Metagenomics
میٹاجنومکس جینیاتی مواد کا مطالعہ ہے جو براہ راست ماحولیاتی یا طبی نمونوں سے سیکوینسنگ نامی طریقہ کار کے ذریعے بازیافت کیا جاتا ہے۔ وسیع میدان کو ماحولیاتی جینومکس، ایکوجینومکس، کمیونٹی جینومکس یا مائیکرو بائیومکس بھی کہا جا سکتا ہے۔ اگرچہ روایتی مائکروبیولوجی اور مائکروبیل جینوم سیکوینسنگ اور جینومکس کاشت شدہ کلونل کلچرز پر انحصار کرتے ہیں، ابتدائی ماحولیاتی جین سیکوینسنگ نے قدرتی نمونے میں تنوع کا خاکہ تیار کرنے کے لیے مخصوص جینز (اکثر 16S rRNA جین) کی کلوننگ کی۔ اس طرح کے کام سے پتہ چلتا ہے کہ زراعت پر مبنی طریقوں سے مائکروبیل حیاتیاتی تنوع کی اکثریت چھوٹ گئی تھی۔ خوردبین زندگی کے پہلے چھپے ہوئے تنوع کو ظاہر کرنے کی صلاحیت کی وجہ سے، میٹاجنومکس مائکروبیل دنیا کو سمجھنے کا ایک طاقتور طریقہ پیش کرتا ہے جو حیاتیات کی تفہیم میں انقلاب برپا کر سکتا ہے۔ جیسا کہ ڈی این اے سیکوینسنگ کی قیمت میں کمی جاری ہے، میٹا جینومکس اب مائکروبیل ماحولیات کی پہلے سے کہیں زیادہ بڑے پیمانے اور تفصیل سے تحقیقات کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ حالیہ مطالعات نمونے لینے والی برادریوں کے تمام ممبروں سے تمام جینوں کے بڑے پیمانے پر غیر جانبدار نمونے حاصل کرنے کے لیے یا تو "شاٹگن" یا پی سی آر ڈائریکٹڈ سیکوینسنگ کا استعمال کرتے ہیں۔ "میٹاجنومکس" کی اصطلاح سب سے پہلے جو ہینڈلزمین، رابرٹ ایم گڈمین، مشیل آر رونڈن، جون کلارڈی، اور شان ایف بریڈی نے استعمال کی تھی، اور پہلی بار 1998 میں اشاعت میں شائع ہوئی تھی۔ میٹا جینوم کی اصطلاح نے اس خیال کا حوالہ دیا کہ ماحول سے ترتیب شدہ جینوں کے مجموعے کا تجزیہ ایک واحد جینوم کے مطالعہ کے مترادف انداز میں کیا جا سکتا ہے۔ 2005 میں، کیون چن اور لائر پچٹر (یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، برکلے کے محققین) نے میٹاجنومکس کی تعریف "انفرادی انواع کی الگ تھلگ اور لیب کاشت کی ضرورت کے بغیر جدید جینومکس تکنیک کے اطلاق" کے طور پر کی۔ روایتی ترتیب کا آغاز ڈی این اے کے ماخذ کے طور پر ایک جیسے خلیوں کی ثقافت سے ہوتا ہے۔ تاہم، ابتدائی میٹاجینومک مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ بہت سے ماحول میں مائکروجنزموں کے شاید بڑے گروہ موجود ہیں جن کی پرورش نہیں کی جا سکتی اور اس طرح ان کی ترتیب نہیں کی جا سکتی۔ یہ ابتدائی مطالعات 16 ایس رائبوسومل آر این اے (آر آر این اے) کے سلسلے پر مرکوز تھے جو نسبتا مختصر ہوتے ہیں، اکثر ایک نوع کے اندر محفوظ ہوتے ہیں، اور عام طور پر انواع کے درمیان مختلف ہوتے ہیں۔ 16 ایس آر آر این اے کے بہت سے سلسلے پائے گئے ہیں جن کا تعلق کسی بھی معروف ثقافت شدہ نوع سے نہیں ہے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ متعدد غیر الگ تھلگ جاندار موجود ہیں۔ ماحول سے براہ راست لیے گئے رائبوسومل آر این اے جینوں کے ان سروے سے پتہ چلا ہے کہ کاشت پر مبنی طریقوں سے نمونے میں بیکٹیریل اور آرکیئل پرجاتیوں کا 1 فیصد سے بھی کم حصہ ملتا ہے۔ میٹاجینومکس میں زیادہ تر دلچسپی ان دریافتوں سے آتی ہے جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ مائکروجنزموں کی اکثریت پہلے کسی کا دھیان نہیں گئی تھی۔ 1980 کی دہائی میں اس میدان میں ابتدائی سالماتی کام نارمن آر پیس اور ان کے ساتھیوں نے کیا تھا، جنہوں نے رائبوسومل آر این اے کے سلسلے کے تنوع کو تلاش کرنے کے لیے پی سی آر کا استعمال کیا۔ ان کامیاب مطالعات سے حاصل ہونے والی بصیرت نے پیس کو 1985 کے اوائل میں ہی ماحولیاتی نمونوں سے براہ راست ڈی این اے کی کلوننگ کا خیال پیش کرنے پر مجبور کیا۔ اس کے نتیجے میں ماحولیاتی نمونے سے بلک ڈی این اے کو الگ کرنے اور کلوننگ کرنے کی پہلی رپورٹ سامنے آئی، جسے پیس اور ان کے ساتھیوں نے 1991 میں شائع کیا تھا جب کہ پیس انڈیانا یونیورسٹی کے شعبہ حیاتیات میں تھے۔ قابل ذکر کوششوں نے اس بات کو یقینی بنایا کہ یہ پی سی آر کے غلط مثبت نہیں تھے اور غیر دریافت شدہ انواع کی ایک پیچیدہ جماعت کے وجود کی حمایت کی۔ اگرچہ یہ طریقہ کار انتہائی محفوظ، غیر پروٹین کوڈنگ جینوں کی تلاش تک محدود تھا، لیکن اس نے ابتدائی مائکروبیل مورفولوجی پر مبنی مشاہدات کی حمایت کی کہ تنوع کلچر کے طریقوں سے معلوم ہونے سے کہیں زیادہ پیچیدہ تھا۔ اس کے فورا بعد 1995 میں، ہیلی نے خشک گھاسوں پر لیبارٹری میں اگائے جانے والے ماحولیاتی حیاتیات کے پیچیدہ کلچر سے بنائے گئے "زولبریریز" سے فعال جینوں کی میٹاجینومک تنہائی کی اطلاع دی۔ پیس لیبارٹری چھوڑنے کے بعد، ایڈورڈ ڈیلونگ نے میدان میں کام جاری رکھا اور اس کام کو شائع کیا جس نے بڑے پیمانے پر 16S ترتیبات پر مبنی ماحولیاتی فائیلوجینیز کی بنیاد رکھی ہے، جس کا آغاز ان کے گروپ کی سمندری نمونوں سے لائبریریوں کی تعمیر سے ہوا ہے۔ 2002 میں، میا بریٹ بارٹ، فاریسٹ روور، اور ساتھیوں نے ماحولیاتی شاٹگن سیکوینسنگ (نیچے دیکھیں) کا استعمال کیا تاکہ یہ ظاہر کیا جا سکے کہ 200 لیٹر سمندری پانی میں 5000 سے زیادہ مختلف وائرس ہوتے ہیں۔ اس کے بعد کے مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ انسانی پاخانہ میں ایک ہزار سے زیادہ وائرل انواع ہیں اور ممکنہ طور پر فی کلوگرام سمندری تلچھٹ میں دس لاکھ مختلف وائرس ہیں، جن میں بہت سے بیکٹیریوفیجز بھی شامل ہیں۔ بنیادی طور پر ان مطالعات میں شامل تمام وائرس نئی انواع تھے۔ 2004 میں، جین ٹائسن، جل بین فیلڈ، اور یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، برکلے اور جوائنٹ جینوم انسٹی ٹیوٹ کے ساتھیوں نے ایسڈ مائن ڈرینیج سسٹم سے نکالے گئے ڈی این اے کی ترتیب دی۔ اس کوشش کے نتیجے میں مٹھی بھر بیکٹیریا اور آرکیا کے لیے مکمل، یا تقریبا مکمل، جینوم سامنے آئے جنہوں نے پہلے ان کو کلچر کرنے کی کوششوں کی مزاحمت کی تھی۔ 2003 میں شروع کرتے ہوئے، انسانی جینوم پروجیکٹ کے نجی طور پر مالی اعانت سے چلنے والے متوازی کے رہنما، کریگ وینٹر نے گلوبل اوشین سیمپلنگ ایکسپیڈیشن (جی او ایس) کی قیادت کی، جس نے دنیا کا چکر لگایا اور پورے سفر میں میٹاجینومک نمونے جمع کیے۔ ان تمام نمونوں کو شاٹگن سیکوینسنگ کا استعمال کرتے ہوئے ترتیب دیا گیا تھا، اس امید پر کہ نئے جینوم (اور اس وجہ سے نئے حیاتیات) کی شناخت کی جائے گی۔ بحیرہ سرگاسو میں کیے گئے پائلٹ پروجیکٹ میں تقریبا 2000 مختلف انواع کا ڈی این اے ملا، جن میں 148 قسم کے بیکٹیریا شامل ہیں جو پہلے کبھی نہیں دیکھے گئے تھے۔ وینٹر نے ریاستہائے متحدہ کے مغربی ساحل کو اچھی طرح سے تلاش کیا، اور بالٹک، بحیرہ روم اور سیاہ سمندروں کو تلاش کرنے کے لیے دو سالہ مہم مکمل کی۔ اس سفر کے دوران جمع کیے گئے میٹاجینومک ڈیٹا کے تجزیے سے حیاتیات کے دو گروہوں کا انکشاف ہوا، ایک ٹیکسا پر مشتمل ہے جو 'دعوت یا قحط' کے ماحولیاتی حالات کے مطابق ڈھال لیا گیا ہے، اور دوسرا نسبتا کم لیکن زیادہ کثرت سے اور وسیع پیمانے پر تقسیم شدہ ٹیکسا پر مشتمل ہے جو بنیادی طور پر پلانکٹن پر مشتمل ہے۔ 2005 میں پین اسٹیٹ یونیورسٹی کے اسٹیفن سی شسٹر اور ان کے ساتھیوں نے ہائی تھرو پٹ سیکوینسنگ کے ساتھ تیار کردہ ماحولیاتی نمونے کی پہلی ترتیب شائع کی، اس معاملے میں 454 لائف سائنسز کے ذریعہ بڑے پیمانے پر متوازی پائروسیکوینسنگ تیار کی گئی۔ اس شعبے میں ایک اور ابتدائی مقالہ 2006 میں رابرٹ ایڈورڈز، فاریسٹ روور اور سان ڈیاگو اسٹیٹ یونیورسٹی کے ساتھیوں نے شائع کیا۔ ماحولیاتی نمونوں سے چند ہزار بیس جوڑوں سے زیادہ لمبے ڈی این اے کے سلسلے کی بازیابی بہت مشکل تھی جب تک کہ سالماتی حیاتیاتی تکنیکوں میں حالیہ پیشرفتوں نے بیکٹیریل مصنوعی کروموسوم (بی اے سی) میں لائبریریوں کی تعمیر کی اجازت دی، جو سالماتی کلوننگ کے لیے بہتر ویکٹر فراہم کرتے تھے۔ شاٹگن میٹاجنومکس بائیو انفارمیٹکس میں پیشرفت، ڈی این اے امپلیفکیشن کی اصلاحات، اور کمپیوٹیشنل طاقت کے پھیلاؤ نے ماحولیاتی نمونوں سے برآمد شدہ ڈی این اے کے سلسلے کے تجزیے میں بہت مدد کی ہے، جس سے شاٹگن کی ترتیب کو میٹاجنومک نمونوں میں ڈھالنے کی اجازت ملتی ہے (جسے پوری میٹاجنوم شاٹگن یا ڈبلیو ایم جی ایس ترتیب بھی کہا جاتا ہے)۔ یہ نقطہ نظر، جو بہت سے کلچرڈ مائکروجنزموں اور انسانی جینوم کو ترتیب دینے کے لیے استعمال ہوتا ہے، تصادفی طور پر ڈی این اے کو کاٹتا ہے، بہت سے مختصر ترتیبات کو ترتیب دیتا ہے، اور انہیں متفقہ ترتیب میں دوبارہ تشکیل دیتا ہے۔ شاٹگن کی ترتیب سے ماحولیاتی نمونوں میں موجود جینوں کا پتہ چلتا ہے۔ تاریخی طور پر، کلون لائبریریوں کو اس ترتیب کو آسان بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا تھا۔ تاہم، اعلی تھرو پٹ سیکوینسنگ ٹیکنالوجیز میں پیشرفت کے ساتھ، کلوننگ مرحلہ اب ضروری نہیں ہے اور سیکوینسنگ ڈیٹا کی زیادہ پیداوار اس محنت سے بھرپور رکاوٹ والے مرحلے کے بغیر حاصل کی جا سکتی ہے۔ شاٹگن میٹاجنومکس دونوں کے بارے میں معلومات فراہم کرتا ہے کہ کون سے جاندار موجود ہیں اور کمیونٹی میں کون سے میٹابولک عمل ممکن ہیں۔ چونکہ کسی ماحول سے ڈی این اے کا مجموعہ بڑی حد تک بے قابو ہوتا ہے، اس لیے ماحولیاتی نمونے میں سب سے زیادہ وافر مقدار میں موجود جانداروں کی نمائندگی نتیجے میں ترتیب کے اعداد و شمار میں سب سے زیادہ ہوتی ہے۔ کم نمائندگی والے کمیونٹی اراکین کے جینوم کو مکمل طور پر حل کرنے کے لیے درکار اعلی کوریج کو حاصل کرنے کے لیے، بڑے نمونوں کی ضرورت ہوتی ہے، جو اکثر ممنوع ہوتے ہیں۔ دوسری طرف، شاٹگن سیکوینسنگ کی بے ترتیب نوعیت اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ ان میں سے بہت سے جاندار، جو بصورت دیگر روایتی کلچرنگ تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے کسی کا دھیان نہیں جائیں گے، کم از کم کچھ چھوٹے سیکوینس سیگمنٹس کی نمائندگی کریں گے۔ ہائی تھرو پٹ سیکوینسنگ ہائی تھرو پٹ سیکوینسنگ کا ایک فائدہ یہ ہے کہ اس تکنیک کو سیکوینسنگ سے پہلے ڈی این اے کی کلوننگ کی ضرورت نہیں ہے، جس سے ماحولیاتی نمونے لینے میں ایک اہم تعصبات اور رکاوٹیں دور ہوتی ہیں۔ ہائی تھرو پٹ سیکوینسنگ کا استعمال کرتے ہوئے کیے گئے پہلے میٹاجینومک مطالعات میں بڑے پیمانے پر متوازی 454 پائروسیکوینسنگ کا استعمال کیا گیا۔ ماحولیاتی نمونے لینے کے لیے عام طور پر لاگو ہونے والی تین دیگر ٹیکنالوجیز آئن ٹورنٹ پرسنل جینوم مشین، الومینا میسیک یا ہائیسیک اور اپلائیڈ بائیو سسٹمز سولڈ سسٹم ہیں۔ ڈی این اے کی ترتیب کے لیے یہ تکنیکیں سینگر ترتیب کے مقابلے میں چھوٹے ٹکڑے پیدا کرتی ہیں۔ آئن ٹورنٹ پی جی ایم سسٹم اور 454 پائروسیکوینسنگ عام طور پر ~ 400 بی پی ریڈز تیار کرتی ہے، الومینا میسیک 400-700 بی پی ریڈز تیار کرتی ہے (اس بات پر منحصر ہے کہ آیا جوڑے والے اختتامی اختیارات استعمال کیے جاتے ہیں)، اور SOLiD 25-75 بی پی ریڈز تیار کرتی ہے۔ تاریخی طور پر، یہ پڑھنے کی لمبائی ~ 750 بی پی کی عام سینگر سیکوینسنگ پڑھنے کی لمبائی سے نمایاں طور پر کم تھی، تاہم الومینا ٹیکنالوجی تیزی سے اس معیار کے قریب آ رہی ہے۔ تاہم، اس حد کی تلافی سیکوینس ریڈز کی بہت بڑی تعداد سے کی جاتی ہے۔ 2009 میں، پائروسیکوینسڈ میٹاجنومز 200-500 میگا بیسز پیدا کرتے ہیں، اور الومینا پلیٹ فارم تقریبا 20-50 گیگا بیسز پیدا کرتے ہیں، لیکن حالیہ برسوں میں ان آؤٹ پٹ میں شدت کے آرڈرز میں اضافہ ہوا ہے۔ ایک ابھرتا ہوا نقطہ نظر شاٹگن سیکوینسنگ اور کروموسوم کنفارمیشن کیپچر (ہائی-سی) کو یکجا کرتا ہے، جو مائکروبیل جینوم اسمبلی کی رہنمائی کے لیے ایک ہی خلیے کے اندر کسی بھی دو ڈی این اے سیکوینس کی قربت کی پیمائش کرتا ہے۔ لانگ ریڈ سیکوینسنگ ٹیکنالوجیز، بشمول پیسیفک بائیو سائنسز کی پیک بائیو آر ایس آئی آئی اور پیک بائیو سیکوئل، اور نینو پور منیون، گرڈیون، آکسفورڈ نینو پور ٹیکنالوجیز کی پرومیتھیون، لانگ شاٹگن سیکوینسنگ ریڈز حاصل کرنے کا ایک اور انتخاب ہے جس سے اسمبلنگ کے عمل میں آسانی ہونی چاہیے۔ بائیو انفارمیٹکس میٹا جینومکس کے تجربات سے تیار کردہ ڈیٹا بہت زیادہ اور فطری طور پر شور مچانے والا ہوتا ہے، جس میں بکھرے ہوئے ڈیٹا ہوتے ہیں جو 10,000 پرجاتیوں کی نمائندگی کرتے ہیں۔ گائے کے رومن میٹاجینوم کی ترتیب سے 279 گیگا بیس، یا نیوکلیوٹائڈ ترتیب کے اعداد و شمار کے 279 بلین بیس جوڑے پیدا ہوئے، جبکہ انسانی گٹ مائکرو بایوم جین کیٹلاگ نے ترتیب کے اعداد و شمار کے 567.7 گیگا بیس سے جمع ہونے والے 33 لاکھ جینوں کی نشاندہی کی۔ اس سائز کے ڈیٹا سیٹس سے مفید حیاتیاتی معلومات جمع کرنا، ان کا علاج کرنا اور نکالنا محققین کے لیے اہم کمپیوٹیشنل چیلنجز کی نمائندگی کرتا ہے۔ سیکوئنس پری فلٹرنگ میٹا جینومک ڈیٹا تجزیہ کے پہلے مرحلے میں کچھ پری فلٹرنگ اقدامات پر عمل درآمد کی ضرورت ہوتی ہے، جس میں بے کار، کم معیار کے سیکوئنس اور ممکنہ یوکرائیوٹک اصل (خاص طور پر انسانی اصل کے میٹا جینومز میں) کے سیکوئنس کو ہٹانا شامل ہے۔ آلودہ یوکرائیوٹک جینومک ڈی این اے کے سلسلے کو ہٹانے کے لیے دستیاب طریقوں میں ای یو-ڈیٹیکٹ اور ڈیکونسیک شامل ہیں۔ جینومک اور میٹاجینومک منصوبوں سے اسمبلی ڈی این اے ترتیب کے اعداد و شمار بنیادی طور پر ایک جیسے ہیں، لیکن جینومک ترتیب کے اعداد و شمار زیادہ کوریج پیش کرتے ہیں جبکہ میٹاجینومک ڈیٹا عام طور پر انتہائی غیر ضرورت مند ہوتا ہے۔ مزید برآں، مختصر پڑھنے کی لمبائی کے ساتھ دوسری نسل کی سیکوینسنگ ٹیکنالوجیز کے بڑھتے ہوئے استعمال کا مطلب ہے کہ مستقبل کا زیادہ تر میٹاجنومک ڈیٹا غلطی کا شکار ہوگا۔ امتزاج میں لیے جانے پر، یہ عوامل جینوم میں میٹاجنومک ترتیب کی اسمبلی کو مشکل اور ناقابل اعتماد بناتے ہیں۔ غلط اسمبلیاں تکراری ڈی این اے ترتیبات کی موجودگی کی وجہ سے ہوتی ہیں جو نمونے میں موجود انواع کی نسبتا کثرت میں فرق کی وجہ سے اسمبلی کو خاص طور پر مشکل بناتی ہیں۔ غلط اسمبلیوں میں ایک سے زیادہ پرجاتیوں کے ترتیبات کا مجموعہ بھی شامل ہو سکتا ہے۔ اسمبلی کے کئی پروگرام ہیں، جن میں سے زیادہ تر اسمبلیوں کی درستگی کو بہتر بنانے کے لیے پیئرڈ اینڈ ٹیگز سے معلومات استعمال کر سکتے ہیں۔ کچھ پروگرام، جیسے کہ فراپ یا سیلرا اسمبلر، کو واحد جینوم کو جمع کرنے کے لیے استعمال کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا لیکن اس کے باوجود میٹاجنومک ڈیٹا سیٹس کو جمع کرتے وقت اچھے نتائج برآمد ہوتے ہیں۔ دیگر پروگرام، جیسے ویلویٹ اسمبلر، کو ڈی بروجن گراف کے استعمال کے ذریعے دوسری نسل کی ترتیب کے ذریعے تیار کردہ مختصر ریڈز کے لیے بہتر بنایا گیا ہے۔ حوالہ جینوموں کا استعمال محققین کو سب سے زیادہ وافر مقدار میں مائکروبیل پرجاتیوں کی اسمبلی کو بہتر بنانے کی اجازت دیتا ہے، لیکن یہ نقطہ نظر مائکروبیل فائیلا کے چھوٹے ذیلی سیٹ تک محدود ہے جس کے لیے ترتیب شدہ جینوم دستیاب ہیں۔ اسمبلی بنانے کے بعد، ایک اضافی چیلنج "میٹاجینومک ڈیکونولوشن" ہے، یا اس بات کا تعین کرنا کہ نمونے میں کون سی ترتیب کس نوع سے آتی ہے۔ جین پیشن گوئی میٹاجنومک تجزیہ پائپ لائنز جمع شدہ کونٹیگس میں کوڈنگ کے علاقوں کی تشریح میں دو طریقوں کا استعمال کرتی ہیں۔ پہلا طریقہ یہ ہے کہ ہومیولوجی پر مبنی جینوں کی شناخت ان جینوں کے ساتھ کی جائے جو عام طور پر BLAST سرچز کے ذریعے سیکوینس ڈیٹا بیس میں پہلے سے ہی عوامی طور پر دستیاب ہیں۔ اس قسم کا نقطہ نظر پروگرام میگان 4 میں نافذ کیا گیا ہے۔ دوسرا، اب انیٹیو، متعلقہ حیاتیات سے جین ٹریننگ سیٹوں کی بنیاد پر کوڈنگ کے علاقوں کی پیش گوئی کرنے کے لیے ترتیب کی اندرونی خصوصیات کا استعمال کرتا ہے۔ یہ جین مارک اور گلیمر جیسے پروگراموں کا نقطہ نظر ہے۔ اے بی انیٹیو پیشن گوئی کا بنیادی فائدہ یہ ہے کہ یہ کوڈنگ کے ان علاقوں کا پتہ لگانے کے قابل بناتا ہے جن میں ترتیب کے ڈیٹا بیس میں ہومولوگس کی کمی ہے۔ تاہم، یہ سب سے زیادہ درست ہوتا ہے جب موازنہ کے لیے ملحقہ جینومک ڈی این اے کے بڑے علاقے دستیاب ہوتے ہیں۔ انواع کے تنوع جین کی تشریحات "کیا" فراہم کرتی ہیں، جبکہ انواع کے تنوع کی پیمائش "کون" فراہم کرتی ہے۔ میٹاجنومز میں کمیونٹی کی ساخت اور فنکشن کو جوڑنے کے لیے، ترتیبات کو بائن کیا جانا چاہیے۔ بائننگ ایک مخصوص ترتیب کو کسی جاندار کے ساتھ جوڑنے کا عمل ہے۔ مماثلت پر مبنی بائننگ میں، BLAST جیسے طریقے موجودہ عوامی ڈیٹا بیس میں فائیلوجنیٹک مارکر یا بصورت دیگر اسی طرح کے ترتیبات کو تیزی سے تلاش کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ یہ نقطہ نظر میگان میں لاگو ہوتا ہے۔ ایک اور ٹول، فائیم بی ایل، ریڈز کو تفویض کرنے کے لیے انٹرپولیٹڈ مارکوف ماڈل کا استعمال کرتا ہے۔ میٹا فل این اور ایمفورا بہتر کمپیوٹیشنل کارکردگی کے ساتھ جانداروں کی نسبتا کثرت کا اندازہ لگانے کے لیے منفرد کلاڈ مخصوص مارکر پر مبنی طریقے ہیں۔ دیگر اوزار، جیسے ایم او ٹی یو اور میٹا فیلر، پروکیریوٹک پرجاتیوں کو پروفائل کرنے کے لیے یونیورسل مارکر جین کا استعمال کرتے ہیں۔ ایم او ٹی یو پروفائلر کے ساتھ حوالہ جینوم کے بغیر انواع کو پروفائل کرنا ممکن ہے، جس سے مائکروبیل کمیونٹی تنوع کے تخمینے میں بہتری آتی ہے۔ حالیہ طریقے، جیسے SLIMM، غلط مثبت ہٹ کو کم سے کم کرنے اور قابل اعتماد نسبتا کثرت حاصل کرنے کے لیے انفرادی حوالہ جینوم کے ریڈ کوریج لینڈ اسکیپ کا استعمال کرتے ہیں۔ ساخت پر مبنی بائننگ میں، طریقے ترتیب کی اندرونی خصوصیات کا استعمال کرتے ہیں، جیسے اولیگونیوکلیوٹائڈ تعدد یا کوڈن کے استعمال کا تعصب۔ ایک بار ترتیبات کو بائن کرنے کے بعد، تنوع اور دولت کا تقابلی تجزیہ کرنا ممکن ہے۔ ڈیٹا انضمام تیزی سے بڑھتے ہوئے ترتیب کے اعداد و شمار کی بڑی مقدار ایک مشکل چیلنج ہے جو میٹاجنومک منصوبوں سے وابستہ میٹا ڈیٹا کی پیچیدگی کی وجہ سے پیچیدہ ہے۔ میٹا ڈیٹا میں تین جہتی (بشمول گہرائی، یا اونچائی) جغرافیہ اور نمونے کی ماحولیاتی خصوصیات، نمونے کی جگہ کے بارے میں جسمانی ڈیٹا، اور نمونے لینے کے طریقہ کار کے بارے میں تفصیلی معلومات شامل ہیں۔ یہ معلومات نقل کو یقینی بنانے اور نیچے کی طرف تجزیہ کو فعال کرنے دونوں کے لیے ضروری ہے۔ اس کی اہمیت کی وجہ سے، میٹا ڈیٹا اور باہمی تعاون سے ڈیٹا کا جائزہ لینے اور علاج کے لیے خصوصی ڈیٹا بیس میں واقع معیاری ڈیٹا فارمیٹس کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ جینومز آن لائن ڈیٹا بیس (جی او ایل ڈی)۔ میٹا ڈیٹا اور سیکوینس ڈیٹا کو مربوط کرنے کے لیے کئی ٹولز تیار کیے گئے ہیں، جو متعدد ماحولیاتی اشاریوں کا استعمال کرتے ہوئے مختلف ڈیٹا سیٹوں کے نیچے کی طرف تقابلی تجزیے کی اجازت دیتے ہیں۔ 2007 میں، فوکر میئر اور رابرٹ ایڈورڈز اور ارگون نیشنل لیبارٹری اور شکاگو یونیورسٹی کی ایک ٹیم نے میٹاجنوم ڈیٹا سیٹ تجزیہ کے لیے کمیونٹی ریسورس سب سسٹم ٹیکنالوجی سرور (ایم جی-آر اے ایس ٹی) کا استعمال کرتے ہوئے میٹاجنومکس ریپڈ اینوٹیشن جاری کیا۔ جون 2012 تک ڈی این اے کے 14.8 سے زیادہ ٹیرابیسز (14x1012 بیسز) کا تجزیہ کیا گیا ہے، جس میں 10,000 سے زیادہ عوامی ڈیٹا سیٹ ایم جی-آر اے ایس ٹی کے اندر موازنہ کے لیے آزادانہ طور پر دستیاب ہیں۔ 8, 000 سے زیادہ صارفین نے اب ایم جی-آر اے ایس ٹی میں کل 50,000 میٹاجنومز جمع کرائے ہیں۔ انٹیگریٹڈ مائکروبیل جینومز/میٹاجنومز (آئی ایم جی/ایم) سسٹم انٹیگریٹڈ مائکروبیل جینومز (آئی ایم جی) سسٹم اور جینومک انسائیکلوپیڈیا آف بیکٹیریا اینڈ آرکیا (جی ای بی اے) پروجیکٹ سے شامل حوالہ الگ تھلگ جینومز کی بنیاد پر مائکروبیل کمیونٹیز کے ان کے میٹاجنوم تسلسل کی بنیاد پر فعال تجزیہ کے لیے ٹولز کا مجموعہ بھی فراہم کرتا ہے۔ ہائی تھرو پٹ میٹا جینوم شاٹگن ڈیٹا کا تجزیہ کرنے کے لیے پہلے اسٹینڈ لون ٹولز میں سے ایک میگان (میٹا جینوم اینالیزر) تھا۔ پروگرام کا پہلا ورژن 2005 میں ایک بڑی ہڈی سے حاصل کردہ ڈی این اے کے سلسلے کے میٹاجنومک سیاق و سباق کا تجزیہ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ حوالہ ڈیٹا بیس کے خلاف BLAST موازنہ کی بنیاد پر، یہ ٹول ٹیکسونومک اور فنکشنل بائننگ دونوں انجام دیتا ہے، ایک سادہ سب سے کم مشترکہ آباؤ اجداد (ایل سی اے) الگورتھم کا استعمال کرتے ہوئے این سی بی آئی ٹیکسونامی کے نوڈس پر یا بالترتیب سیڈ یا کے ای جی جی کی درجہ بندی کے نوڈس پر ریڈز کو رکھ کر۔ تیز اور سستے ترتیب کے آلات کی آمد کے ساتھ، ڈی این اے ترتیب کے ڈیٹا بیس کی ترقی اب تیز رفتار ہے (مثال کے طور پر، این سی بی آئی جین بینک ڈیٹا بیس)۔ ہائی تھرو پٹ سیکوینسنگ کے ساتھ رفتار برقرار رکھنے کے لیے تیز اور موثر ٹولز کی ضرورت ہوتی ہے، کیونکہ بلاسٹ پر مبنی نقطہ نظر جیسے کہ ایم جی-راسٹ یا میگان بڑے نمونوں کی تشریح کرنے کے لیے آہستہ چلتے ہیں (مثال کے طور پر، چھوٹے/درمیانے سائز کے ڈیٹا سیٹ/نمونے پر کارروائی کرنے کے لیے کئی گھنٹے)۔ اس طرح، زیادہ سستی طاقتور سرورز کی بدولت، الٹرا فاسٹ کلاسیفائرز حال ہی میں سامنے آئے ہیں۔ یہ ٹولز انتہائی تیز رفتار سے ٹیکسونومک اینوٹیشن انجام دے سکتے ہیں، مثال کے طور پر CLARK (CLARK کے مصنفین کے مطابق، یہ درست طریقے سے "32 ملین میٹاجنومک شارٹ ریڈز فی منٹ" کی درجہ بندی کر سکتا ہے)۔ اتنی رفتار سے ایک ارب مختصر ریڈز کے بہت بڑے ڈیٹا سیٹ/نمونے پر تقریبا 30 منٹ میں کارروائی کی جا سکتی ہے۔ قدیم ڈی این اے پر مشتمل نمونوں کی بڑھتی ہوئی دستیابی اور ان نمونوں کی نوعیت سے وابستہ غیر یقینی صورتحال (قدیم ڈی این اے نقصان) کی وجہ سے، قدامت پسند مماثلت کے تخمینے تیار کرنے کے قابل ایک تیز ٹول دستیاب کرایا گیا ہے۔ فالکن کے مصنفین کے مطابق، یہ میموری اور رفتار کی کارکردگی کو متاثر کیے بغیر آرام دہ حد کا استعمال کر سکتا ہے اور فاصلے میں ترمیم کر سکتا ہے۔ تقابلی میٹاجنومکس میٹاجنومز کے درمیان تقابلی تجزیے پیچیدہ مائکروبیل کمیونٹیز کے کام اور میزبان کی صحت میں ان کے کردار کے بارے میں اضافی بصیرت فراہم کر سکتے ہیں۔ میٹاجنومز کے درمیان جوڑی کے لحاظ سے یا متعدد موازنہ ترتیب کی ساخت (جی سی مواد یا جینوم سائز کا موازنہ)، درجہ بندی تنوع، یا فعال تکمیل کی سطح پر کیا جا سکتا ہے۔ آبادی کے ڈھانچے اور فائیلوجنیٹک تنوع کا موازنہ 16 ایس آر آر این اے اور دیگر فائیلوجنیٹک مارکر جینوں کی بنیاد پر کیا جا سکتا ہے، یا-کم تنوع والی برادریوں کے معاملے میں-میٹاجنومک ڈیٹا سیٹ سے جینوم کی تعمیر نو کے ذریعے۔ میٹاجنومز کے درمیان فنکشنل موازنہ حوالہ ڈیٹا بیس جیسے سی او جی یا کے ای جی جی کے خلاف ترتیبات کا موازنہ کرکے، اور زمرے کے لحاظ سے کثرت کو ٹیبل کرنے اور شماریاتی اہمیت کے لیے کسی بھی فرق کا جائزہ لے کر کیا جا سکتا ہے۔ یہ جین پر مبنی نقطہ نظر درجہ بندی کے گروپوں کے بجائے مجموعی طور پر کمیونٹی کی فعال تکمیل پر زور دیتا ہے، اور یہ ظاہر کرتا ہے کہ فعال تکمیل اسی طرح کے ماحولیاتی حالات میں یکساں ہیں۔ نتیجتا، میٹاجینومک نمونے کے ماحولیاتی سیاق و سباق پر میٹا ڈیٹا تقابلی تجزیے میں خاص طور پر اہم ہے، کیونکہ یہ محققین کو کمیونٹی ڈھانچے اور افعال پر رہائش گاہ کے اثرات کا مطالعہ کرنے کی صلاحیت فراہم کرتا ہے۔ مزید برآں، متعدد مطالعات نے متنوع مائکروبیل کمیونٹیز میں فرق کی نشاندہی کرنے کے لیے اولیگونیوکلیوٹائڈ کے استعمال کے نمونوں کا بھی استعمال کیا ہے۔ اس طرح کے طریقوں کی مثالوں میں ولر اور دیگر کی طرف سے ڈینیوکلیوٹائڈ رشتہ دار کثرت کا نقطہ نظر شامل ہے۔ اور گھوش اور دیگر کا ہابی سائن اپروچ۔ اس مؤخر الذکر مطالعہ نے یہ بھی اشارہ کیا کہ ٹیٹرا نیوکلیوٹائڈ کے استعمال کے نمونوں میں فرق کو مخصوص رہائش گاہوں سے پیدا ہونے والے جینز (یا میٹاجینومک ریڈز) کی شناخت کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مزید برآں کچھ طریقے جیسے ٹریج ٹولز یا موازنہ دو پڑھنے والے سیٹوں کے درمیان اسی طرح کے ریڈز کا پتہ لگاتے ہیں۔ مماثلت کی پیمائش جو وہ ریڈز پر لاگو کرتے ہیں وہ لمبائی k کے متعدد ایک جیسے الفاظ پر مبنی ہوتی ہے جو ریڈز کے جوڑوں کے اشتراک سے ہوتی ہے۔ تقابلی میٹاجنومکس میں ایک کلیدی مقصد مائکروبیل گروپوں کی شناخت کرنا ہے جو کسی مخصوص ماحول کو مخصوص خصوصیات فراہم کرنے کے لیے ذمہ دار ہیں۔ تاہم، سیکوینسنگ ٹیکنالوجیز میں مسائل کی وجہ سے نمونوں کو میٹا جینومسیک کی طرح حساب کتاب کرنے کی ضرورت ہے۔ دوسروں نے رہائشی مائکروبیل گروپوں کے درمیان بین مائکروبیل تعاملات کی خصوصیت کی ہے۔ کمیونٹی اینالائزر نامی ایک جی یو آئی پر مبنی تقابلی میٹاجنومک تجزیہ ایپلی کیشن کنٹل اور دیگر نے تیار کی ہے۔ جو ارتباط پر مبنی گراف لے آؤٹ الگورتھم کو نافذ کرتا ہے جو نہ صرف تجزیہ شدہ مائکروبیل کمیونٹیز (ان کی درجہ بندی کی ساخت کے لحاظ سے) میں فرق کے فوری تصور کی سہولت فراہم کرتا ہے، بلکہ اس میں ہونے والے موروثی بین مائکروبیل تعاملات کے بارے میں بصیرت بھی فراہم کرتا ہے۔ خاص طور پر، یہ ترتیب الگورتھم ممکنہ بین مائکروبیل تعامل کے نمونوں کی بنیاد پر میٹاجنومز کی گروہ بندی کو بھی قابل بناتا ہے بجائے اس کے کہ مختلف درجہ بندی گروپوں کی کثرت کی اقدار کا موازنہ کیا جائے۔ اس کے علاوہ، یہ ٹول کئی انٹرایکٹو جی یو آئی پر مبنی افعال کو نافذ کرتا ہے جو صارفین کو مائیکرو بایومس میں معیاری تقابلی تجزیہ کرنے کے قابل بناتا ہے۔ ڈیٹا تجزیہ کمیونٹی میٹابولزم بہت سی بیکٹیریل کمیونٹیز میں، قدرتی یا انجینئرڈ (جیسے بائیو ری ایکٹر)، میٹابولزم (سنٹروفی) میں محنت کی نمایاں تقسیم ہوتی ہے، جس کے دوران کچھ حیاتیات کی فضلہ کی مصنوعات دوسروں کے لیے میٹابولائٹس ہوتی ہیں۔ ایسے ہی ایک نظام میں، میتھانوجینک بائیو ری ایکٹر، فعال استحکام کے لیے خام وسائل کو مکمل طور پر میٹابولائزڈ فضلہ (میتھین) میں تبدیل کرنے کے لیے مل کر کام کرنے والی کئی سنٹروفک پرجاتیوں (سنٹروفوبیکٹیریلز اور سینرجیسٹیا) کی موجودگی کی ضرورت ہوتی ہے۔ مائکرو ارے یا پروٹومکس کے ساتھ تقابلی جین اسٹڈیز اور اظہار کے تجربات کا استعمال کرتے ہوئے محققین ایک میٹابولک نیٹ ورک کو اکٹھا کر سکتے ہیں جو انواع کی حدود سے باہر جاتا ہے۔ اس طرح کے مطالعات کے لیے تفصیلی علم کی ضرورت ہوتی ہے کہ کون سے پروٹین کس نوع کے ذریعے کوڈ کیے جاتے ہیں اور یہاں تک کہ کس نوع کے تناؤ کے ذریعے۔ لہذا، کمیونٹی جینومک معلومات ایک اور بنیادی ٹول ہے (میٹابولومکس اور پروٹومکس کے ساتھ) اس بات کا تعین کرنے کے لیے کہ کمیونٹی کے ذریعے میٹابولائٹس کو کس طرح منتقل اور تبدیل کیا جاتا ہے۔ میٹا ٹرانسکرپٹومیکس میٹا جینومکس محققین کو مائکروبیل کمیونٹیز کے فنکشنل اور میٹابولک تنوع تک رسائی حاصل کرنے کی اجازت دیتا ہے، لیکن یہ ظاہر نہیں کر سکتا کہ ان میں سے کون سا عمل فعال ہے۔ میٹاجنومک ایم آر این اے (میٹا ٹرانسکرپٹوم) کا نکالنا اور تجزیہ پیچیدہ برادریوں کے ضابطے اور اظہار پروفائلز کے بارے میں معلومات فراہم کرتا ہے۔ ماحولیاتی آر این اے کے مجموعے میں تکنیکی مشکلات (مثال کے طور پر ایم آر این اے کی مختصر نصف زندگی) کی وجہ سے آج تک مائکروبیل کمیونٹیز کے سیٹو میٹا ٹرانسکرپٹومیک مطالعات میں نسبتا کم رہے ہیں۔ اگرچہ اصل میں مائکرو ارے ٹیکنالوجی تک محدود ہے، لیکن میٹا ٹرانسکرپٹومیکس کے مطالعے نے مائکروبیل کمیونٹی کے پورے جینوم کے اظہار اور مقدار کی پیمائش کے لیے ٹرانسکرپٹومیکس ٹیکنالوجیز کا استعمال کیا ہے، جو سب سے پہلے مٹی میں امونیا آکسیکرن کے تجزیے میں استعمال ہوتا ہے۔ وائرس میٹاجنومک سیکوینسنگ وائرل کمیونٹیز کے مطالعہ میں خاص طور پر مفید ہے۔ چونکہ وائرس میں مشترکہ عالمگیر فائیلوجنیٹک مارکر کی کمی ہے (جیسا کہ بیکٹیریا اور آرکیا کے لیے 16 ایس آر این اے، اور یوکیریا کے لیے 18 ایس آر این اے)، ماحولیاتی نمونے سے وائرل کمیونٹی کے جینیاتی تنوع تک رسائی کا واحد طریقہ میٹاجینومکس کے ذریعے ہے۔ وائرل میٹاجنومز (جنہیں وائروم بھی کہا جاتا ہے) کو اس طرح وائرل تنوع اور ارتقاء کے بارے میں زیادہ سے زیادہ معلومات فراہم کرنی چاہئیں۔ مثال کے طور پر، جائنٹ وائرس فائنڈر نامی ایک میٹاجنومک پائپ لائن نے نمکین صحرا اور انٹارکٹک خشک وادیوں میں دیوہیکل وائرس کے وجود کا پہلا ثبوت دکھایا۔ ایپلی کیشنز میٹاجنومکس میں مختلف شعبوں میں علم کو آگے بڑھانے کی صلاحیت ہے۔ اس کا اطلاق طب، انجینئرنگ، زراعت، پائیداری اور ماحولیات میں عملی چیلنجوں کو حل کرنے کے لیے بھی کیا جا سکتا ہے۔ زراعت وہ مٹی جس میں پودے اگتے ہیں مائکروبیل کمیونٹیز آباد ہوتی ہیں، جس میں ایک گرام مٹی تقریبا 109-1010 مائکروبیل خلیوں پر مشتمل ہوتی ہے جو ترتیب کی معلومات کے تقریبا ایک گیگا بیس پر مشتمل ہوتی ہے۔ مائکروبیل کمیونٹیز جو مٹی میں آباد ہیں وہ سائنس کے لیے معروف سب سے زیادہ پیچیدہ ہیں، اور ان کی معاشی اہمیت کے باوجود ناقص طور پر سمجھی جاتی ہیں۔ مائکروبیل کنسورشیا پودوں کی نشوونما کے لیے ضروری ماحولیاتی نظام کی خدمات کی وسیع اقسام انجام دیتا ہے، بشمول ماحولیاتی نائٹروجن کو ٹھیک کرنا، غذائی اجزاء کی سائیکلنگ، بیماری کو دبانا، اور آئرن اور دیگر دھاتوں کو الگ کرنا۔ فنکشنل میٹاجنومکس حکمت عملیوں کا استعمال ان مائکروبیل کمیونٹیز کے کاشت سے آزاد مطالعہ کے ذریعے پودوں اور جرثوموں کے درمیان تعاملات کو تلاش کرنے کے لیے کیا جا رہا ہے۔ غذائیت کی سائیکلنگ میں پہلے سے غیر کاشت شدہ یا نایاب کمیونٹی کے ممبروں کے کردار کے بارے میں بصیرت کی اجازت دینے اور پودوں کی نشوونما کو فروغ دینے سے، میٹاجنومک نقطہ نظر فصلوں اور مویشیوں میں بیماری کا بہتر پتہ لگانے اور کاشتکاری کے بہتر طریقوں کو اپنانے میں معاون ثابت ہوسکتے ہیں جو جرثوموں اور پودوں کے درمیان تعلقات کو بروئے کار لاتے ہوئے فصل کی صحت کو بہتر بناتے ہیں۔ بائیو فیول بائیو ماس کے تبادلے سے حاصل ہونے والے ایندھن ہیں، جیسا کہ مکئی کے ڈنٹھل، سوئچ گراس، اور دیگر بائیو ماس میں موجود سیلولوز کو سیلولوسک ایتھنول میں تبدیل کرنے میں ہوتا ہے۔ یہ عمل مائکروبیل کنسورشیا (ایسوسی ایشن) پر منحصر ہے جو سیلولوز کو شکر میں تبدیل کرتا ہے، اس کے بعد شکر کو ایتھنول میں خمیر کرتا ہے۔ جرثومے میتھین اور ہائیڈروجن سمیت حیاتیاتی توانائی کے مختلف ذرائع بھی پیدا کرتے ہیں۔ بائیو ماس کی موثر صنعتی پیمانے پر تعمیر نو کے لیے زیادہ پیداواری صلاحیت اور کم لاگت والے نئے انزائم کی ضرورت ہوتی ہے۔ پیچیدہ مائکروبیل کمیونٹیز کے تجزیے کے لیے میٹاجنومک نقطہ نظر حیاتیاتی ایندھن کی پیداوار میں صنعتی ایپلی کیشنز کے ساتھ انزائمز کی ٹارگٹڈ اسکریننگ کی اجازت دیتا ہے، جیسے کہ گلائکوسائڈ ہائیڈرولیز۔ مزید برآں، ان پر قابو پانے کے لیے یہ مائکروبیل کمیونٹیز کس طرح کام کرتی ہیں اس کا علم ضروری ہے، اور ان کی سمجھ میں میٹاجنومکس ایک کلیدی ذریعہ ہے۔ میٹاجنومک نقطہ نظر متغیر مائکروبیل نظاموں جیسے بائیو گیس خمیر یا کیڑے کی جڑی بوٹیوں جیسے لیف کٹر چیونٹیوں کے پھپھوندی کے باغ کے درمیان تقابلی تجزیہ کی اجازت دیتے ہیں۔ بائیوٹیکنالوجی مائکروبیل کمیونٹیز حیاتیاتی طور پر فعال کیمیکلز کی ایک وسیع صف تیار کرتی ہیں جو مسابقت اور مواصلات میں استعمال ہوتی ہیں۔ آج کل استعمال ہونے والی بہت سی دوائیں اصل میں جرثوموں میں دریافت ہوئی تھیں ؛ غیر افزائش پذیر جرثوموں کے بھرپور جینیاتی وسائل کی کان کنی میں حالیہ پیشرفت کے نتیجے میں نئے جین، انزائم اور قدرتی مصنوعات کی دریافت ہوئی ہے۔ میٹاجینومکس کے اطلاق نے اجناس اور عمدہ کیمیکلز، زرعی کیمیکلز اور دواسازی کی ترقی کی اجازت دی ہے جہاں انزائم-اتپریرک چیرل کی ترکیب کے فوائد کو تیزی سے تسلیم کیا جاتا ہے۔ میٹاجنومک ڈیٹا کے بائیو پراسپیکٹنگ میں دو قسم کے تجزیے استعمال کیے جاتے ہیں: ایک اظہار شدہ خاصیت کے لیے فنکشن پر مبنی اسکریننگ، اور دلچسپی کے ڈی این اے کے سلسلے کے لیے ترتیب پر مبنی اسکریننگ۔ فنکشن پر مبنی تجزیہ کلون کی شناخت کرنے کی کوشش کرتا ہے جو مطلوبہ خاصیت یا مفید سرگرمی کا اظہار کرتے ہیں، اس کے بعد بائیو کیمیکل خصوصیت اور ترتیب کا تجزیہ ہوتا ہے۔ یہ نقطہ نظر ایک مناسب اسکرین کی دستیابی اور میزبان خلیے میں مطلوبہ خاصیت کے اظہار کی ضرورت کی وجہ سے محدود ہے۔ مزید برآں، دریافت کی کم شرح (ایک سے بھی کم فی 1,000 کلون اسکرین کیے گئے) اور اس کی محنت کش نوعیت اس نقطہ نظر کو مزید محدود کرتی ہے۔ اس کے برعکس، ترتیب پر مبنی تجزیہ دلچسپی کی ترتیب کے لیے کلونوں کی اسکریننگ کے لیے پی سی آر پرائمرز کو ڈیزائن کرنے کے لیے محفوظ ڈی این اے ترتیب کا استعمال کرتا ہے۔ کلوننگ پر مبنی طریقوں کے مقابلے میں، صرف ترتیب کے نقطہ نظر کا استعمال کرنے سے بینچ ورک کی مقدار میں مزید کمی واقع ہوتی ہے۔ بڑے پیمانے پر متوازی ترتیب کے اطلاق سے پیدا ہونے والے ترتیب کے اعداد و شمار کی مقدار میں بھی بہت اضافہ ہوتا ہے، جس کے لیے ہائی تھرو پٹ بائیو انفارمیٹک تجزیہ پائپ لائنز کی ضرورت ہوتی ہے۔ اسکریننگ کے لیے ترتیب پر مبنی نقطہ نظر عوامی ترتیب کے ڈیٹا بیس میں موجود جین افعال کی وسعت اور درستگی سے محدود ہے۔ عملی طور پر، تجربات دلچسپی کے فنکشن، اسکرین کیے جانے والے نمونے کی پیچیدگی، اور دیگر عوامل کی بنیاد پر فنکشنل اور ترتیب پر مبنی دونوں طریقوں کے امتزاج کا استعمال کرتے ہیں۔ منشیات کی دریافت کے لیے بائیوٹیکنالوجی کے طور پر میٹاجینومکس کا استعمال کرتے ہوئے کامیابی کی ایک مثال میلاسیڈن اینٹی بائیوٹکس کے ساتھ واضح کی گئی ہے۔ ماحولیات میٹاجنومکس ماحولیاتی برادریوں کے فعال ماحولیات کے بارے میں قیمتی بصیرت فراہم کر سکتا ہے۔ آسٹریلیائی سمندری شیروں کے رفع حاجت میں پائے جانے والے بیکٹیریل کنسورشیا کے میٹاجنومک تجزیے سے پتہ چلتا ہے کہ غذائی اجزاء سے بھرپور سمندری شیر کا فضلہ ساحلی ماحولیاتی نظام کے لیے غذائیت کا ایک اہم ذریعہ ہو سکتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ بیکٹیریا جو پاخانہ کے ساتھ بیک وقت نکالے جاتے ہیں وہ پاخانہ میں موجود غذائی اجزاء کو بائیو دستیاب شکل میں توڑنے میں ماہر ہوتے ہیں جسے فوڈ چین میں لیا جا سکتا ہے۔ ڈی این اے کی ترتیب کو پانی کے جسم میں موجود انواع، ہوا سے فلٹر کیے گئے ملبے، گندگی کے نمونے، یا جانوروں کے پاخانہ، اور یہاں تک کہ خون کے کھانے سے کھانے کی اشیاء کا پتہ لگانے کے لیے بھی زیادہ وسیع پیمانے پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ حملہ آور انواع اور خطرے سے دوچار انواع کی رینج قائم کر سکتا ہے، اور موسمی آبادیوں کا سراغ لگا سکتا ہے۔ ماحولیاتی تدارک میٹاجنومکس ماحولیاتی نظام پر آلودگیوں کے اثرات کی نگرانی اور آلودہ ماحول کی صفائی کے لیے حکمت عملیوں کو بہتر بنا سکتا ہے۔ مائکروبیل کمیونٹیز آلودگیوں سے کس طرح نمٹتی ہیں اس کی سمجھ میں اضافہ آلودہ مقامات کی آلودگی سے بحالی کی صلاحیت کے جائزے کو بہتر بناتا ہے اور بائیو اگمینٹیشن یا بائیو اسٹیمولیشن ٹرائلز کے کامیاب ہونے کے امکانات کو بڑھاتا ہے۔ گٹ مائکروب کی خصوصیت مائکروبیل کمیونٹیز انسانی صحت کے تحفظ میں کلیدی کردار ادا کرتی ہیں، لیکن ان کی ساخت اور طریقہ کار جس کے ذریعے وہ ایسا کرتے ہیں وہ پراسرار ہے۔ میٹاجنومک سیکوینسنگ کا استعمال کم از کم 250 افراد کے جسم کے مقامات سے مائکروبیل کمیونٹیز کی خصوصیت کے لیے کیا جا رہا ہے۔ یہ ہیومن مائکرو بایوم پہل کا حصہ ہے جس کا بنیادی مقصد یہ طے کرنا ہے کہ آیا کوئی بنیادی انسانی مائکرو بایوم موجود ہے یا نہیں، انسانی مائکرو بایوم میں ہونے والی تبدیلیوں کو سمجھنا جو انسانی صحت سے منسلک ہو سکتی ہیں، اور ان اہداف کی حمایت کے لیے نئے تکنیکی اور بائیو انفارمیٹکس ٹولز تیار کرنا ہے۔ میٹا ہٹ (انسانی آنتوں کے راستے کی میٹاجنومکس) پروجیکٹ کے حصے کے طور پر ایک اور طبی مطالعہ ڈنمارک اور اسپین کے 124 افراد پر مشتمل تھا جن میں صحت مند، زیادہ وزن اور آنتوں کی بیماری کے چڑچڑاپن والے مریض شامل تھے۔ مطالعہ نے معدے کے بیکٹیریا کی گہرائی اور فائیلوجنیٹک تنوع کی درجہ بندی کرنے کی کوشش کی۔ Illumina GA ترتیب کے اعداد و شمار اور SOAPdenovo کا استعمال کرتے ہوئے، ایک ڈی بروجن گراف پر مبنی ٹول جو خاص طور پر اسمبلی شارٹ ریڈز کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، وہ 10.3 Gb کی کل لمبائی اور 2.2 kb کی N50 لمبائی کے لیے 500 bp سے زیادہ 6.58 ملین کونٹیگ پیدا کرنے میں کامیاب رہے۔ مطالعہ سے پتہ چلتا ہے کہ دو بیکٹیریل ڈویژنز، بیکٹیریوڈائٹس اور فرمیکیوٹس، 90 فیصد سے زیادہ معروف فائیلوجنیٹک زمرے پر مشتمل ہیں جو ڈسٹل گٹ بیکٹیریا پر حاوی ہیں۔ آنتوں کے اندر پائے جانے والے متعلقہ جین تعدد کا استعمال کرتے ہوئے ان محققین نے 1,244 میٹاجنومک کلسٹرز کی نشاندہی کی جو آنتوں کی نالی کی صحت کے لیے انتہائی اہم ہیں۔ ان رینج کلسٹرز میں دو قسم کے افعال ہوتے ہیں: ہاؤس کیپنگ اور وہ جو آنتوں کے لیے مخصوص ہوتے ہیں۔ ہاؤس کیپنگ جین کلسٹرز تمام بیکٹیریا میں درکار ہوتے ہیں اور اکثر مرکزی کاربن میٹابولزم اور امینو ایسڈ کی ترکیب سمیت اہم میٹابولک راستوں میں اہم کھلاڑی ہوتے ہیں۔ آنتوں کے مخصوص افعال میں میزبان پروٹین سے چپکنا اور گلوبوسریز گلائکولپائڈز سے شکر کی کٹائی شامل ہے۔ چڑچڑاپن والے آنتوں کے سنڈروم کے مریضوں کو 25 فیصد کم جین اور کم بیکٹیریل تنوع ظاہر کرنے کے لیے دکھایا گیا تھا ان افراد کے مقابلے میں جو چڑچڑاپن والے آنتوں کے سنڈروم میں مبتلا نہیں ہیں اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ مریضوں کے آنتوں کے بایوم تنوع میں تبدیلیاں اس حالت سے وابستہ ہو سکتی ہیں۔ اگرچہ یہ مطالعات کچھ ممکنہ طور پر قیمتی طبی ایپلی کیشنز کو اجاگر کرتے ہیں، لیکن صرف 31-48.8 ٪ ریڈز کو 194 عوامی انسانی آنتوں کے بیکٹیریل جینومز اور 7.6-21.2 ٪ کو جین بینک میں دستیاب بیکٹیریل جینومز سے منسلک کیا جا سکتا ہے جو اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ نوول بیکٹیریل جینومز کو پکڑنے کے لیے ابھی بھی بہت زیادہ تحقیق ضروری ہے۔ ہیومن مائکرو بایوم پروجیکٹ (ایچ ایم پی) میں، گٹ مائکروبیل کمیونٹیز کی جانچ ہائی تھرو پٹ ڈی این اے سیکوینسنگ کا استعمال کرتے ہوئے کی گئی۔ ایچ ایم پی نے دکھایا کہ، انفرادی مائکروبیل پرجاتیوں کے برعکس، بہت سے میٹابولک عمل مختلف تعدد کے ساتھ جسم کے تمام رہائش گاہوں میں موجود تھے۔ انسانی مائکرو بایوم پروجیکٹ کے حصے کے طور پر 102 افراد پر جسم کے سات بنیادی مقامات سے تیار کردہ 649 میٹاجنومز کی مائکروبیل کمیونٹیز کا مطالعہ کیا گیا۔ میٹاجنومک تجزیے سے مائکرو بایوم کے اندر 168 فنکشنل ماڈیولز اور 196 میٹابولک راستوں کے درمیان مخصوص کثرت میں تغیرات کا پتہ چلا۔ ان میں آنتوں میں گلائکوسامینوگلیکن کا انحطاط، نیز فاسفیٹ اور امینو ایسڈ کی نقل و حمل شامل تھی جو پوسٹر فورنیکس میں میزبان فینوٹائپ (اندام نہانی پی ایچ) سے منسلک تھی۔ ایچ ایم پی نے تشخیص اور ثبوت پر مبنی ادویات میں میٹاجنومکس کی افادیت کو روشنی میں لایا ہے۔ اس طرح میٹاجنومکس ذاتی طب کے میدان میں بہت سے اہم مسائل کو حل کرنے کا ایک طاقتور ذریعہ ہے۔ جانوروں میں، میٹاجنومکس کا استعمال ان کے آنتوں کے مائکرو بایومس کو پروفائل کرنے اور اینٹی بائیوٹک مزاحم بیکٹیریا کا پتہ لگانے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ جنگلی حیات سے لے کر کھیتی باڑی والے جانوروں اور انسانوں میں بیماریوں کے پھیلاؤ کی نگرانی میں اس کے مضمرات ہو سکتے ہیں۔ متعدی بیماری کی تشخیص متعدی اور غیر متعدی بیماری کے درمیان فرق کرنا، اور انفیکشن کی بنیادی ایٹولوجی کی شناخت کرنا، مشکل ہو سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، جدید ترین طبی لیبارٹری کے طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے وسیع پیمانے پر جانچ کے باوجود، انسیفلائٹس کے نصف سے زیادہ معاملات کی تشخیص نہیں ہوتی ہے۔ کلینیکل میٹاجینومک سیکوینسنگ مریض کے نمونے میں پائے جانے والے جینیاتی مواد کا موازنہ تمام معروف خوردبین انسانی پیتھوجینز اور ہزاروں دیگر بیکٹیریل، وائرل، فنگل اور پرجیوی حیاتیات کے ڈیٹا بیس سے کرکے انفیکشن کی تشخیص کے لیے ایک حساس اور تیز رفتار طریقہ کے طور پر وعدہ ظاہر کرتی ہے۔ اربو وائرس سرویلنس میٹاجنومکس پیتھوجینز کے تنوع اور ماحولیات کی خصوصیت میں مدد کرنے کے لیے ایک انمول ٹول رہا ہے جو ہیماٹوفگس (خون کو کھانا کھلانے والے) کیڑوں جیسے مچھروں اور ٹکس سے متاثر ہوتے ہیں۔ میٹاجنومکس کو صحت عامہ کے حکام اور تنظیمیں آربو وائرس کی نگرانی کے لیے معمول کے مطابق استعمال کرتی ہیں۔ بائننگ ایپیڈیمولوجی اور سیوریج میٹاپروٹومکس مائکروبیل ایکولوجی پیتھوجینومکس حوالہ جات بیرونی لنکس نیچر ریویوز مائکروبیولوجی جریدے کی ویب سائٹ پر میٹاجنومکس پر توجہ مرکوز کریں میٹاجنومکس میں طریقوں کا جائزہ لینے کے لیے "کریٹیکل اسسمنٹ آف میٹاجنوم انٹرپریٹیشن" (سی اے ایم آئی) پہل بائیو انفارمیٹکس ماحولیاتی مائکروبیولوجی مائکروبیولوجی تکنیک