक्रम जिनकी अनुक्रम विशेषताएँ प्राप्तकर्ता के समान हैं, पता लगाने से बचेंगे। पूरी तरह से अनुक्रमित जीनोम की तुलना इस बात की पुष्टि करती है कि जीवाणु गुणसूत्र पैतृक और पार्श्व रूप से अर्जित अनुक्रमों के समामेलन हैं। हाइपरथर्मोफिलिक यूबैक्टेरिया एक्विफेक्स एयोलिकस और थर्मोटोगा मारिटिमा में से प्रत्येक में कई जीन होते हैं जो प्रोटीन अनुक्रम में थर्मोफिलिक आर्किया में होमोलॉग के समान होते हैं। थर्मोटोगा के 1,877 ओ. आर. एफ. में से 24 प्रतिशत और एक्विफेक्स के 1,512 ओ. आर. एफ. में से 16 प्रतिशत एक आर्कियल प्रोटीन के लिए उच्च मिलान दिखाते हैं, जबकि ई. कोलाई और बी. सबटिलिस जैसे मेसोफाइल में जीन का अनुपात बहुत कम होता है जो आर्कियल होमोलॉग जैसे होते हैं। पार्श्व स्थानांतरण के तंत्र क्षैतिज जीन हस्तांतरण के कारण नई क्षमताओं की उत्पत्ति की तीन आवश्यकताएँ हैं। सबसे पहले, दाता के डीएनए को प्राप्तकर्ता कोशिका द्वारा स्वीकार किए जाने के लिए एक संभावित मार्ग मौजूद होना चाहिए। इसके अतिरिक्त, प्राप्त अनुक्रम को शेष जीनोम के साथ एकीकृत किया जाना चाहिए। अंत में, इन एकीकृत जीनों से प्राप्तकर्ता जीवाणु जीव को लाभ होना चाहिए। पहले दो चरणों को तीन तंत्रों के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता हैः परिवर्तन, पारगमन और संयुग्मन। परिवर्तन में पर्यावरण से नामित डी. एन. ए. का ग्रहण शामिल है। परिवर्तन के माध्यम से, डी. एन. ए. को दूर से संबंधित जीवों के बीच प्रेषित किया जा सकता है। कुछ जीवाणु प्रजातियाँ, जैसे कि हीमोफिलस इन्फ्लुएंजा और निसेरिया गोनोरिया, डी. एन. ए. को स्वीकार करने में लगातार सक्षम हैं। बैसिलस सबटिलिस और स्ट्रेप्टोकोकस निमोनिया जैसी अन्य प्रजातियां तब सक्षम हो जाती हैं जब वे अपने जीवन चक्र में एक विशेष चरण में प्रवेश करती हैं। एन. गोनोरिया और एच. इन्फ्लुएंजा में परिवर्तन केवल तभी प्रभावी होता है जब प्राप्तकर्ता जीनोम (5 '-जी. सी. सी. जी. टी. जी. ए. ए.-3' और 5 '-ए. ए. जी. टी. जी. सी. जी. टी.-3' में विशेष पहचान अनुक्रम पाए जाते हैं। क्रमशः)। यद्यपि कुछ ग्रहण अनुक्रमों का अस्तित्व संबंधित प्रजातियों के बीच परिवर्तन क्षमता में सुधार करता है, बी. सबटिलिस और एस. निमोनिया जैसी कई स्वाभाविक रूप से सक्षम जीवाणु प्रजातियां अनुक्रम वरीयता प्रदर्शित नहीं करती हैं। नए जीन को बैक्टीरिया में एक बैक्टीरियोफेज द्वारा पेश किया जा सकता है जो सामान्यीकृत ट्रांसडक्शन या विशेष ट्रांसडक्शन के माध्यम से एक दाता के भीतर दोहराया गया है। डी. एन. ए. की मात्रा जो एक घटना में प्रेषित की जा सकती है, फेज कैप्सिड के आकार से बाधित होती है (हालाँकि ऊपरी सीमा लगभग 100 किलोबेस है)। जबकि पर्यावरण में फेज कई हैं, सूक्ष्मजीवों की सीमा जिसे ट्रांसड्यूस किया जा सकता है, बैक्टीरियोफेज द्वारा रिसेप्टर की पहचान पर निर्भर करता है। पारगमन के लिए दाता और प्राप्तकर्ता दोनों कोशिकाओं को समय और स्थान में एक साथ उपस्थित होने की आवश्यकता नहीं होती है। फेज-एन्कोडेड प्रोटीन दोनों प्राप्तकर्ता कोशिका द्रव्य में डी. एन. ए. के हस्तांतरण में मध्यस्थता करते हैं और गुणसूत्र में डी. एन. ए. के एकीकरण में सहायता करते हैं। संयुग्मन में दाता और प्राप्तकर्ता कोशिकाओं के बीच शारीरिक संपर्क शामिल होता है और यह बैक्टीरिया और खमीर जैसे क्षेत्रों के बीच जीन के हस्तांतरण में मध्यस्थता करने में सक्षम होता है। डी. एन. ए. दाता से प्राप्तकर्ता को या तो स्व-संचारी या गतिशील प्लास्मिड द्वारा प्रेषित किया जाता है। संयुग्मन गुणसूत्र में एकीकृत होने वाले प्लास्मिड द्वारा गुणसूत्र अनुक्रमों के हस्तांतरण में मध्यस्थता कर सकता है। बैक्टीरिया के बीच जीन हस्तांतरण में मध्यस्थता करने वाले कई तंत्रों के बावजूद, प्रक्रिया की सफलता की गारंटी नहीं है जब तक कि प्राप्तकर्ता में प्राप्त अनुक्रम को स्थिर रूप से बनाए नहीं रखा जाता है। डी. एन. ए. एकीकरण को कई प्रक्रियाओं में से एक के माध्यम से बनाए रखा जा सकता है। एक एपिसोड के रूप में दृढ़ता है, दूसरा समरूप पुनर्संयोजन है, और फिर भी दूसरा भाग्यशाली डबल-स्ट्रैंड ब्रेक रिपेयर के माध्यम से अवैध निगमन है। पार्श्व जीन स्थानांतरण रोगाणुरोधी प्रतिरोध जीन के माध्यम से पेश किए गए लक्षण एक जीव को अपने पारिस्थितिक स्थान को विकसित करने की क्षमता प्रदान करते हैं, क्योंकि यह अब पहले के घातक यौगिकों की उपस्थिति में जीवित रह सकता है। चूंकि इस तरह के जीन प्राप्त करने से अर्जित बैक्टीरिया के लिए लाभ समय और स्थान-स्वतंत्र होते हैं, इसलिए उन अनुक्रमों का चयन किया जाता है जो अत्यधिक गतिशील होते हैं। प्लाजमिड टैक्सों के बीच काफी गतिशील होते हैं और सबसे आम तरीका है जिसके द्वारा बैक्टीरिया एंटीबायोटिक प्रतिरोध जीन प्राप्त करते हैं। रोगजनक जीवन शैली को अपनाने से अक्सर किसी जीव के पारिस्थितिक स्थान में एक मौलिक बदलाव आता है। रोगजनक जीवों के अनियमित जातिजनित वितरण का तात्पर्य है कि जीवाणु विषाक्तता उन जीनों की उपस्थिति या प्राप्ति का परिणाम है जो उग्र रूपों में गायब हैं। इसके साक्ष्य में रोगजनक शिगेल्ला और यर्सिनिया में बड़े 'विषाणु' प्लास्मिड की खोज के साथ-साथ अन्य प्रजातियों के जीन के प्रायोगिक संपर्क के माध्यम से ई. कोलाई पर रोगजनक गुणों को प्रदान करने की क्षमता शामिल है। अप्रैल 2019 में, ई. टी. एच. ज्यूरिख के वैज्ञानिकों ने दुनिया के पहले बैक्टीरियल जीनोम के निर्माण की सूचना दी, जिसका नाम कैलोबैक्टर ethensis-2.0 था, जिसे पूरी तरह से एक कंप्यूटर द्वारा बनाया गया था, हालांकि सी. ethensis-2.0 का एक संबंधित व्यवहार्य रूप अभी तक मौजूद नहीं है। तुलनात्मक जीनोमिक्स फंगल जीनोम संदर्भ बैक्टीरिया जीनोमिक्स भी देखें।