Bacterial genome
بیکٹیریل جینوم عام طور پر یوکرائٹس کے جینوموں کے مقابلے میں انواع کے درمیان سائز میں چھوٹے اور کم مختلف ہوتے ہیں۔ بیکٹیریل جینوم سائز میں تقریبا 130 کے بی پی سے لے کر 14 ایم بی پی تک کہیں بھی ہو سکتے ہیں۔ ایک مطالعہ جس میں 478 بیکٹیریل جینومز شامل تھے، لیکن ان تک محدود نہیں تھا، اس نتیجے پر پہنچا کہ جیسے جیسے جینوم کا سائز بڑھتا ہے، جینوں کی تعداد غیر یوکرائٹس کے مقابلے میں یوکرائٹس میں غیر متناسب طور پر سست شرح سے بڑھتی ہے۔ اس طرح، غیر کوڈنگ ڈی این اے کا تناسب بیکٹیریا کے مقابلے غیر بیکٹیریا میں جینوم کے سائز کے ساتھ زیادہ تیزی سے بڑھ جاتا ہے۔ یہ اس حقیقت سے مطابقت رکھتا ہے کہ زیادہ تر یوکرائیوٹک نیوکلیئر ڈی این اے غیر جین کوڈنگ ہے، جبکہ زیادہ تر پروکیریوٹک، وائرل اور آرگنیلر جین کوڈنگ کر رہے ہیں۔ ابھی، ہمارے پاس 50 مختلف بیکٹیریل فائیلا اور 11 مختلف آرکیئل فائیلا سے جینوم کے سلسلے ہیں۔ دوسری نسل کی ترتیب سے بہت سے ڈرافٹ جینوم حاصل ہوئے ہیں (جین بینک میں تقریبا 90 فیصد بیکٹیریل جینوم فی الحال مکمل نہیں ہیں) ؛ تیسری نسل کی ترتیب بالآخر چند گھنٹوں میں ایک مکمل جینوم حاصل کر سکتی ہے۔ جینوم کے سلسلے بیکٹیریا میں بہت زیادہ تنوع ظاہر کرتے ہیں۔ 2000 سے زیادہ ایسچریچیا کولی جینومز کے تجزیے سے تقریبا 3100 جین خاندانوں اور کل تقریبا 89,000 مختلف جین خاندانوں کے ای کولی کور جینوم کا پتہ چلتا ہے۔ جینوم کی ترتیب سے پتہ چلتا ہے کہ پرجیوی بیکٹیریا میں 500-1200 جین ہوتے ہیں، آزاد زندگی گزارنے والے بیکٹیریا میں 1500-7500 جین ہوتے ہیں، اور آرکیا میں 1500-2700 جین ہوتے ہیں۔ کول اور دیگر کی ایک حیرت انگیز دریافت۔ لیپروسی بیسیلس کا آبائی بیکٹیریا سے موازنہ کرتے وقت جین کی خرابی کی بڑی مقدار بیان کی گئی۔ اس کے بعد کے مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ کئی بیکٹیریا اپنے آباؤ اجداد کے مقابلے میں چھوٹے جینوم سائز کے ہوتے ہیں۔ برسوں کے دوران، محققین نے بیکٹیریل جینوم کی خرابی کے عمومی رجحان اور بیکٹیریل جینوم کے نسبتا چھوٹے سائز کی وضاحت کے لیے کئی نظریات پیش کیے ہیں۔ مجبور کرنے والے شواہد اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ بیکٹیریل جینوموں کا بظاہر انحطاط حذف کرنے والے تعصب کی وجہ سے ہے۔ طریقہ کار اور تکنیک 2014 تک، 30,000 سے زیادہ ترتیب شدہ بیکٹیریل جینوم عوامی طور پر دستیاب ہیں اور ہزاروں میٹاجینوم پروجیکٹس ہیں۔ جینومک انسائیکلوپیڈیا آف بیکٹیریا اینڈ آرکیا (جی ای بی اے) جیسے منصوبے مزید جینوم شامل کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں۔ واحد جین کا موازنہ اب زیادہ عام طریقوں سے کیا جا رہا ہے۔ ان طریقوں کے نتیجے میں جینیاتی تعلقات کے بارے میں نئے تناظر سامنے آئے ہیں جن کا پہلے صرف اندازہ لگایا گیا تھا۔ بیکٹیریل جینوم سیکوینسنگ کی دوسری دہائی میں ایک اہم کامیابی میٹاجنومک ڈیٹا کی تیاری تھی، جو نمونے میں موجود تمام ڈی این اے کا احاطہ کرتی ہے۔ اس سے پہلے، صرف دو میٹاجینومک پروجیکٹس شائع ہوئے تھے۔ بیکٹیریل جینوم بیکٹیریا میں ایک کمپیکٹ جینوم فن تعمیر ہوتا ہے جو یوکرائٹس سے دو اہم طریقوں سے الگ ہوتا ہے: بیکٹیریا جینوم کے سائز اور جینوم میں فعال جینوں کی تعداد کے درمیان ایک مضبوط ارتباط ظاہر کرتے ہیں، اور ان جینوں کو آپریون میں تشکیل دیا جاتا ہے۔ یوکرائیوٹک جینومز (خاص طور پر ملٹی سیلولر یوکرائٹس) کے مقابلے میں بیکٹیریل جینومز کی نسبتا کثافت کی بنیادی وجہ انٹرجینک علاقوں اور انٹرن کی شکل میں نان کوڈنگ ڈی این اے کی موجودگی ہے۔ کچھ قابل ذکر مستثنیات میں حال ہی میں تشکیل پانے والے پیتھوجینک بیکٹیریا شامل ہیں۔ یہ ابتدائی طور پر کول اور دیگر کے ایک مطالعے میں بیان کیا گیا تھا۔ جس میں مائیکوبیکٹیریم لیپری کو دریافت کیا گیا کہ اس کے آزاد رہنے والے آباؤ اجداد کے مقابلے میں فنکشنل جینز (~40%) میں سیڈوجینز کی نمایاں طور پر زیادہ فیصد ہے۔ مزید برآں، بیکٹیریا کی انواع میں، زندگی کے دیگر بڑے گروہوں کے جینوم سائز کے مقابلے میں جینوم سائز میں نسبتا کم تغیر ہوتا ہے۔ یوکرائیوٹک پرجاتیوں میں فعال جینوں کی تعداد پر غور کرتے وقت جینوم کا سائز بہت کم مطابقت رکھتا ہے۔ بیکٹیریا میں، تاہم، جینوں کی تعداد اور جینوم کے سائز کے درمیان مضبوط ارتباط بیکٹیریل جینوم کے سائز کو تحقیق اور بحث کے لیے ایک دلچسپ موضوع بناتا ہے۔ بیکٹیریل ارتقاء کے عمومی رجحانات سے پتہ چلتا ہے کہ بیکٹیریا آزادانہ طور پر زندہ جانداروں کے طور پر شروع ہوئے۔ ارتقاء کے راستوں کی وجہ سے کچھ بیکٹیریا پیتھوجینز اور سمبیوئنٹ بن گئے۔ بیکٹیریا کا طرز زندگی ان کے متعلقہ جینوم سائز میں ایک لازمی کردار ادا کرتا ہے۔ آزادانہ طور پر زندہ بیکٹیریا میں تین قسم کے بیکٹیریا میں سے سب سے بڑے جینوم ہوتے ہیں۔ تاہم، ان میں بیکٹیریا کے مقابلے میں کم سیڈوجینز ہوتے ہیں جنہوں نے حال ہی میں پیتھوجینسیٹی حاصل کی ہے۔ فیکلٹیٹو اور حال ہی میں تیار شدہ پیتھوجینک بیکٹیریا آزادانہ طور پر زندہ بیکٹیریا کے مقابلے میں چھوٹے جینوم سائز کی نمائش کرتے ہیں، پھر بھی ان میں بیکٹیریا کی کسی بھی دوسری شکل کے مقابلے میں زیادہ سیڈوجینز ہوتے ہیں۔ اوبلیگیٹ بیکٹیریل سمبیونٹس یا پیتھوجینز میں سب سے چھوٹے جینوم ہوتے ہیں اور تینوں گروپوں میں سب سے کم سیڈوجینز ہوتے ہیں۔ بیکٹیریا کے طرز زندگی اور جینوم کے سائز کے درمیان تعلق بیکٹیریل جینوم ارتقاء کے طریقہ کار کے بارے میں سوالات اٹھاتا ہے۔ محققین نے بیکٹیریا کے درمیان جینوم سائز کے ارتقاء کے نمونوں کی وضاحت کے لیے کئی نظریات تیار کیے ہیں۔ جینوم کے موازنہ اور فائیلوجینی چونکہ ایک جین کے موازنہ نے بڑی حد تک جینوم کے موازنہ کو راستہ دیا ہے، بیکٹیریل جینوم کی فائیلوجینی کی درستگی میں بہتری آئی ہے۔ اوسط نیوکلیوٹائڈ شناخت (اے این آئی) طریقہ تقریبا 10,000 بی پی کے علاقوں سے فائدہ اٹھاتے ہوئے پورے جینوم کے درمیان جینیاتی فاصلے کی مقدار طے کرتا ہے۔ ایک جینس کے جینوم سے کافی اعداد و شمار کے ساتھ، انواع کی درجہ بندی کے لیے الگورتھم پر عمل درآمد کیا جاتا ہے۔ یہ 2013 میں سیوڈوموناس ایویلانی پرجاتیوں کے لیے اور 2020 سے تمام ترتیب شدہ بیکٹیریا اور آرکیا کے لیے کیا گیا ہے۔ بیکٹیریل جینوم کے بارے میں معلومات حاصل کرنے کے لیے بیکٹیریا کے کئی اقسام کے لیے کور اور پین جینوم کے سائز کا جائزہ لیا گیا ہے۔ 2012 میں بنیادی جین خاندانوں کی تعداد تقریبا 3000 تھی۔ تاہم، 2015 تک، دستیاب جینوم میں دس گنا سے زیادہ اضافے کے ساتھ، پین جینوم میں بھی اضافہ ہوا ہے۔ شامل کیے گئے جینوم کی تعداد اور پین جینوم کی نشوونما کے درمیان تقریبا ایک مثبت تعلق ہے۔ دوسری طرف، بنیادی جینوم 2012 سے مستحکم ہے۔ فی الحال، ای کولی پین جینوم تقریبا 90,000 جین خاندانوں پر مشتمل ہے۔ ان میں سے تقریبا ایک تہائی صرف ایک جینوم میں موجود ہے۔ تاہم، ان میں سے بہت سے محض جین کے ٹکڑے ہیں اور کالنگ کی غلطیوں کا نتیجہ ہیں۔ پھر بھی، ای کولی میں شاید 60,000 سے زیادہ منفرد جین خاندان ہیں۔ بیکٹیریل جینوم ارتقاء کے نظریات بیکٹیریا بڑی مقدار میں جین کھو دیتے ہیں کیونکہ وہ آزادانہ طور پر رہنے والے یا فیکلٹی پرجیوی زندگی کے چکروں سے مستقل میزبان پر منحصر زندگی میں منتقل ہوتے ہیں۔ بیکٹیریل جینوم سائز کے پیمانے کے نچلے سرے کی طرف مائیکوپلاسما اور متعلقہ بیکٹیریا ہوتے ہیں۔ ابتدائی مالیکیولر فائیلوجنیٹک مطالعات سے پتہ چلا ہے کہ مائیکوپلاسما ایک ارتقائی اخذ شدہ حالت کی نمائندگی کرتے ہیں، جو پہلے کے مفروضوں کے برعکس ہے۔ مزید برآں، اب یہ معلوم ہوا ہے کہ مائیکوپلاسما لازمی طور پر میزبان سے وابستہ بیکٹیریا میں بہت سے جینوم سکڑنے کی صرف ایک مثال ہے۔ دیگر مثالیں ریکٹسیا، بکنیرا ایفیڈیکولا، اور بوریلیا برگڈورفری ہیں۔ ایسی انواع میں جینوم کا چھوٹا سائز بعض خصوصیات سے وابستہ ہوتا ہے، جیسے کہ پولی پیپٹائڈ کے سلسلے کا تیزی سے ارتقا اور جینوم میں جی سی کا کم مواد۔ غیر متعلقہ بیکٹیریا میں ان خصوصیات کے متغیر ارتقاء سے پتہ چلتا ہے کہ میزبان کے ساتھ پابند وابستگی جینوم میں کمی کو فروغ دیتی ہے۔ یہ دیکھتے ہوئے کہ تقریبا تمام مکمل طور پر ترتیب شدہ بیکٹیریل جینومز میں سے 80 فیصد سے زیادہ برقرار او آر ایف پر مشتمل ہوتے ہیں، اور یہ کہ جین کی لمبائی تقریبا 1 کے بی فی جین پر مستقل ہوتی ہے، یہ اندازہ لگایا جاتا ہے کہ چھوٹے جینومز میں میٹابولک صلاحیتیں کم ہوتی ہیں۔ اگرچہ آزاد زندگی گزارنے والے بیکٹیریا، جیسے ای کولی، سالمونیلا پرجاتیوں، یا بیسیلس پرجاتیوں میں عام طور پر ان کے ڈی این اے میں 1500 سے 6000 پروٹین ہوتے ہیں، لیکن لازمی طور پر پیتھوجینک بیکٹیریا میں اکثر 500 سے 1000 ایسے پروٹین ہوتے ہیں۔ ایک امیدوار کی وضاحت یہ ہے کہ کم شدہ جینوم ان جینوں کو برقرار رکھتے ہیں جو سیلولر نمو اور نقل سے متعلق اہم عمل کے لیے ضروری ہیں، ان جینوں کے علاوہ جو بیکٹیریا کے ماحولیاتی طاق میں زندہ رہنے کے لیے ضروری ہیں۔ تاہم، ترتیب کا ڈیٹا اس مفروضے سے متصادم ہے۔ یوبیکٹیریا کے درمیان عالمگیر آرتھولوگس کا مجموعہ ہر جینوم کا صرف 15 فیصد پر مشتمل ہوتا ہے۔ اس طرح، ہر نسب نے کم سائز کے لیے ایک مختلف ارتقائی راستہ اختیار کیا ہے۔ چونکہ عالمگیر سیلولر عمل کے لیے 80 سے زیادہ جینوں کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے جینوں میں تغیر کا مطلب یہ ہے کہ وہی افعال غیر ہم جنس پرست جینوں کے استحصال سے حاصل کیے جا سکتے ہیں۔ میزبان پر منحصر بیکٹیریا میزبان کے سائٹوپلازم یا ٹشو سے میٹابولزم کے لیے درکار بہت سے مرکبات کو محفوظ کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔ وہ، بدلے میں، اپنے بائیوسینتھیٹک راستوں اور متعلقہ جینوں کو ضائع کر سکتے ہیں۔ یہ ہٹانا بہت سے مخصوص جین کے نقصانات کی وضاحت کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، ریکٹسیا پرجاتیوں، جو اپنے میزبان سے مخصوص توانائی کے سبسیٹیٹ پر انحصار کرتی ہیں، نے اپنے بہت سے مقامی توانائی میٹابولزم جین کو کھو دیا ہے۔ اسی طرح، زیادہ تر چھوٹے جینوم اپنے امینو ایسڈ بائیو سنتھیسائزنگ جین کھو چکے ہیں، کیونکہ یہ اس کے بجائے میزبان میں پائے جاتے ہیں۔ ایک رعایت بکنیرا ہے، جو زچگی سے منتقل ہونے والی ایفیڈز کی ایک لازمی علامت ہے۔ یہ اہم امینو ایسڈ کی حیاتیاتی ترکیب کے لیے 54 جینوں کو برقرار رکھتا ہے، لیکن اب ان امینو ایسڈ کے لیے کوئی راستہ نہیں ہے جو میزبان ترکیب کر سکتا ہے۔ نیوکلیوٹائڈ بائیوسنتھیس کے راستے بہت سے کم شدہ جینوموں سے ختم ہو چکے ہیں۔ وہ انابولک راستے جو طاق موافقت کے ذریعے تیار ہوئے وہ خاص جینوم میں باقی رہتے ہیں۔ یہ مفروضہ کہ غیر استعمال شدہ جینوں کو بالآخر ہٹا دیا جاتا ہے اس کی وضاحت نہیں کرتا ہے کہ ہٹائے گئے بہت سے جین درحقیقت واجب پیتھوجینز میں مددگار کیوں رہیں گے۔ مثال کے طور پر، بہت سے ان مصنوعات کے لیے ختم شدہ جین کوڈ جو عالمگیر سیلولر عمل میں شامل ہیں، بشمول نقل، نقل اور ترجمہ۔ یہاں تک کہ ڈی این اے کے دوبارہ امتزاج اور مرمت کی حمایت کرنے والے جین بھی ہر چھوٹے جینوم سے حذف ہو جاتے ہیں۔ اس کے علاوہ، چھوٹے جینوموں میں کم ٹی آر این اے ہوتے ہیں، جو کئی امینو ایسڈ کے لیے ایک کا استعمال کرتے ہیں۔ لہذا، ایک سے زیادہ کوڈن کے ساتھ ایک واحد کوڈن جوڑا، جو ممکنہ طور پر بہترین ترجمہ کی مشینری سے کم پیداوار دیتا ہے۔ یہ معلوم نہیں ہے کہ کم ٹی آر این اے اور کم ڈی این اے مرمت کے انزائموں کو برقرار رکھنے سے واجب انٹرا سیلولر پیتھوجینز کیوں فائدہ اٹھائیں گے۔ غور کرنے کے لیے ایک اور عنصر آبادی میں تبدیلی ہے جو لازمی طور پر روگجنک زندگی کی طرف ارتقاء سے مطابقت رکھتی ہے۔ طرز زندگی میں اس طرح کی تبدیلی کے نتیجے میں اکثر نسب کی جینیاتی آبادی کے سائز میں کمی واقع ہوتی ہے، کیونکہ میزبانوں کی ایک محدود تعداد ہوتی ہے۔ اس جینیاتی بہاؤ کے نتیجے میں تغیرات کا تعین ہو سکتا ہے جو بصورت دیگر فائدہ مند جینوں کو غیر فعال کر دیتے ہیں، یا بصورت دیگر جین کی مصنوعات کی کارکردگی کو کم کر سکتے ہیں۔ لہذا، نہ صرف بیکار جین ختم ہو جائیں گے (کیونکہ بیکٹیریا کے میزبان انحصار میں آباد ہونے کے بعد تغیرات ان میں خلل ڈالتے ہیں)، بلکہ اگر جینیاتی بہاؤ غیر موثر طہارت کے انتخاب کو نافذ کرتا ہے تو فائدہ مند جین بھی ختم ہو سکتے ہیں۔ عالمگیر طور پر برقرار رکھے گئے جینوں کی تعداد چھوٹی اور آزاد سیلولر نشوونما اور نقل کے لیے ناکافی ہے، تاکہ چھوٹے جینوم پرجاتیوں کو مختلف جینوں کے ذریعے اس طرح کے کارنامے انجام دینے ہوں۔ یہ جزوی طور پر غیر آرتھولوگس جین کی نقل مکانی کے ذریعے کیا جاتا ہے۔ یعنی، ایک جین کا کردار دوسرے جین سے بدل جاتا ہے جو اسی کام کو حاصل کرتا ہے۔ آبائی، بڑے جینوم کے اندر کٹوتی ختم ہو جاتی ہے۔ نسل کا چھوٹا جینوم مواد کروموسومل حذف کرنے کے مواد پر منحصر ہوتا ہے جو جینوم میں کمی کے ابتدائی مراحل میں ہوتا ہے۔ ایم۔ جینیٹیلیم کے بہت چھوٹے جینوم میں ڈسپینسیبل جین ہوتے ہیں۔ ایک مطالعہ میں جس میں اس جاندار کے واحد جین کو ٹرانسپوسن کی ثالثی میں میوٹیجینیسیس کا استعمال کرتے ہوئے غیر فعال کیا گیا تھا، اس کے 484 او آر جی میں سے کم از کم 129 کی نشوونما کے لیے ضرورت نہیں تھی۔ اس لیے ایم۔ جینیٹیلیم کے مقابلے میں بہت چھوٹا جینوم ممکن ہے۔ وقت کو دوگنا کرنا ایک نظریہ پیش گوئی کرتا ہے کہ تیزی سے نقل کو یقینی بنانے کے لیے جینوم کے سائز پر انتخابی دباؤ کی وجہ سے بیکٹیریا میں چھوٹے جینوم ہوتے ہیں۔ یہ نظریہ اس منطقی بنیاد پر مبنی ہے کہ چھوٹے بیکٹیریل جینوم کو نقل کرنے میں کم وقت لگے گا۔ اس کے بعد، بہتر فٹنس کی وجہ سے چھوٹے جینوم کو ترجیحی طور پر منتخب کیا جائے گا۔ میرا اور دیگر کی طرف سے کیا گیا مطالعہ۔ جینوم کے سائز اور دوگنا ہونے کے وقت کے درمیان بہت کم یا کوئی ارتباط ظاہر نہیں کیا۔ اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ انتخاب بیکٹیریل جینوم کے چھوٹے سائز کے لیے مناسب وضاحت نہیں ہے۔ پھر بھی، بہت سے محققین کا خیال ہے کہ جینوم کے چھوٹے سائز کو برقرار رکھنے کے لیے بیکٹیریا پر کچھ انتخابی دباؤ ہے۔ حذف شدہ تعصب انتخاب ارتقاء میں شامل ایک عمل ہے۔ دو دیگر بڑے عمل (میوٹیشن اور جینیٹک ڈرفٹ) مختلف قسم کے بیکٹیریا کے جینوم سائز کا سبب بن سکتے ہیں۔ میرا اور دیگر کی طرف سے کیا گیا مطالعہ۔ بیکٹیریل سیوڈوجینز میں اندراج اور حذف کرنے کے سائز کا جائزہ لیا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ جین کی منتقلی یا جین کی نقل کی عدم موجودگی میں بیکٹیریا میں اندراج سے تغیراتی حذفیاں بڑی ہوتی ہیں۔ افقی یا لیٹرل جین کی منتقلی اور جین کی نقل کی وجہ سے ہونے والے اندراج میں بڑی مقدار میں جینیاتی مواد کی منتقلی شامل ہوتی ہے۔ ان عملوں کی کمی کو فرض کرتے ہوئے، جینوم انتخابی رکاوٹ کی عدم موجودگی میں سائز میں کم ہونے کا رجحان رکھتے ہیں۔ حذف شدہ تعصب کا ثبوت آزادانہ طور پر زندہ بیکٹیریا، فیکلٹیٹو اور حال ہی میں اخذ کردہ پرجیویوں اور واجب پرجیویوں اور علامتوں کے متعلقہ جینوم سائز میں موجود ہے۔ آزاد زندگی گزارنے والے بیکٹیریا آبادی کے لحاظ سے بڑے ہوتے ہیں اور جین کی منتقلی کے زیادہ مواقع کے تابع ہوتے ہیں۔ اس طرح، انتخاب مؤثر طریقے سے آزادانہ طور پر زندہ بیکٹیریا پر کام کر سکتا ہے تاکہ نقصان دہ ترتیبات کو دور کیا جا سکے جس کے نتیجے میں نسبتا کم تعداد میں سیڈوجینز پیدا ہوتے ہیں۔ مسلسل، مزید انتخابی دباؤ واضح ہے کیونکہ آزادانہ طور پر زندہ بیکٹیریا کو میزبان سے آزاد تمام جین پروڈکٹس تیار کرنا ہوتے ہیں۔ یہ دیکھتے ہوئے کہ جین کی منتقلی کا کافی موقع موجود ہے اور یہاں تک کہ قدرے نقصان دہ حذفیوں کے خلاف انتخابی دباؤ بھی موجود ہیں، یہ بدیہی ہے کہ آزاد رہنے والے بیکٹیریا میں تمام بیکٹیریا کی اقسام کے سب سے بڑے بیکٹیریل جینوم ہونے چاہئیں۔ حال ہی میں تشکیل پانے والے پرجیوی شدید رکاوٹوں سے گزرتے ہیں اور جین کی مصنوعات فراہم کرنے کے لیے میزبان ماحول پر انحصار کر سکتے ہیں۔ اس طرح، حال ہی میں تشکیل پانے والے اور فیکلٹیٹو پرجیویوں میں، حذف کرنے کے خلاف انتخابی دباؤ کی کمی کی وجہ سے سیڈوجینز اور ٹرانسپوزیبل عناصر کا جمع ہوتا ہے۔ آبادی کی رکاوٹیں جین کی منتقلی کو کم کرتی ہیں اور اس طرح حذف شدہ تعصب پرجیوی بیکٹیریا میں جینوم کے سائز میں کمی کو یقینی بناتا ہے۔ لازمی پرجیویوں اور علامتوں میں حذف شدہ تعصب کے طویل اثرات کی وجہ سے جینوم کا سائز سب سے چھوٹا ہوتا ہے۔ پرجیوی جو مخصوص مقامات پر قبضہ کرنے کے لیے تیار ہوئے ہیں انہیں زیادہ انتخابی دباؤ کا سامنا نہیں ہوتا ہے۔ اس طرح، جینیاتی بہاؤ طاق مخصوص بیکٹیریا کے ارتقاء پر حاوی ہے۔ حذف شدہ تعصب کی توسیع شدہ نمائش زیادہ تر غیر ضروری ترتیبات کو ہٹانے کو یقینی بناتی ہے۔ علامات بہت کم تعداد میں واقع ہوتی ہیں اور کسی بھی بیکٹیریل قسم کی سب سے شدید رکاوٹوں سے گزرتی ہیں۔ اینڈو سمبائیوٹک بیکٹیریا کے لیے جین کی منتقلی کا تقریبا کوئی موقع نہیں ہے، اور اس طرح جینوم کمپکشن انتہائی ہو سکتا ہے۔ اب تک کے سب سے چھوٹے بیکٹیریل جینومز میں سے ایک جس کی ترتیب دی گئی ہے وہ اینڈوسیمبیونٹ کارسونیلا روڈی کا ہے۔ 160 کے بی پی پر، کارسونیلا کا جینوم آج تک جانچ کیے گئے جینوم کی سب سے زیادہ ہموار مثالوں میں سے ایک ہے۔ مالیکیولر فائیلوجینیٹکس نے انکشاف کیا ہے کہ 2 ایم بی سے کم جینوم سائز والے بیکٹیریا کا ہر کلاڈ بہت بڑے جینوم والے آباؤ اجداد سے ماخوذ تھا، اس طرح اس مفروضے کی تردید کرتا ہے کہ بیکٹیریا چھوٹے جینوم والے آباؤ اجداد کے مسلسل دوگنا ہونے سے تیار ہوئے۔ نیلسن اور دیگر کے حالیہ مطالعات۔ واجب بیکٹیریا کے بیکٹیریل جینوم میں کمی کی شرحوں کا جائزہ لیا۔ جین کی منتقلی کو کم کرنے کے لیے بیکٹیریا کو مسلسل رکاوٹوں اور بڑھتے ہوئے خلیوں کو سیریل گزرگاہ میں متعارف کراتے ہوئے کلچر کیا گیا تاکہ اینڈوسیمبیوٹک بیکٹیریا کے حالات کی نقل کی جا سکے۔ اعداد و شمار نے پیش گوئی کی ہے کہ ایک دن کی نسل کے وقت کی نمائش کرنے والے بیکٹیریا 50,000 سالوں (نسبتا مختصر ارتقائی مدت) میں 1,000 کے بی پی تک کھو دیتے ہیں۔ مزید برآں، میتھائل ڈائریکٹڈ ڈی این اے میمیچ ریپر (ایم ایم آر) سسٹم کے لیے ضروری جینز کو حذف کرنے کے بعد، یہ دکھایا گیا کہ بیکٹیریل جینوم کے سائز میں کمی کی شرح میں 50 گنا تک اضافہ ہوا۔ یہ نتائج اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ جینوم کے سائز میں کمی نسبتا تیزی سے ہو سکتی ہے، اور بعض جینوں کا نقصان بیکٹیریل جینوم کمپکشن کے عمل کو تیز کر سکتا ہے۔ اس کا مطلب یہ نہیں ہے کہ تمام بیکٹیریل جینوم سائز اور پیچیدگی میں کم ہو رہے ہیں۔ اگرچہ بیکٹیریا کی بہت سی اقسام آبائی حالت سے جینوم کے سائز میں کم ہو چکی ہیں، لیکن اب بھی بیکٹیریا کی ایک بہت بڑی تعداد موجود ہے جس نے آبائی ریاستوں میں جینوم کے سائز کو برقرار رکھا یا بڑھایا۔ آزاد زندگی گزارنے والے بیکٹیریا بڑی آبادی کے سائز، تیز نسل کے اوقات اور جین کی منتقلی کے لیے نسبتا زیادہ صلاحیت کا تجربہ کرتے ہیں۔ جب کہ حذف شدہ تعصب غیر ضروری ترتیبات کو دور کرنے کا رجحان رکھتا ہے، انتخاب آزادانہ طور پر زندہ بیکٹیریا کے درمیان نمایاں طور پر کام کر سکتا ہے جس کے نتیجے میں نئے جین اور عمل کا ارتقاء ہوتا ہے۔ افقی جین کی منتقلی یوکرائٹس کے برعکس، جو بنیادی طور پر موجودہ جینیاتی معلومات میں ترمیم کے ذریعے تیار ہوتے ہیں، بیکٹیریا نے جین کی افقی منتقلی کے ذریعے اپنے جینیاتی تنوع کا ایک بڑا حصہ حاصل کر لیا ہے۔ یہ کافی متحرک جینوم بناتا ہے، جس میں ڈی این اے کو کروموسوم میں داخل کیا جا سکتا ہے اور اسے ہٹا دیا جا سکتا ہے۔ بیکٹیریا میں ان کی میٹابولک خصوصیات، سیلولر ڈھانچے اور طرز زندگی میں اس سے کہیں زیادہ تغیرات ہوتے ہیں جس کا حساب صرف پوائنٹ میوٹیشن سے لگایا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، کسی بھی فینوٹائپک خصلت کو جو ای کولی کو سالمونیلا اینٹریکا سے ممتاز کرتی ہے، پوائنٹ میوٹیشن سے منسوب نہیں کیا جا سکتا۔ اس کے برعکس، شواہد سے پتہ چلتا ہے کہ افقی جین کی منتقلی نے بہت سے بیکٹیریا کی تنوع اور قیاس آرائی کو تقویت دی ہے۔ افقی جین کی منتقلی کا پتہ اکثر ڈی این اے ترتیب کی معلومات کے ذریعے لگایا جاتا ہے۔ اس میکانزم کے ذریعہ حاصل کردہ ڈی این اے کے حصے اکثر متعلقہ انواع کے درمیان ایک تنگ فائیلوجنیٹک تقسیم کو ظاہر کرتے ہیں۔ مزید برآں، یہ علاقے بعض اوقات ٹیکسا کے جینوں سے غیر متوقع سطح پر مماثلت ظاہر کرتے ہیں جن کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ کافی مختلف ہیں۔ اگرچہ جین کا موازنہ اور فائیلوجنیٹک مطالعات افقی جین کی منتقلی کی تحقیقات میں مددگار ثابت ہوتے ہیں، لیکن جینوں کے ڈی این اے کے سلسلے جینوم کے اندر ان کی اصل اور نسب کے بارے میں اور بھی زیادہ انکشاف کرتے ہیں۔ بیکٹیریل انواع مجموعی طور پر جی سی مواد میں وسیع پیمانے پر مختلف ہوتی ہیں، حالانکہ کسی بھی ایک نوع کے جینوم میں جین بنیادی ساخت، کوڈن کے استعمال کے نمونوں، اور ڈائی اور ٹرائنوکلیوٹائڈز کی تعدد کے حوالے سے تقریبا ایک جیسے ہوتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، لیٹرل ٹرانسفر کے ذریعے نئے حاصل کردہ ترتیبات کی شناخت ان کی خصوصیات کے ذریعے کی جا سکتی ہے، جو کہ عطیہ دہندہ کی ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، بہت سے ایس اینٹریکا جین جو ای کولی میں موجود نہیں ہوتے ہیں ان میں بنیادی ترکیبیں ہوتی ہیں جو پورے کروموسوم کے مجموعی طور پر 52 فیصد جی سی مواد سے مختلف ہوتی ہیں۔ اس نوع کے اندر، کچھ نسلوں میں ڈی این اے کا ایک میگا بیس سے زیادہ ہوتا ہے جو دوسرے نسلوں میں موجود نہیں ہوتا ہے۔ ان نسب مخصوص ترتیبات کی بنیادی ترکیبیں یہ ظاہر کرتی ہیں کہ ان میں سے کم از کم نصف ترتیبات کو پس منظر کی منتقلی کے ذریعے پکڑا گیا تھا۔ مزید برآں، افقی طور پر حاصل شدہ جینوں سے متصل علاقوں میں اکثر ٹرانسلوکیٹیبل عناصر کی باقیات، پلازمیڈز کی منتقلی کی ابتداء، یا فیج انٹیگریز کے معروف منسلک مقامات ہوتے ہیں۔ کچھ انواع میں، پس منظر میں منتقل شدہ جینوں کا ایک بڑا تناسب پلازمیڈ -، فیج -، یا ٹرانسپوسن سے متعلق ترتیبات سے پیدا ہوتا ہے۔ اگرچہ ترتیب پر مبنی طریقے بیکٹیریا میں افقی جین کی منتقلی کے پھیلاؤ کو ظاہر کرتے ہیں، لیکن نتائج اس طریقہ کار کی شدت کو کم سمجھتے ہیں، کیونکہ عطیہ دہندگان سے حاصل کردہ ترتیبات جن کی ترتیب کی خصوصیات وصول کنندہ سے ملتی جلتی ہیں پتہ لگانے سے بچ جائیں گی۔ مکمل طور پر ترتیب شدہ جینوموں کے موازنہ اس بات کی تصدیق کرتے ہیں کہ بیکٹیریل کروموسوم آبائی اور پس منظر میں حاصل کردہ ترتیب کے مرکب ہیں۔ ہائپر تھرموفیلک ایوبیکٹیریا ایکویفیکس ایولیکس اور تھرموٹوگا میریٹیما میں سے ہر ایک میں بہت سے جین ہوتے ہیں جو پروٹین کی ترتیب میں تھرموفیلک آرکیا میں ہومولوگس سے ملتے جلتے ہیں۔ تھرموٹوگا کے 1,877 او آر ایفز میں سے 24 فیصد اور ایکویفیکس کے 1,512 او آر ایفز میں سے 16 فیصد آرکیئل پروٹین سے زیادہ مماثلت ظاہر کرتے ہیں، جبکہ ای کولی اور بی سبٹیلس جیسے میسوفائلز میں جینز کا تناسب بہت کم ہوتا ہے جو زیادہ تر آرکیئل ہومولوگز کی طرح ہوتے ہیں۔ پس منظر کی منتقلی کے طریقہ کار افقی جین کی منتقلی کی وجہ سے نئی صلاحیتوں کی ابتدا کے تین تقاضے ہیں۔ سب سے پہلے، ڈونر کے ڈی این اے کو وصول کنندہ خلیے کے ذریعے قبول کرنے کے لیے ایک ممکنہ راستہ موجود ہونا چاہیے۔ مزید برآں، حاصل کردہ ترتیب کو باقی جینوم کے ساتھ مربوط کیا جانا چاہیے۔ آخر میں، ان مربوط جینوں کو وصول کنندہ بیکٹیریل حیاتیات کو فائدہ پہنچانا چاہیے۔ پہلے دو مراحل تین میکانزم کے ذریعے حاصل کیے جا سکتے ہیں: تبدیلی، ٹرانسڈکشن اور کنجگیشن۔ تبدیلی میں ماحول سے نامزد ڈی این اے کا جذب شامل ہوتا ہے۔ تبدیلی کے ذریعے، ڈی این اے کو دور سے متعلق حیاتیات کے درمیان منتقل کیا جا سکتا ہے۔ کچھ بیکٹیریل انواع، جیسے ہیموفیلس انفلوئنزا اور نیسیریا گونوری، ڈی این اے کو قبول کرنے کے لیے مسلسل اہل ہیں۔ دیگر انواع، جیسے بیسیلس سبٹیلس اور سٹریپٹوکوکس نمونیا، اس وقت قابل بن جاتے ہیں جب وہ اپنی زندگی کے کسی خاص مرحلے میں داخل ہوتے ہیں۔ این گونوری اور ایچ انفلوئنزا میں تبدیلی صرف اس صورت میں مؤثر ہوتی ہے جب وصول کنندہ کے جینوم (5 '-جی سی سی جی ٹی سی ٹی جی اے اے-3' اور 5 '-اے اے جی ٹی جی سی جی ٹی-3') میں شناخت کے مخصوص سلسلے پائے جاتے ہیں۔ بالترتیب)۔ اگرچہ کچھ استعمال کے سلسلے کا وجود متعلقہ انواع کے درمیان تبدیلی کی صلاحیت کو بہتر بناتا ہے، لیکن بہت سے فطری طور پر قابل بیکٹیریا پرجاتیوں، جیسے بی سبٹیلس اور ایس نمونیا، ترتیب کی ترجیح کو ظاہر نہیں کرتے ہیں۔ نئے جین بیکٹیریا میں بیکٹیریوفیج کے ذریعے متعارف کرائے جا سکتے ہیں جو عام ٹرانسڈکشن یا خصوصی ٹرانسڈکشن کے ذریعے ڈونر کے اندر نقل ہوتے ہیں۔ ڈی این اے کی مقدار جو ایک واقعہ میں منتقل کی جا سکتی ہے وہ فیج کیپسیڈ کے سائز سے محدود ہوتی ہے (حالانکہ اوپری حد تقریبا 100 کلو بیس ہے)۔ اگرچہ ماحول میں فیجز بے شمار ہیں، لیکن مائکروجنزموں کی حد جو منتقل کی جا سکتی ہے اس کا انحصار بیکٹیریوفیج کے ذریعے رسیپٹر کی شناخت پر ہوتا ہے۔ ٹرانسڈکشن کے لیے ڈونر اور وصول کنندہ دونوں خلیوں کو وقت اور جگہ میں بیک وقت موجود ہونے کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ فیج-انکوڈڈ پروٹین دونوں وصول کنندہ سائٹوپلازم میں ڈی این اے کی منتقلی میں ثالثی کرتے ہیں اور کروموسوم میں ڈی این اے کے انضمام میں مدد کرتے ہیں۔ کنجگیشن میں ڈونر اور وصول کنندہ کے خلیوں کے درمیان جسمانی رابطہ شامل ہوتا ہے اور یہ ڈومینز کے درمیان جین کی منتقلی میں ثالثی کرنے کے قابل ہوتا ہے، جیسے کہ بیکٹیریا اور خمیر کے درمیان۔ ڈی این اے عطیہ دہندہ سے وصول کنندہ میں خود منتقل یا متحرک پلازمیڈ کے ذریعے منتقل ہوتا ہے۔ امتزاج کروموسوم میں ضم ہونے والے پلازمیڈز کے ذریعے کروموسومل ترتیبات کی منتقلی میں ثالثی کر سکتا ہے۔ بیکٹیریا کے درمیان جین کی منتقلی میں ثالثی کرنے والے بہت سے میکانزم کے باوجود، اس عمل کی کامیابی کی ضمانت نہیں ہے جب تک کہ وصول کنندہ میں موصولہ ترتیب کو مستحکم طور پر برقرار نہ رکھا جائے۔ ڈی این اے انضمام کو بہت سے عمل میں سے ایک کے ذریعے برقرار رکھا جا سکتا ہے۔ ایک ایک قسط کے طور پر استقامت ہے، دوسرا ہومولوگس ریکومبینیشن ہے، اور پھر بھی دوسرا لکی ڈبل اسٹرینڈ بریک مرمت کے ذریعے ناجائز انضمام ہے۔ لیٹرل جین ٹرانسفر کے ذریعے متعارف کرائی گئی خصوصیات اینٹی مائکروبیل مزاحمتی جین کسی جاندار کو اپنی ماحولیاتی طاق کو بڑھانے کی صلاحیت فراہم کرتے ہیں، کیونکہ اب یہ پہلے کے مہلک مرکبات کی موجودگی میں زندہ رہ سکتا ہے۔ چونکہ اس طرح کے جینوں کو حاصل کرنے سے حاصل ہونے والے بیکٹیریا کا فائدہ وقت اور جگہ سے آزاد ہوتا ہے، اس لیے ان ترتیبات کا انتخاب کیا جاتا ہے جو انتہائی متحرک ہوتے ہیں۔ پلازمیڈز ٹیکسوں کے درمیان کافی متحرک ہوتے ہیں اور یہ سب سے زیادہ عام طریقہ ہے جس کے ذریعے بیکٹیریا اینٹی بائیوٹک مزاحم جین حاصل کرتے ہیں۔ پیتھوجینک طرز زندگی کو اپنانے سے اکثر کسی جاندار کے ماحولیاتی مقام میں بنیادی تبدیلی آتی ہے۔ پیتھوجینک حیاتیات کی بے ترتیب فائیلوجنیٹک تقسیم سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ بیکٹیریل وائرولنس ان جینوں کی موجودگی، یا حصول کا نتیجہ ہے جو آلودہ شکلوں میں غائب ہیں۔ اس کے شواہد میں پیتھوجینک شگیلا اور یرسینیہ میں بڑے 'وائرولنس' پلازمیڈز کی دریافت کے ساتھ ساتھ دیگر انواع کے جینوں کی تجرباتی نمائش کے ذریعے ای کولی پر پیتھوجینک خصوصیات دینے کی صلاحیت بھی شامل ہے۔ اپریل 2019 میں، ای ٹی ایچ زیورخ کے سائنس دانوں نے دنیا کے پہلے بیکٹیریل جینوم کی تخلیق کی اطلاع دی، جس کا نام کالوبیکٹر ethensis-2.0 تھا، جو مکمل طور پر ایک کمپیوٹر کے ذریعے بنایا گیا تھا، حالانکہ C. ethensis-2.0 کی متعلقہ قابل عمل شکل ابھی موجود نہیں ہے۔ تقابلی جینومکس فنگل جینوم حوالہ جات بیکٹیریا جینومکس بھی دیکھیں