Этот крошечный папоротник имеет самый большой геном среди всех организмов на Земле

Новости сегодня - Этот крошечный папоротник имеет самый большой геном среди всех организмов на Земле

В новом исследовании, опубликованном в журнале iScience , исследователи из Королевского ботанического сада Кью и Ботанического института Барселоны (IBB-CSIC) в Испании представляют нового рекордсмена по наибольшему количеству ДНК, хранящейся в ядре любого живого существа. организм на планете.

Было обнаружено, что новокаледонский вид вилочного папоротника Tmesipteris oblanceolata, пройдя более чем 100 метров раскрытой ДНК, содержит в 50 раз больше ДНК, чем человеческий, и свергнул японский вид цветковых растений Paris japonica, который удерживает этот рекорд с 2010 года.

Кроме того, растение получило три титула в Книге рекордов Гиннеса за самый большой геном растения, самый большой геном и самый большой геном папоротника по количеству ДНК в ядре.

T. oblanceolata — редкий вид папоротника, встречающийся на островном государстве Новая Каледония, заморской территории Франции, расположенной в юго-западной части Тихого океана, примерно в 750 милях к востоку от Австралии, а также на некоторых соседних островах, таких как Вануату. Род Tmesipteris представляет собой малоизученную группу растений, состоящую примерно из 15 видов, большинство из которых встречаются на ряде островов Тихого океана и Океании.

До сих пор ученые оценили размер геномов только двух видов Tmesipteris — T. tannensis и T. obliqua, оба из которых, как было обнаружено, содержат гигантские геномы с длиной 73,19 и 147,29 пар гигабаз (Гбп) соответственно.

В 2023 году ведущие авторы доктор Жауме Пеллисер и доктор Ориан Идальго из IBB и ранее из RBG Kew отправились в Новую Каледонию, чтобы собрать образцы Tmesipteris, которые затем были проанализированы для оценки размера их геномов. Для этого были выделены ядра тысяч клеток, окрашены их красителем, а затем измерено, сколько красителя связалось с ДНК внутри каждого ядра — чем больше красителя, тем больше геном.

Анализ показал, что вид T. oblanceolata имеет рекордный размер генома 160,45 Гбп, что примерно на 7% больше, чем у P. japonica (148,89 Гбп).

Если разгадать, ДНК каждой клетки этого папоротника окажется выше, чем Башня Элизабет в Вестминстере, Лондон, высота которой составляет 96 метров и где находится всемирно известный колокол Биг-Бен. Для сравнения, геном человека содержит около 3,1 Гбп, распределенных по 23 хромосомам, а если его растянуть, как клубок пряжи, длина ДНК в каждой клетке составляет всего около 2 м.

Доктор Пеллисер, исследователь эволюционной биологии , говорит: «Tmesipteris — это уникальный и удивительный небольшой род папоротников, чьи предки появились около 350 миллионов лет назад — задолго до того, как динозавры ступили на Землю — и он отличается главным образом эпифитным образом жизни. [растет в основном на стволах и ветвях деревьев] и ограниченное распространение в Океании и на некоторых островах Тихого океана.

«Долгое время мы думали, что побить предыдущий рекорд размера Paris japonica будет невыполнимой задачей, но в очередной раз пределы биологии превзошли наши самые оптимистичные прогнозы.

«Основываясь на наших предыдущих исследованиях, мы ожидали существования гигантских геномов у Tmesipteris. Тем не менее, открытие самого большого генома из всех — это не просто подвиг научных исследований, но результат почти четырнадцатилетнего путешествия в безграничную сложность. и разнообразие геномов растений».

На сегодняшний день ученые всего мира оценили размеры геномов более чем 20 000 эукариотических организмов , выявив при этом широкий диапазон размеров геномов на древе жизни. Было обнаружено, что это, в свою очередь, оказывает глубокое влияние не только на их анатомию, поскольку более крупные геномы нуждаются в более крупных клетках для их размещения и требуют больше времени для репликации, но и на то, как они функционируют, развиваются, а также где и как они живут.

У животных одни из крупнейших геномов включают мраморную двоякодышащую рыбу (Protopterus aethiopicus) размером 129,90 Гбит/с и водяную собаку реки Нойз (Necturus lewisi) размером 117,47 Гбит/с. Напротив, шесть крупнейших известных эукариотических геномов содержатся в растениях, включая европейскую омелу (Viscum album) размером 100,84 Гбп.

Удивительно, но наличие большего генома обычно не является преимуществом. Что касается растений, виды, обладающие большим количеством ДНК, ограничены тем, что являются медленно растущими многолетними растениями, менее эффективны в фотосинтезе (процессе, посредством которого растения преобразуют солнечную энергию в сахара) и требуют больше питательных веществ (особенно азота и фосфатов) для роста. и успешно конкурировать со своими соседями с меньшим геномом. В свою очередь, такие эффекты могут повлиять на способность растений адаптироваться к изменению климата и риск их исчезновения.

Доктор Илия Лейтч, старший научный руководитель отдела эволюции персонажей в RBG Kew, говорит: «Кто бы мог подумать, что это крошечное, скромное растение, мимо которого большинство людей, скорее всего, пройдет без предупреждения, может поставить мировой рекорд по размеру генома.

«По сравнению с другими организмами, растения невероятно разнообразны, если рассматривать их на уровне ДНК, и это должно заставить нас задуматься об их внутренней ценности в более широкой картине глобального биоразнообразия. Это открытие также поднимает много новых и интересных вопросов о верхних пределах. того, что возможно биологически, и мы надеемся однажды разгадать эти загадки».

Адам Миллуорд, управляющий редактор Книги рекордов Гиннесса, говорит: «Мысль о том, что этот безобидный на вид папоротник может похвастаться в 50 раз большим количеством ДНК, чем у человека, является унизительным напоминанием о том, что в царстве растений мы еще так много не знаем, и что рекордсмены не всегда самые эффектные снаружи».

Новости партнеров: