Най-големият открит досега геном принадлежи на това странно невзрачно растение

Гигантският геном на един вид вилолистна папрат превъзхожда човешкия по размер

Ваня Милева Последна промяна на 03 юни 2024 в 00:00 2661 0

Няколко папрати от вида Tmesipteris oblanceolata растат сред мъртви листа

Кредит Pol Fernandez

Най-големият геном, откриван някога, принадлежи на това странно малко растение Tmesipteris oblanceolata, което лесно може да се пропусне под короните на дърветата.

Едно малко, невзрачно папратоподобно растение крие в себе си нещо огромно: най-големият геном, откриван някога, който превъзхожда човешкия геном повече от 50 пъти.

Растението Tmesipteris oblanceolata съдържа невероятните 160 милиарда базови двойки - единиците, които изграждат една верига ДНК. Това е с 11 милиарда повече от предишния рекордьор - цъфтящото растение Paris japonica, и с 30 милиарда повече от мраморната риба (Protopterus aethiopicus), която има най-големия животински геном. Откритията бяха публикувани днес в iScience.

Световният рекордьор Tmesipteris oblanceolata е рядък вид разклонена (вилолистна) папрат, открит на островната държава Нова Каледония, отвъдморска френска територия, разположена в югозападната част на Тихия океан.

Този рекорден геном се противопоставя на сегашните представи и отваря нови пътища за изследване на еволюционната динамика на геномния гигантизъм.

Съавторът на изследването Жауме Пелицер (Jaume Pellicer), еволюционен биолог от Ботаническия институт в Барселона, Испания, който е открил и гигантския геном на P. japonica, е смятал, че това е близо до границата на размера, над която не може да бъде един геном.

"Но данните отново надминаха очакванията ни", посочва той.

Геномни гиганти

Настоящият световен шампион по размер на генома, който произхожда от Нова Каледония и съседните архипелази в южната част на Тихия океан, е вид растение, наречено вилолистна папрат Tmesipteris oblanceolata. Неговият колосален брой базови двойки повдига въпроси за това как растението управлява генетичния си материал.

Малка част от ДНК е съставена от гени, кодиращи протеини, което кара съавтора на изследването Илия Лийч (Ilia Leitch), еволюционен биолог от Лондонската Кралска ботаническа градина в Кю (Royal Botanic Gardens, Kew), да се запита как клетъчният механизъм на растението получава достъп до тези части от генома "сред този огромен масив ДНК. Това е все едно да се опитваш да намериш няколко книги с инструкции как да оцелееш в библиотека с милиони книги - просто е нелепо".

Съществува и въпросът как и защо един организъм е еволюирал, така че да има толкова много базови двойки.

"Tmesipteris е уникален и завладяващ малък род папрати, чиито предци са еволюирали преди около 350 милиона години - доста преди динозаврите да стъпят на Земята - и се отличава с основно епифитния си навик (расте главно по стволовете и клоните на дърветата) и ограничено разпространение в Океания и няколко тихоокеански острова", обяснява д-р Пелицер.

Разнообразие на размера на генома сред еукариотите

Разнообразие на размера на генома сред еукариотите. (A) текущо разпределение на размерите на генома в основните линии на растения, животни и гъби; (B) топ 10 на най-големите рекорди за размер на генома, налични в еукариотите. Кредит: Pol Fernández et al ., doi: 10.1016/j.isci.2024.109889.

Скучно обяснение

По принцип наличието на повече базови двойки води до по-голяма нужда от минерали, които съставляват ДНК, и от енергия за дублиране на генома при всяко клетъчно делене, обяснява Лейч.

Но ако организмът живее в относително стабилна среда с малка конкуренция, огромният геном може да не струва скъпо, допълва тя.

Това би могло да помогне да се даде обяснение - макар и доста скучно - за големия геном на вилолистната папрат.

Единична папрат Tmesipteris oblanceolata, растяща сред мъртви листа. Редкият вид Tmesipteris oblanceolata е вид вилолистна папрат - растения, които нямат истински корени и истински листа. Кредит: Pol Fernandez

Може би големият геном не е нито вреден, нито особено полезен за оцеляването и размножаването на растението, така че вилолистната папрат е продължила да натрупва базови двойки с течение на времето, отбелязва Джули Бломарт (Julie Blommaert), генетик в Новозеландския институт за изследване на растенията и храните в Нелсън.

Засега изследователите могат само да предполагат за отговорите на тези въпроси. Най-големият геном, който е секвениран и сглобен, принадлежи на европейския имел (Viscum album) с около 90 милиарда базови двойки.

Съвременните техники може да не са достатъчни, за да се направи същото за генома на вилолистната папрат: дори и да бъде секвенирана, все още е трудно за съвременните компютри да приемат данните и да се "слепят по начин, който да отразява случващото се биологично", посочва Лийч.

Намирането на начини за анализиране на огромни геноми може да доведе до решаващи прозрения за това как размерът на генома влияе върху това къде могат да растат организмите, как те могат да се развиват в своята среда и каква е тяхната устойчивост към изменението на климата, независимо от тяхната специфична ДНК последователност, добавя Лийч.

Пелицер заявява, че е забележително, че едно малко, нецъфтящо растение, което повечето хора „не биха си направили труда да спрат и да погледнат“, може да даде толкова важни уроци.

"Красотата на растението е вътре в него."

Справка:

  1. Fernández, P. et al. iScience https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.109889 (2024).

    Article  Google Scholar 

  2. Pellicer, J., Fay, M. F. & Leitch, I. J. Bot. J. Linnean Soc. 164, 10–15 (2010).

    Article  Google Scholar 

Източници:

 Biggest genome ever found belongs to this odd little plant, Nature, doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-01567-7 

New Caledonian Fern Species Has Largest Genome of Any Living Organism, Sci.News.

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !