الجينوم البكتيري

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

تتميز الجينومات البكتيرية عمومًا بصغر حجمها وقلة تنوعها بين الأنواع مقارنةً بجينومات حقيقيات النوى . ويتراوح حجم الجينومات البكتيرية بين 130 كيلو قاعدة [ 1 ] [ 2 ] وأكثر من 14 ميجا قاعدة [ 3 ] . وقد خلصت دراسة شملت 478 جينومًا بكتيريًا، على سبيل المثال لا الحصر، إلى أنه مع ازدياد حجم الجينوم، يزداد عدد الجينات بمعدل أبطأ بكثير في حقيقيات النوى مقارنةً باللافقاريات. وبالتالي، ترتفع نسبة الحمض النووي غير المشفر مع ازدياد حجم الجينوم بشكل أسرع في اللافقاريات مقارنةً بالبكتيريا . ويتوافق هذا مع حقيقة أن معظم الحمض النووي النووي في حقيقيات النوى غير مشفر للجينات، بينما غالبية جينات بدائيات النوى والفيروسات والعضيات مشفرة. [ 4 ] لدينا حاليًا تسلسلات جينومية من 50 شعبة بكتيرية مختلفة و11 شعبة أثرية مختلفة. وقد أسفرت تقنيات التسلسل من الجيل الثاني عن العديد من المسودات الجينومية (ما يقرب من 90% من الجينومات البكتيرية في بنك الجينات غير مكتملة حاليًا)؛ وقد تُسفر تقنيات التسلسل من الجيل الثالث في نهاية المطاف عن جينوم كامل في غضون ساعات قليلة. تكشف تسلسلات الجينوم عن تنوع كبير في البكتيريا. ويكشف تحليل أكثر من 2000 جينوم من الإشريكية القولونية عن جينوم أساسي للإشريكية القولونية يتكون من حوالي 3100 عائلة جينية، وإجمالي حوالي 89000 عائلة جينية مختلفة. [ 5 ] تُظهر تسلسلات الجينوم أن البكتيريا الطفيلية تحتوي على 500-1200 جين، والبكتيريا الحرة المعيشة تحتوي على 1500-7500 جين، والأثريات تحتوي على 1500-2700 جين. [ 6 ] اكتشاف مذهل من قِبل كول وآخرون. وُصفت كميات هائلة من تدهور الجينات عند مقارنة عصية الجذام بالبكتيريا السلفية. [ 7 ] وأظهرت الدراسات اللاحقة أن العديد من البكتيريا تمتلك أحجام جينوم أصغر من أسلافها. [ 8 ] وعلى مر السنين، اقترح الباحثون عدة نظريات لتفسير الاتجاه العام لتدهور الجينوم البكتيري وصغر حجمه النسبي. وتشير أدلة قوية إلى أن التدهور الظاهر في الجينومات البكتيرية يعود إلى تحيز حذفي.

الأساليب والتقنيات

حتى عام 2014، كان هناك أكثر من 30,000 جينوم بكتيري متسلسل متاح للعموم، وآلاف المشاريع المتعلقة بالميتاجينوم . وتسعى مشاريع مثل موسوعة الجينوم للبكتيريا والعتائق (GEBA) إلى إضافة المزيد من الجينومات. [ 5 ]

يتم الآن استبدال مقارنة الجينات المفردة بأساليب أكثر عمومية. وقد أسفرت هذه الأساليب عن رؤى جديدة حول العلاقات الجينية التي كانت تُقدّر فقط في السابق. [ 5 ]

كان من الإنجازات الهامة في العقد الثاني من تسلسل الجينوم البكتيري إنتاج بيانات الميتاجينوم، التي تغطي جميع الحمض النووي الموجود في العينة. قبل ذلك، لم يُنشر سوى مشروعين فقط في مجال الميتاجينوم. [ 5 ]

الجينومات البكتيرية

رسم بياني لوغاريتمي يوضح العدد الإجمالي للبروتينات المُعَلَّمة في الجينومات المُودَعة في بنك الجينات (GenBank) كدالة لحجم الجينوم. استنادًا إلى بيانات من تقارير الجينوم الصادرة عن المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية (NCBI) .

تمتلك البكتيريا بنية جينومية مضغوطة تختلف عن حقيقيات النوى في جانبين مهمين: أولهما، وجود ارتباط قوي بين حجم الجينوم وعدد الجينات الوظيفية فيه، وثانيهما، تنظيم هذه الجينات في وحدات جينية (أوبرونات) . [ 9 ] [ 10 ] ويُعزى السبب الرئيسي للكثافة النسبية لجينومات البكتيريا مقارنةً بجينومات حقيقيات النوى (وخاصةً حقيقيات النوى متعددة الخلايا) إلى وجود الحمض النووي غير المشفر على شكل مناطق بين الجينات وإنترونات . [ 10 ] ومن الاستثناءات البارزة البكتيريا الممرضة حديثة التكوين. وقد وُصف هذا لأول مرة في دراسة أجراها كول وآخرون ، حيث اكتُشف أن بكتيريا المتفطرة الجذامية (Mycobacterium leprae) تحتوي على نسبة أعلى بكثير من الجينات الكاذبة مقارنةً بالجينات الوظيفية (حوالي 40%) مقارنةً بأسلافها الحرة المعيشة. [ 7 ]

علاوة على ذلك، يوجد تباين طفيف نسبيًا في حجم الجينوم بين أنواع البكتيريا مقارنةً بأحجام جينومات المجموعات الحيوية الرئيسية الأخرى. [ 6 ] ولا يُعدّ حجم الجينوم ذا أهمية كبيرة عند النظر في عدد الجينات الوظيفية في الكائنات حقيقية النواة. أما في البكتيريا، فإن الارتباط الوثيق بين عدد الجينات وحجم الجينوم يجعل حجم الجينومات البكتيرية موضوعًا مثيرًا للاهتمام للبحث والنقاش. [ 11 ]

تشير الاتجاهات العامة لتطور البكتيريا إلى أنها بدأت ككائنات حية حرة المعيشة. وقد أدت مسارات التطور إلى تحول بعض البكتيريا إلى مسببات للأمراض وأخرى إلى كائنات تكافلية . وتلعب أنماط حياة البكتيريا دورًا أساسيًا في تحديد حجم جينوماتها. تمتلك البكتيريا الحرة المعيشة أكبر الجينومات بين أنواع البكتيريا الثلاثة؛ ومع ذلك، فإنها تحتوي على عدد أقل من الجينات الكاذبة مقارنةً بالبكتيريا التي اكتسبت مؤخرًا القدرة على إحداث المرض .

تتميز البكتيريا الممرضة الاختيارية والمتطورة حديثًا بحجم جينوم أصغر من البكتيريا الحرة المعيشة، ومع ذلك فهي تحتوي على جينات كاذبة أكثر من أي شكل آخر من أشكال البكتيريا.

تمتلك البكتيريا التكافلية الإجبارية أو الممرضة أصغر الجينومات وأقل عدد من الجينات الكاذبة مقارنةً بالمجموعات الثلاث الأخرى. [ 12 ] وتثير العلاقة بين أنماط حياة البكتيريا وحجم جينومها تساؤلات حول آليات تطور الجينوم البكتيري . وقد وضع الباحثون عدة نظريات لتفسير أنماط تطور حجم الجينوم بين البكتيريا.

مقارنات الجينوم

مع تحول المقارنات بين الجينات المفردة إلى مقارنات الجينوم، تحسنت دقة دراسة تطور السلالات في الجينومات البكتيرية. تُحدد طريقة متوسط ​​هوية النيوكليوتيدات (ANI) المسافة الجينية بين الجينومات الكاملة بالاستفادة من مناطق يبلغ طولها حوالي 10000 زوج قاعدي. عند توفر بيانات كافية من جينومات جنس واحد، تُنفذ خوارزميات لتصنيف الأنواع. وقد طُبقت هذه الطريقة على نوع Pseudomonas avellanae في عام 2013 [ 5 ] ، وعلى جميع البكتيريا والعتائق التي تم تسلسلها منذ عام 2020 [ 13 ]. تشير قيم ANI المُلاحظة بين التسلسلات إلى وجود "فجوة ANI" تتراوح بين 85 و95%، مما يوحي بوجود حد جيني مناسب لتحديد مفهوم النوع [ 14 ] .

لاستخلاص معلومات حول الجينومات البكتيرية، تم تقييم أحجام الجينوم الأساسي والجينوم الشامل لعدة سلالات من البكتيريا. في عام 2012، بلغ عدد عائلات الجينات الأساسية حوالي 3000 عائلة. ومع ذلك، بحلول عام 2015، ومع زيادة عدد الجينومات المتاحة بأكثر من عشرة أضعاف، ازداد حجم الجينوم الشامل أيضًا. توجد علاقة طردية تقريبًا بين عدد الجينومات المضافة ونمو الجينوم الشامل. من ناحية أخرى، ظل الجينوم الأساسي ثابتًا منذ عام 2012. حاليًا، يتكون الجينوم الشامل لبكتيريا الإشريكية القولونية من حوالي 90,000 عائلة جينية. يوجد حوالي ثلث هذه العائلات في جينوم واحد فقط. مع ذلك، فإن العديد منها مجرد أجزاء جينية ناتجة عن أخطاء في تحديد الجينات. ومع ذلك، من المحتمل وجود أكثر من 60,000 عائلة جينية فريدة في بكتيريا الإشريكية القولونية . [ 5 ]

نظريات تطور الجينوم البكتيري

تفقد البكتيريا كمية كبيرة من الجينات أثناء انتقالها من دورة حياة حرة أو طفيلية اختيارية إلى حياة دائمة تعتمد على العائل. وتقع الميكوبلازما والبكتيريا ذات الصلة في الطرف الأدنى من مقياس حجم الجينوم البكتيري. وقد كشفت الدراسات الجزيئية الوراثية المبكرة أن الميكوبلازما تمثل حالة تطورية مشتقة، خلافًا للفرضيات السابقة. علاوة على ذلك، من المعروف الآن أن الميكوبلازما ليست سوى مثال واحد من بين العديد من حالات انكماش الجينوم في البكتيريا المرتبطة إجباريًا بالعائل. ومن الأمثلة الأخرى: الريكتسيا ، وبوخنيرا أفيديكولا ، وبوريليا بورغدورفيري . [ 15 ]

يرتبط صغر حجم الجينوم في هذه الأنواع بخصائص معينة، مثل التطور السريع لتسلسلات عديد الببتيد وانخفاض محتوى GC في الجينوم. ويشير التطور التقاربي لهذه الصفات في بكتيريا غير مرتبطة إلى أن الارتباط الإلزامي مع عائل يعزز تقليص حجم الجينوم. [ 15 ]

بالنظر إلى أن أكثر من 80% من جميع الجينومات البكتيرية التي تم تسلسلها بالكامل تقريبًا تتكون من إطارات قراءة مفتوحة سليمة، وأن طول الجين ثابت تقريبًا عند حوالي 1 كيلوبايت لكل جين، يُستنتج أن الجينومات الصغيرة تمتلك قدرات أيضية محدودة. في حين أن البكتيريا الحرة المعيشة، مثل الإشريكية القولونية ، وأنواع السالمونيلا ، وأنواع العصوية ، تحتوي عادةً على ما بين 1500 إلى 6000 بروتين مُشفّر في حمضها النووي، فإن البكتيريا الممرضة إجبارياً غالبًا ما تحتوي على ما بين 500 إلى 1000 بروتين فقط. [ 15 ]

أحد التفسيرات المحتملة هو أن الجينومات المُختزلة تحتفظ بجينات ضرورية للعمليات الحيوية المتعلقة بنمو الخلية وتكاثرها ، بالإضافة إلى تلك الجينات اللازمة لبقاء البكتيريا في بيئتها الإيكولوجية . مع ذلك، تُناقض بيانات التسلسل هذه الفرضية. إذ لا تُمثل مجموعة الجينات المتماثلة العالمية بين البكتيريا الحقيقية سوى 15% من كل جينوم. وبالتالي، سلك كل سلالة مسارًا تطوريًا مختلفًا نحو الحجم المُختزل. ولأن العمليات الخلوية العالمية تتطلب أكثر من 80 جينًا، فإن التباين في الجينات يُشير إلى إمكانية تحقيق الوظائف نفسها من خلال استغلال جينات غير متماثلة. [ 15 ]

تستطيع البكتيريا المعتمدة على العائل الحصول على العديد من المركبات اللازمة لعمليات الأيض من سيتوبلازم العائل أو أنسجته. وبدورها، تتخلى هذه البكتيريا عن مساراتها الحيوية وجيناتها المرتبطة بها. يُفسر هذا الفقدان العديد من حالات فقدان الجينات المحددة. على سبيل المثال، فقدت أنواع الريكتسيا ، التي تعتمد على ركائز طاقة محددة من عائلها، العديد من جيناتها الأصلية المسؤولة عن استقلاب الطاقة. وبالمثل، فقدت معظم الجينومات الصغيرة جيناتها المسؤولة عن تصنيع الأحماض الأمينية ، إذ توجد هذه الجينات في العائل. ويُستثنى من ذلك بكتيريا البوخنيرا ، وهي كائن متكافل إلزامي ينتقل وراثيًا من الأم إلى حشرات المن. إذ تحتفظ هذه البكتيريا بـ 54 جينًا لتصنيع الأحماض الأمينية الأساسية، ولكنها لم تعد تمتلك مسارات تصنيع هذه الأحماض الأمينية التي يستطيع العائل تصنيعها. وقد اختفت مسارات تصنيع النيوكليوتيدات من العديد من الجينومات المُختزلة. أما مسارات البناء التي تطورت من خلال التكيف مع البيئة، فتبقى موجودة في جينومات معينة. [ 15 ]

لا تفسر فرضية إزالة الجينات غير المستخدمة في نهاية المطاف سبب بقاء العديد من الجينات المُزالة مفيدة في مسببات الأمراض الإجبارية. فعلى سبيل المثال، تُشفّر العديد من الجينات المُزالة منتجاتٍ تُشارك في عمليات خلوية أساسية، بما في ذلك التضاعف والنسخ والترجمة . حتى الجينات التي تدعم إعادة تركيب الحمض النووي وإصلاحه تُحذف من كل جينوم صغير. مع ذلك، وُجد أن بعض الجينات، مثل تلك التي تُشفّر بروتين RecA ، موجودة في كل مكان تقريبًا، مما يُشير إلى أن غالبية الجينومات البكتيرية قادرة على الأرجح على إعادة التركيب المتماثل . [ 16 ] إضافةً إلى ذلك، تحتوي الجينومات الصغيرة على عدد أقل من جزيئات الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA )، حيث يُستخدم جزيء واحد لعدة أحماض أمينية. لذا، يرتبط كودون واحد بكودونات متعددة، مما يُرجّح أن يُنتج آلية ترجمة أقل كفاءة. من غير المعروف سبب استفادة مسببات الأمراض الإجبارية داخل الخلايا من الاحتفاظ بعدد أقل من جزيئات الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA) وإنزيمات إصلاح الحمض النووي. [ 15 ]

من العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها التغير في التركيبة السكانية الذي يتوافق مع التطور نحو حياة ممرضة إجبارية. غالبًا ما يؤدي هذا التحول في نمط الحياة إلى انخفاض في حجم التجمع الجيني لسلالة معينة، نظرًا لوجود عدد محدود من العوائل التي يمكن أن تستوطنها. قد يؤدي هذا الانحراف الجيني إلى تثبيت طفرات تُعطّل جينات مفيدة، أو قد تُقلل من كفاءة منتجات الجينات. وبالتالي، لن تُفقد الجينات غير المفيدة فقط (حيث تُعطّلها الطفرات بمجرد استقرار البكتيريا في حالة الاعتماد على العائل)، بل قد تُفقد أيضًا الجينات المفيدة إذا فرض الانحراف الجيني انتقاءً تطهيريًا غير فعال . [ 15 ]

عدد الجينات المحفوظة عالميًا قليل وغير كافٍ للنمو الخلوي والتكاثر المستقلين، لذا يتعين على الأنواع ذات الجينوم الصغير تحقيق ذلك عن طريق جينات متنوعة. ويتم ذلك جزئيًا من خلال إزاحة الجينات غير المتماثلة، أي استبدال وظيفة جين بآخر يؤدي الوظيفة نفسها. وبذلك، يتم التخلص من التكرار داخل الجينوم السلفي الأكبر. ويعتمد محتوى الجينوم الصغير الناتج على محتوى الحذف الكروموسومي الذي يحدث في المراحل المبكرة من تقليص الجينوم. [ 15 ]

يحتوي الجينوم الصغير جدًا لبكتيريا الميكوبلازما التناسلية على جينات غير ضرورية. في دراسة تم فيها تعطيل جينات مفردة من هذا الكائن الحي باستخدام الطفرات المُعتمدة على الترانسبيوزون ، تبين أن 129 جينًا على الأقل من أصل 484 جينًا مُنظمًا للقراءة (ORG) غير مطلوبة للنمو. وبالتالي، فإن وجود جينوم أصغر بكثير من جينوم الميكوبلازما التناسلية أمر ممكن. [ 15 ]

زمن التضاعف

تتنبأ إحدى النظريات بأن البكتيريا تمتلك جينومات أصغر حجمًا نتيجةً لضغط انتقائي على حجم الجينوم لضمان تضاعف أسرع. تستند هذه النظرية إلى فرضية منطقية مفادها أن الجينومات البكتيرية الأصغر حجمًا تستغرق وقتًا أقل للتضاعف، وبالتالي، يتم اختيارها بشكل تفضيلي نظرًا لزيادة قدرتها على البقاء والتكاثر. أشارت دراسة أجراها ميرا وآخرون إلى وجود ارتباط ضعيف أو معدوم بين حجم الجينوم ووقت التضاعف . [ 17 ] تشير البيانات إلى أن الانتقاء ليس تفسيرًا مناسبًا لصغر حجم الجينومات البكتيرية. مع ذلك، يعتقد العديد من الباحثين بوجود ضغط انتقائي على البكتيريا للحفاظ على صغر حجم جينومها .

تحيز الحذف

الانتخاب ليس سوى عملية واحدة من عمليات التطور. هناك عمليتان رئيسيتان أخريان ( الطفرة والانحراف الوراثي ) تُفسران أحجام الجينوم لأنواع مختلفة من البكتيريا. أجرت ميرا وزملاؤها دراسةً فحصت فيها حجم الإدخالات والحذوفات في الجينات الكاذبة البكتيرية. أشارت النتائج إلى أن الحذوفات الطفرية تميل إلى أن تكون أكبر من الإدخالات في البكتيريا في غياب نقل الجينات أو تضاعفها . [ 17 ] أما الإدخالات الناتجة عن النقل الأفقي أو الجانبي للجينات وتضاعفها، فتميل إلى نقل كميات كبيرة من المادة الوراثية. بافتراض غياب هذه العمليات، فإن الجينومات ستميل إلى التقلص في الحجم في غياب أي ضغط انتقائي. وتوجد أدلة على وجود ميل نحو الحذف في أحجام الجينومات الخاصة بالبكتيريا الحرة المعيشة، والطفيليات الاختيارية والطفيليات الحديثة، والطفيليات الإجبارية، والمتعايشات .

تميل البكتيريا الحرة المعيشة إلى امتلاك أعداد كبيرة، ما يتيح لها فرصًا أكبر لانتقال الجينات. ولذلك، يمكن للانتقاء الطبيعي أن يؤثر بفعالية على هذه البكتيريا لإزالة التسلسلات الضارة، مما ينتج عنه عدد قليل نسبيًا من الجينات الكاذبة . ويتضح باستمرار وجود ضغط انتقائي إضافي، إذ يتعين على البكتيريا الحرة المعيشة إنتاج جميع منتجات الجينات بشكل مستقل عن العائل. ونظرًا لوجود فرص كافية لانتقال الجينات، ووجود ضغوط انتقائية ضد حتى الحذف الضار بشكل طفيف، فمن البديهي أن تمتلك البكتيريا الحرة المعيشة أكبر جينومات بكتيرية بين جميع أنواع البكتيريا.

تتعرض الطفيليات حديثة التكوين لاختناقات سكانية حادة، وتعتمد على بيئة العائل لتوفير منتجات الجينات. ونتيجة لذلك، تتراكم الجينات الكاذبة والعناصر القابلة للنقل في الطفيليات حديثة التكوين والطفيليات الاختيارية، بسبب غياب الضغط الانتقائي ضد الحذف. وتقلل هذه الاختناقات السكانية من انتقال الجينات، وبالتالي يضمن التحيز الحذفي انخفاض حجم الجينوم في البكتيريا الطفيلية.

تتميز الطفيليات والمتعايشات الإلزامية بأصغر أحجام الجينوم نتيجةً لتأثيرات التحيز الحذفي المطولة. لا تتعرض الطفيليات التي تطورت لتشغل بيئات محددة لضغط انتقائي كبير، ولذلك يهيمن الانحراف الوراثي على تطور البكتيريا المتخصصة في بيئات محددة. ويضمن التعرض المطول للتحيز الحذفي إزالة معظم التسلسلات الزائدة. أما المتعايشات، فتوجد بأعداد أقل بكثير وتتعرض لأشد اختناقات من بين جميع أنواع البكتيريا. تكاد تنعدم فرص انتقال الجينات في البكتيريا المتعايشة داخليًا، مما يؤدي إلى انضغاط جينومي شديد. يُعد جينوم المتعايش الداخلي كارسونيلا رودي أحد أصغر الجينومات البكتيرية التي تم تسلسلها على الإطلاق . [ 18 ] يبلغ حجم جينوم كارسونيلا 160 كيلو قاعدة، وهو من أكثر الأمثلة انسيابيةً للجينومات التي تم فحصها حتى الآن.

الاختزال الجينومي

كشفت الدراسات الجزيئية الوراثية أن كل مجموعة من البكتيريا ذات أحجام جينومية أقل من 2 ميجابايت قد انحدرت من أسلاف ذات جينومات أكبر بكثير، مما يدحض فرضية تطور البكتيريا من خلال التضاعف المتتالي لأسلاف ذات جينومات صغيرة. [ 19 ] وقد فحصت دراسات حديثة أجراها نيلسون وآخرون معدلات انخفاض حجم الجينوم البكتيري للبكتيريا الإجبارية. تمت زراعة البكتيريا مع إدخال اختناقات متكررة وتنمية الخلايا في تمريرات متسلسلة لتقليل انتقال الجينات، وذلك لمحاكاة ظروف البكتيريا التكافلية الداخلية. وتوقعت البيانات أن البكتيريا التي يبلغ زمن جيلها يومًا واحدًا تفقد ما يصل إلى 1000 كيلو قاعدة في غضون 50000 عام فقط (وهي فترة زمنية تطورية قصيرة نسبيًا). علاوة على ذلك، بعد حذف الجينات الأساسية لنظام إصلاح عدم تطابق الحمض النووي الموجه بالميثيل (MMR)، تبين أن معدل انخفاض حجم الجينوم البكتيري قد ازداد بمقدار 50 ضعفًا. [ 20 ] تشير هذه النتائج إلى أن انخفاض حجم الجينوم يمكن أن يحدث بسرعة نسبية، وأن فقدان بعض الجينات يمكن أن يسرع عملية ضغط الجينوم البكتيري.

لا يعني هذا أن جميع الجينومات البكتيرية تتقلص في الحجم والتعقيد. فبينما انخفض حجم جينوم العديد من أنواع البكتيريا عن حالتها الأصلية، لا يزال هناك عدد هائل من البكتيريا التي حافظت على حجم جينومها أو زادته مقارنةً بحالتها الأصلية. [ 8 ] تتميز البكتيريا الحرة بأحجام سكانية هائلة، وسرعة في التكاثر، وإمكانية عالية نسبيًا لنقل الجينات. وبينما يميل التحيز الحذفي إلى إزالة التسلسلات غير الضرورية، يمكن أن يعمل الانتقاء الطبيعي بشكل كبير بين البكتيريا الحرة، مما يؤدي إلى تطور جينات وعمليات جديدة.

نقل الجينات الأفقي

على عكس حقيقيات النوى، التي تتطور بشكل رئيسي من خلال تعديل المعلومات الوراثية الموجودة، اكتسبت البكتيريا نسبة كبيرة من تنوعها الجيني عن طريق النقل الأفقي للجينات . وهذا يخلق جينومات ديناميكية للغاية، حيث يمكن إدخال الحمض النووي وإزالته من الكروموسوم. [ 21 ]

تتميز البكتيريا بتنوع أكبر في خصائصها الأيضية، وبنيتها الخلوية، وأنماط حياتها، مما لا يمكن تفسيره بالطفرات النقطية وحدها. فعلى سبيل المثال، لا يمكن عزو أي من الصفات الظاهرية التي تميز الإشريكية القولونية عن السالمونيلا المعوية إلى الطفرات النقطية. بل على العكس، تشير الأدلة إلى أن النقل الأفقي للجينات قد عزز تنوع وتطور أنواع عديدة من البكتيريا. [ 21 ]

غالباً ما يُكتشف انتقال الجينات الأفقي عبر معلومات تسلسل الحمض النووي. وتُظهر أجزاء الحمض النووي التي يتم الحصول عليها بهذه الآلية عادةً توزيعاً تطورياً ضيقاً بين الأنواع ذات الصلة. علاوة على ذلك، تُظهر هذه المناطق أحياناً مستوىً غير متوقع من التشابه مع جينات من مجموعات تصنيفية يُفترض أنها متباعدة للغاية. [ 21 ]

على الرغم من أن مقارنات الجينات والدراسات التطورية مفيدة في دراسة انتقال الجينات الأفقي، إلا أن تسلسلات الحمض النووي للجينات تكشف بشكل أكبر عن أصلها وسلالتها داخل الجينوم. تختلف أنواع البكتيريا اختلافًا كبيرًا في محتواها الإجمالي من الجوانين والسيتوزين (GC)، على الرغم من أن الجينات في جينوم أي نوع متطابقة تقريبًا فيما يتعلق بتركيب القواعد، وأنماط استخدام الكودونات، وتواتر ثنائيات وثلاثيات النوكليوتيدات. ونتيجة لذلك، يمكن تحديد التسلسلات المكتسبة حديثًا من خلال الانتقال الأفقي عبر خصائصها، والتي تبقى خصائص المانح. على سبيل المثال، العديد من جينات السالمونيلا المعوية (S. enterica) غير الموجودة في الإشريكية القولونية (E. coli) لها تركيبات قواعد تختلف عن محتوى الجوانين والسيتوزين (GC) الإجمالي البالغ 52% للكروموسوم بأكمله. ضمن هذا النوع، تحتوي بعض السلالات على أكثر من ميغابايت من الحمض النووي غير موجود في سلالات أخرى. تشير تركيبات القواعد لهذه التسلسلات الخاصة بالسلالة إلى أن نصف هذه التسلسلات على الأقل قد تم الحصول عليها من خلال الانتقال الأفقي. علاوة على ذلك، غالباً ما تحتوي المناطق المجاورة للجينات التي تم الحصول عليها أفقياً على بقايا عناصر قابلة للانتقال، أو أصول نقل البلازميدات ، أو مواقع ارتباط معروفة لإنزيمات دمج العاثيات . [ 21 ]

في بعض الأنواع، تنشأ نسبة كبيرة من الجينات المنقولة أفقياً من تسلسلات مرتبطة بالبلازميد أو العاثيات أو العناصر المتحركة . [ 21 ]

على الرغم من أن الطرق القائمة على التسلسل تكشف عن انتشار نقل الجينات الأفقي في البكتيريا، إلا أن النتائج تميل إلى التقليل من حجم هذه الآلية، لأن التسلسلات التي يتم الحصول عليها من المانحين الذين تتشابه خصائص تسلسلهم مع خصائص المتلقي ستتجنب الكشف. [ 21 ]

تؤكد مقارنات الجينومات المُتسلسلة بالكامل أن كروموسومات البكتيريا هي مزيج من تسلسلات سلفية وتسلسلات مكتسبة أفقيًا. تمتلك كل من البكتيريا الحقيقية المحبة للحرارة الشديدة Aquifex aeolicus و Thermotoga maritima العديد من الجينات التي تتشابه في تسلسل البروتين مع نظائرها في العتائق المحبة للحرارة. يُظهر 24% من إطارات القراءة المفتوحة (ORFs) البالغ عددها 1877 في Thermotoga و16% من إطارات القراءة المفتوحة البالغ عددها 1512 في Aquifex تطابقًا عاليًا مع بروتين عتائقي، بينما تمتلك البكتيريا المحبة للحرارة المعتدلة مثل E. coli و B. subtilis نسبًا أقل بكثير من الجينات التي تُشبه نظائرها العتائقية. [ 21 ]

آليات النقل الجانبي

يتطلب اكتساب قدرات جديدة نتيجةً لانتقال الجينات الأفقي ثلاثة شروط. أولًا، يجب وجود مسار ممكن لقبول الحمض النووي المانح من قِبَل الخلية المُستقبِلة. ثانيًا، يجب دمج التسلسل المُستَحصَل مع بقية الجينوم. أخيرًا، يجب أن تُفيد هذه الجينات المُدمجة الكائن البكتيري المُستقبِل. يمكن تحقيق الخطوتين الأوليين عبر ثلاث آليات: التحوّل، والنقل، والاقتران. [ 21 ]

تتضمن عملية التحول امتصاص الحمض النووي (DNA) من البيئة. ومن خلال التحول، يمكن نقل الحمض النووي بين الكائنات الحية المتباعدة في الصلة. بعض أنواع البكتيريا، مثل المستدمية النزلية والنيسرية البنية ، قادرة باستمرار على استقبال الحمض النووي. أما أنواع أخرى، مثل العصوية الرقيقة والمكورات الرئوية ، فتصبح قادرة على ذلك عند دخولها مرحلة معينة في دورة حياتها.

لا يكون التحول في بكتيريا النيسرية البنية والمستدمية النزلية فعالاً إلا إذا وُجدت تسلسلات تعرف محددة في جينومات الخلايا المستقبلة (5'-GCCGTCTGAA-3' و5'-AAGTGCGGT-3' على التوالي). ورغم أن وجود تسلسلات امتصاص معينة يُحسّن من قدرة التحول بين الأنواع ذات الصلة، فإن العديد من أنواع البكتيريا القادرة بطبيعتها على التحول، مثل العصوية الرقيقة والمكورات الرئوية ، لا تُظهر تفضيلاً لتسلسل معين.

قد تُدخَل جينات جديدة إلى البكتيريا بواسطة عاثية بكتيرية تكاثرت داخل خلية مانحة، وذلك عبر النقل الجيني العام أو النقل الجيني المتخصص. وتُحدَّد كمية الحمض النووي التي يمكن نقلها في عملية واحدة بحجم غلاف العاثية (مع أن الحد الأقصى يبلغ حوالي 100 كيلوبايت). ورغم كثرة العاثيات في البيئة، فإن نطاق الكائنات الدقيقة التي يمكن نقلها جينيًا يعتمد على تعرف العاثية على المستقبلات. ولا يتطلب النقل الجيني وجود كل من الخلية المانحة والخلية المستقبلة في الوقت نفسه، لا زمانيًا ولا مكانيًا. وتُسهِّل البروتينات المشفرة بواسطة العاثية نقل الحمض النووي إلى سيتوبلازم الخلية المستقبلة، كما تُساعد في دمج الحمض النووي في الكروموسوم. [ 21 ]

تتضمن عملية الاقتران التلامس المباشر بين الخلايا المانحة والمستقبلة، وهي قادرة على نقل الجينات بين مختلف الكائنات الحية، مثل البكتيريا والخميرة. ينتقل الحمض النووي من الخلية المانحة إلى الخلية المستقبلة إما عن طريق بلازميد ذاتي الانتقال أو بلازميد متحرك. وقد تُسهم عملية الاقتران في نقل التسلسلات الكروموسومية بواسطة بلازميدات تندمج في الكروموسوم.

على الرغم من تعدد الآليات التي تتوسط نقل الجينات بين البكتيريا، فإن نجاح العملية غير مضمون ما لم يتم الحفاظ على التسلسل المُستقبَل بثبات في الخلية المُستقبِلة. يمكن الحفاظ على اندماج الحمض النووي من خلال إحدى العمليات العديدة. إحداها هي الثبات كجزيء خارج الكروموسوم، وأخرى هي إعادة التركيب المتماثل، وثالثة هي الاندماج غير الشرعي من خلال إصلاح انقطاع الحمض النووي المزدوج المحظوظ. [ 21 ]

التحول الطبيعي

التحول الطبيعي هو عملية نقل الحمض النووي تعتمد على التعبير عن العديد من الجينات البكتيرية. [ 22 ] ولكي تتمكن البكتيريا من الارتباط بالحمض النووي الخارجي واستيعابه وإعادة تركيبه في كروموسومها، يجب أن تدخل في حالة فسيولوجية خاصة تُعرف باسم "الكفاءة" . يتطلب تطور الكفاءة في بكتيريا العصوية الرقيقة (Bacillus subtilis) التعبير عن حوالي 40 جينًا. [ 23 ] بشكل عام، يكون الحمض النووي المُدمج في كروموسوم العائل (باستثناءات نادرة) مُشتقًا من بكتيريا أخرى من نفس النوع، وبالتالي فهو مُتماثل مع الكروموسوم الأصلي. في بكتيريا العصوية الرقيقة، يتجاوز طول الحمض النووي المنقول مليون قاعدة، ومن المُرجح أن يكون حمضًا نوويًا مزدوج السلسلة، وغالبًا ما يزيد عن ثلث الطول الإجمالي للكروموسوم البالغ 4215 كيلوبايت. [ 24 ] تستوعب حوالي 7-9% من الخلايا المُستقبلة كروموسومًا كاملًا. [ 25 ]

يبدو أن القدرة على التحول الطبيعي شائعة بين بدائيات النوى، وقد عُرف حتى الآن أن 67 نوعًا من بدائيات النوى (ضمن سبع شعب مختلفة) تخضع لهذه العملية. [ 26 ] عادةً ما تُحفز القدرة على التحول بكثافة خلوية عالية و/أو نقص غذائي، وهي ظروف مرتبطة بمرحلة الثبات في نمو البكتيريا. كما تُحفز هذه القدرة تحديدًا بظروف تُلحق الضرر بالحمض النووي . على سبيل المثال، يُحفز التحول في بكتيريا المكورات الرئوية (Streptococcus pneumoniae) بواسطة عوامل مُتلفة للحمض النووي مثل ميتوميسين سي (عامل ربط متقاطع للحمض النووي) وفلوروكينولون (مثبط توبويزوميراز يُسبب كسورًا في سلسلتي الحمض النووي). [ 27 ] في بكتيريا العصوية الرقيقة (Bacillus subtilis )، يُحفز التحول بالتعرض للأشعة فوق البنفسجية، وهي عامل مُتلف للحمض النووي. [ 28 ] في بكتيريا الملوية البوابية ، يحفز السيبروفلوكساسين، وهو عامل يتفاعل مع إنزيم DNA gyrase ويسبب كسورًا في سلسلتي الحمض النووي، التعبير عن جينات الكفاءة، مما يزيد من معدل التحول [ 29 ]. باستخدام بكتيريا الليجيونيلا الرئوية ، فحص شاربنتييه وآخرون [ 30 ] 64 جزيئًا سامًا لمعرفة أي منها يحفز الكفاءة. من بين هذه المركبات السامة، ستة فقط، جميعها عوامل مُتلفة للحمض النووي، تسببت في تحفيز قوي.

تختلف البكتيريا التي تنمو نموًا لوغاريتميًا عن بكتيريا الطور الثابت من حيث عدد نسخ الجينوم الموجودة في الخلية، وهذا يؤثر على قدرتها على إجراء عملية إصلاح الحمض النووي المهمة . خلال النمو اللوغاريتمي، توجد عادةً نسختان أو أكثر من أي منطقة معينة من الكروموسوم في الخلية البكتيرية، لأن انقسام الخلية لا يتزامن تمامًا مع تضاعف الكروموسوم. يُعدّ إصلاح الحمض النووي عن طريق إعادة التركيب المتماثل عمليةً مهمةً وفعّالةً بشكل خاص لإصلاح تلف الحمض النووي المزدوج، مثل كسور الحمض النووي المزدوج. تعتمد هذه العملية على كروموسوم متماثل ثانٍ بالإضافة إلى الكروموسوم التالف. خلال النمو اللوغاريتمي، يمكن إزالة تلف الحمض النووي في أحد الكروموسومات عن طريق إعادة التركيب المتماثل باستخدام معلومات التسلسل من الكروموسوم المتماثل الآخر. مع ذلك، عندما تقترب الخلايا من الطور الثابت، فإنها عادةً ما تحتوي على نسخة واحدة فقط من الكروموسوم، وعندها يتطلب إصلاح الحمض النووي عن طريق إعادة التركيب المتماثل إدخال قالب متماثل من خارج الخلية عن طريق التحويل. [ 31 ] لتحديد ما إذا كانت الوظيفة التكيفية للتحول هي إصلاح تلف الحمض النووي، أُجريت سلسلة من التجارب باستخدام بكتيريا Bacillus subtilis المُعرَّضة للأشعة فوق البنفسجية كعامل مُتلف (راجع Michod et al. [ 32 ] وBernstein et al. [ 31 ] ). أظهرت هذه التجارب نتائج تُشير إلى أن الحمض النووي المُحوِّل يعمل على إصلاح تلف الحمض النووي الذي قد يكون قاتلاً والناجم عن الأشعة فوق البنفسجية في الحمض النووي المُستقبِل. وكانت العملية المسؤولة على الأرجح عن الإصلاح هي إصلاح إعادة التركيب المتماثل. وبالتالي، يُمكن اعتبار التحول في البكتيريا عملية جنسية بدائية، بمعنى أنها تتضمن تفاعل الحمض النووي المتماثل من فردين لتكوين حمض نووي مُعاد التركيب ينتقل بعد ذلك إلى الأجيال اللاحقة. وقد يكون التحول البكتيري في بدائيات النوى هو العملية الأصلية التي تطورت إلى التكاثر الجنسي الانقسامي في حقيقيات النوى (انظر: تطور التكاثر الجنسي ؛ الانقسام الاختزالي ).

السمات التي تم إدخالها من خلال النقل الجيني الأفقي

تمنح جينات مقاومة المضادات الحيوية الكائن الحي القدرة على توسيع نطاق بيئته، إذ أصبح بإمكانه البقاء على قيد الحياة في وجود مركبات كانت قاتلة سابقًا. ولأن الفائدة التي تجنيها البكتيريا من هذه الجينات لا تعتمد على الزمان أو المكان، فإن التسلسلات عالية الحركة هي التي تُختار. وتُعد البلازميدات من أكثر الكائنات الحية قدرة على الانتقال بين المجموعات التصنيفية، وهي الطريقة الأكثر شيوعًا التي تكتسب بها البكتيريا جينات مقاومة المضادات الحيوية.

غالباً ما يؤدي تبني نمط حياة ممرض إلى تغيير جذري في البيئة الإيكولوجية للكائن الحي. ويشير التوزيع التطوري غير المنتظم للكائنات الممرضة إلى أن ضراوة البكتيريا هي نتيجة لوجود جينات، أو اكتسابها، غير موجودة في الأشكال غير الممرضة. ومن الأدلة على ذلك اكتشاف بلازميدات "ضراوة" كبيرة في بكتيريا الشيغيلا واليرسينيا الممرضة ، فضلاً عن القدرة على إكساب بكتيريا الإشريكية القولونية خصائص ممرضة من خلال تعريضها تجريبياً لجينات من أنواع أخرى. [ 21 ]

نموذج مصنوع بواسطة الحاسوب

في أبريل 2019، أعلن علماء في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ عن إنشاء أول جينوم بكتيري في العالم، أطلقوا عليه اسم Caulobacter ethensis-2.0 ، والذي تم إنشاؤه بالكامل بواسطة جهاز كمبيوتر، على الرغم من عدم وجود شكل حيوي ذي صلة من C. ethensis-2.0 حتى الآن. [ 33 ] [ 34 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ماكوتشون، جيه بي؛ فون دولين، سي دي (2011). "نسيج أيضي مترابط في التكافل المتداخل لحشرات البق الدقيقي" . علم الأحياء الحالي . 21 (16): 1366-1372 . Bibcode : 2011CBio...21.1366M . doi : 10.1016/j.cub.2011.06.051 . PMC 3169327. PMID 21835622 .  
  2. ↑ فان لوفين، جيه تي؛ مايستر، آر سي؛ سيمون، سي؛ مكوتشون، جيه بي (11 سبتمبر 2014). "التطور النوعي المتجاور في بكتيريا تكافلية داخلية ينتج عنه جينومان بوظائف جينوم واحد" . مجلة الخلية . 158 (6): 1270-1280 . doi : 10.1016/j.cell.2014.07.047 . PMID 25175626 . 
  3. ↑ هان، ك؛ لي، ز.ف؛ بنغ، ر؛ تشو، ل.ب؛ تشو، ت؛ وانغ، ل.غ؛ لي، س.غ؛ تشانغ، ش.ب؛ هو، و؛ وو، ز.ه؛ تشين، ن؛ لي، ي.ز (2013). "توسع غير عادي لجينوم Sorangium cellulosum من بيئة قلوية" . التقارير العلمية . 3 : 2101. Bibcode : 2013NatSR...3.2101H . doi : 10.1038/ srep02101 . PMC 3696898. PMID 23812535 .  
  4. ↑ هو، يوبو؛ لين، سينجي (2009). "علاقات متميزة بين عدد الجينات وحجم الجينوم للكائنات حقيقية النواة وغير حقيقية النواة: تقدير محتوى الجينات لجينومات الدياتومات السوطية" . PLOS ONE . 4 (9) e6978. Bibcode : 2009PLoSO...4.6978H . doi : 10.1371/journal.pone.0006978 . PMC 2737104. PMID 19750009 .  
  5. لاند ، ميريام؛ هاوزر، لورين؛ جون ، سي - ران ؛ نوكاو، إنتاوات؛ لوز، مايكل ر.؛ آهن، تاي-هيوك؛ كاربينيتس، تاتيانا؛ لوند، أولي؛ كورا، جوروبراسيد؛ فاسينار، ترودي؛ بوديل، سوريش؛ أوسيري، ديفيد و. (2015). " رؤى من 20 عامًا من تسلسل الجينوم البكتيري" . علم الجينوم الوظيفي والتكاملي . 15 (2): 141-161 . doi : 10.1007 / s10142-015-0433-4 . PMC 4361730. PMID 25722247 .  تحتوي هذه المقالة على اقتباسات من هذا المصدر، وهو متاح بموجب ترخيص Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) .
  6. 1 2 غريغوري، تي آر (2005). " التآزر بين التسلسل والحجم في علم الجينوم واسع النطاق". مراجعات الطبيعة في علم الوراثة . 6 (9): 699-708 . doi : 10.1038/nrg1674 . PMID 16151375. S2CID 24237594 .  
  7. 1 2 كول، إس تي؛ إيغلميير، ك؛ باركهيل، ج؛ جيمس، ك د؛ طومسون، إن آر؛ ويلر، بي آر؛ أونوريه، إن؛ غارنييه، تي؛ تشرشر، سي؛ هاريس، دي؛ مونغال، ك؛ باشام، دي؛ براون، دي؛ تشيلينغورث، تي؛ كونور، آر؛ ديفيز، آر إم؛ ديفلين، ك؛ دوثوي، إس؛ فيلتويل، تي؛ فريزر، إيه؛ هاملين، إن؛ هولرويد، إس؛ هورنسبي، تي؛ جاغلز، ك؛ لاكروا، سي؛ ماكلين، ج؛ مول، إس؛ مورفي، إل؛ أوليفر، ك؛ كويل، إم إيه (2001). "تدهور جيني هائل في عصية الجذام". نيتشر . 409 (6823): 1007– 1011. Bibcode : 2001Natur.409.1007C . doi : 10.1038 / 35059006 . PMID 11234002. S2CID 4307207 .  
  8. 1 2 أوشمان، هـ . (2005). "الجينومات في طور الانكماش" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 102 (34): 11959-11960 . Bibcode : 2005PNAS..10211959O . doi : 10.1073/pnas.0505863102 . PMC 1189353. PMID 16105941 .  
  9. ↑ غريغوري، تي. رايان (2005). تطور الجينوم . بيرلينغتون، ماساتشوستس: إلسيفير أكاديميك. ISBN 0-12-301463-8.
  10. 1 2 كونين، إي . في. (2009). "تطور بنية الجينوم" . المجلة الدولية للكيمياء الحيوية وبيولوجيا الخلية . 41 (2): 298-306 . doi : 10.1016/j.biocel.2008.09.015 . PMC 3272702. PMID 18929678 .  
  11. ↑ كو، سي. -إتش.؛ موران، إن. إيه.؛ أوشمان، إتش. (2009). "عواقب الانحراف الوراثي على تعقيد الجينوم البكتيري" . أبحاث الجينوم . 19 (8): 1450-1454 . doi : 10.1101/gr.091785.109 . PMC 2720180. PMID 19502381 .  
  12. ↑ أوشمان، هـ.؛ دافالوس، ل.م. (2006). "طبيعة وديناميكيات الجينومات البكتيرية". مجلة ساينس . 311 (5768): 1730-1733 . Bibcode : 2006Sci...311.1730O . doi : 10.1126/science.1119966 . PMID 16556833. S2CID 26707775 .  
  13. ↑ باركس، د.هـ؛ تشوفوشينا، م؛ شوميل، ب.أ؛ رينكه، س؛ موسيج، أ.ج؛ هوغنهولتز، ب (سبتمبر 2020). "تصنيف كامل من النطاق إلى النوع للبكتيريا والعتائق" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 38 (9): 1079-1086 . bioRxiv 10.1101/771964 . doi : 10.1038/s41587-020-0501-8 . PMID 32341564. S2CID 216560589 .   
  14. ↑ رودريغيز-ر، لويس م.؛ جاين، شيراغ؛ كونراد، روث إي.؛ ألورو، سرينيفاس؛ كونستانتينيديس، كونستانتينوس ت. (7 يوليو 2021). "رد على: "إعادة تقييم الأدلة على وجود حدود جينية عالمية بين الأنواع الميكروبية"" . Nature Communications . 12 (1): 4060. Bibcode : 2021NatCo..12.4060R . doi : 10.1038/s41467-021-24129-1 . PMC 8263725 . PMID 34234115 .  
  15. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 موران، نانسي أ. (2002). "التقليلية الميكروبية" . الخلية . 108 (5): 583-586 . doi : 10.1016/S0092-8674(02)00665-7 . PMID 11893328 . 
  16. ↑ روشا إي بي، كورنيه إي، ميشيل بي (أغسطس 2005). "تحليل مقارن وتطوري لأنظمة إعادة التركيب المتماثل في البكتيريا" . PLOS Genet . 1 (2) e15. doi : 10.1371/journal.pgen.0010015 . PMC 1193525. PMID 16132081 .  
  17. 1 2 ميرا، أ.؛ أوشمان، هـ.؛ موران، ن. أ. (2001). "التحيز الحذفي وتطور الجينومات البكتيرية". اتجاهات في علم الوراثة . 17 (10): 589-596 . doi : 10.1016/S0168-9525(01)02447-7 . PMID 11585665 . 
  18. ^ ناكاباتشي، أ. ياماشيتا، أ؛ توه، ه.؛ إيشيكاوا، ه.؛ دنبار، سعادة؛ موران، NA؛ هاتوري، م. (2006). “الجينوم الذي يبلغ 160 كيلو بايت من البكتيرية Endosymbiont Carsonella”. علوم . 314 (5797): 267. دوى : 10.1126/science.1134196 . بميد 17038615 . S2CID 44570539 .  
  19. ↑ أوشمان، هـ . (2005). "الجينومات في طور الانكماش" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 102 (34): 11959-11960 . Bibcode : 2005PNAS..10211959O . doi : 10.1073/pnas.0505863102 . PMC 1189353. PMID 16105941 .  
  20. ↑ نيلسون، أ. آي.؛ كوسكينيمي، س.؛ إريكسون، س.؛ كوجلبرج، إ.؛ هينتون، ج. س.؛ أندرسون، د. آي. (2005). "تقليل حجم الجينوم البكتيري عن طريق التطور التجريبي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 102 (34): 12112-12116 . Bibcode : 2005PNAS..10212112N . doi : 10.1073/pnas.0503654102 . PMC 1189319. PMID 16099836 .  
  21. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 أوشمان، هوارد؛ لورانس، جيفري ج.؛ غرويسمان، إدواردو أ. (2000) . "الانتقال الجيني الأفقي وطبيعة الابتكار البكتيري". مجلة نيتشر . 405 (6784): 299-304 . Bibcode : 2000Natur.405..299O . doi : 10.1038/35012500 . PMID 10830951. S2CID 85739173 .  
  22. ↑ تشين آي ، دوبناو دي (مارس 2004). "امتصاص الحمض النووي أثناء التحول البكتيري". مراجعات الطبيعة. علم الأحياء الدقيقة . 2 (3): 241-249 . doi : 10.1038/nrmicro844 . PMID 15083159. S2CID 205499369 .  
  23. ↑ سولومون، ج. م.، وغروسمان، أ. د. (أبريل 1996). "من هو الكفء ومتى: تنظيم الكفاءة الجينية الطبيعية في البكتيريا". اتجاهات في علم الوراثة . 12 (4): 150-155 . doi : 10.1016/0168-9525(96)10014-7 . PMID 8901420 . 
  24. ↑ سايتو واي، تاغوتشي إتش، أكاماتسو تي (أبريل 2006). "الحمض النووي الذي تم إدخاله إلى خلايا Bacillus subtilis المؤهلة عن طريق تحويل البروتوبلاست المحلل ليس حمضًا نوويًا أحادي السلسلة بل حمضًا نوويًا ثنائي السلسلة". مجلة العلوم الحيوية والهندسة الحيوية . 101 (4): 334-339 . doi : 10.1263/jbb.101.334 . PMID 16716942 . 
  25. ↑ أكاماتسو تي، تاغوتشي إتش (أبريل 2001). "دمج الحمض النووي الصبغي الكامل في مستخلصات البروتوبلاست في الخلايا المؤهلة لبكتيريا العصوية الرقيقة" . العلوم الحيوية، والتكنولوجيا الحيوية، والكيمياء الحيوية . 65 (4): 823-829 . doi : 10.1271/bbb.65.823 . PMID 11388459. S2CID 30118947 .  
  26. ↑ جونزبورغ أو، إلدولم في، هافارستين إل إس (ديسمبر 2007). "التحول الجيني الطبيعي: الانتشار والآليات والوظيفة". مجلة أبحاث علم الأحياء الدقيقة . 158 (10): 767-778 . doi : 10.1016/j.resmic.2007.09.004 . PMID 17997281 . 
  27. ↑ Claverys JP, Prudhomme M, Martin B (2006). "تحفيز منظمات الكفاءة كاستجابة عامة للإجهاد في البكتيريا موجبة الجرام". Annual Review of Microbiology . 60 : 451–75 . doi : 10.1146/annurev.micro.60.080805.142139 . PMID 16771651 . 
  28. ^ ميشود ري، Wojciechowski MF، Hoelzer MA (يناير 1988). "إصلاح الحمض النووي وتطور التحول في بكتيريا Bacillus subtilis" . علم الوراثة . 118 (1): 31– 9. دوى : 10.1093/علم الوراثة/118.1.31 . بمك 1203263 . بميد 8608929 .  
  29. ↑ دورر إم إس، فيرو جيه، سلامة إن آر (يوليو 2010). بلانك إس آر (محرر). "تلف الحمض النووي يحفز التبادل الجيني في جرثومة الملوية البوابية" . مجلة PLOS للأمراض . 6 (7) e1001026. doi : 10.1371/journal.ppat.1001026 . PMC 2912397. PMID 20686662 .  
  30. ↑ شاربنتييه إكس، كاي إي، شنايدر دي، شومان إتش إيه (مارس 2011). "المضادات الحيوية والأشعة فوق البنفسجية تحفزان القدرة على التحول الطبيعي في بكتيريا الليجيونيلا الرئوية" . مجلة علم البكتيريا . 193 (5): 1114-1121 . doi : 10.1128/JB.01146-10 . PMC 3067580. PMID 21169481 .  
  31. 1 2 بيرنشتاين هـ، بيرنشتاين س، ميشود ر.إي (2012). "الفصل 1: إصلاح الحمض النووي كوظيفة تكيفية أساسية للجنس في البكتيريا وحقيقيات النوى" . في كيمورا س، شيميزو س (محرران). إصلاح الحمض النووي: أبحاث جديدة . دار نوفا للعلوم، هاوباج، نيويورك، ص 1-49 . ISBN  978-1-62100-808-8.
  32. ↑ ميشود، ر. إي.، بيرنشتاين، هـ.، نيديلكو، أ. م. (مايو 2008). "القيمة التكيفية للجنس في مسببات الأمراض الميكروبية" (ملف PDF) . العدوى، علم الوراثة والتطور . 8 (3): 267-285 . Bibcode : 2008InfGE...8..267M . doi : 10.1016/j.meegid.2008.01.002 . PMID 18295550. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 30 ديسمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 ديسمبر 2024 . 
  33. ↑ المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ (1 أبريل 2019). "أول جينوم بكتيري تم إنشاؤه بالكامل باستخدام الحاسوب" . يوريك أليرت! . مؤرشف من الأصل في 8 أكتوبر 2019. تم الاطلاع عليه في 2 أبريل 2019 .
  34. ↑ فينيتز، جوناثان إي.؛ وآخرون . (1 أبريل 2019). "إعادة كتابة التركيب الكيميائي لجينوم بكتيري لتحقيق مرونة التصميم والوظائف البيولوجية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 116 (16): 8070-8079 . Bibcode : 2019PNAS..116.8070V . doi : 10.1073/pnas.1818259116 . PMC 6475421. PMID 30936302 .