Ten niewielki organizm ma największy genom na świecie. Jest 50 razy większy niż u człowieka

W tym artykule:

1. Największy genom przy niewielkim rozmiarze organizmu
2. 50 razy większy genom niż u człowieka
3. Tak duży genom nie jest wcale zaletą

Tmesipteris oblanceolata to endemiczny gatunek paproci, który rośnie na terytorium Nowej Kaledonii. To francuskie terytorium zamorskie znajdujące się w zachodniej części Oceanu Spokojnego, w Melanezji, około 1400 km na wschód od Australii i 1500 km na północny zachód od Nowej Zelandii. Nowe badanie wykazało, że roślina ma największy genom spośród wszystkich innych organizmów żywych na naszej planecie.

Największy genom przy niewielkim rozmiarze organizmu

Praca została opublikowana w czasopiśmie „iScience”. Odpowiadają za nią naukowcy z Królewskich Ogrodów Botanicznych Kew, a także Instytutu Botanicznego z Barcelony. W ubiegłym roku główni autorzy badania, dr Jaume Pellicer i dr Oriane Hidalgo wyruszyli do Nowej Kaledonii, aby pobrać próbki T. oblanceolata, które następnie poddano analizie w celu oszacowania wielkości ich genomów.

Naukowcy odkryli, że każda komórka paproci ma w jądrze ok. 321 miliardów par nukleotydów. Każdy nukleotyd składa się z cukru deoksyrybozy, reszty kwasu fosforowego i zasady azotowej. W DNA występują 4 zasady azotowe, które najczęściej zapisujemy z wykorzystaniem liter. To:

• adenina (A),
• cytozyna (C),
• guanina (G),
• tymina (T).

W DNA jądrowym człowieka znajduje się ponad 3 mld par nukleotydów. Oznacza to, że gdyby zapisać je po kolei w linii używając do tego liter, tekst złożony z nukleotydów człowieka zająłby kilkaset książek. Z kolei genom nowokaledońskiej paproci miałby długość ok. 105 metrów, czyli byłby dłuższy niż boisko piłkarskie, a dałoby się go zapisać na 11 tysiącach tomów.

50 razy większy genom niż u człowieka

Dotychczas tytuł największego genomu przypadał japońskiej roślinie o nazwie Paris japonica. To gatunek rzadkich roślin z rodziny melantkowatych. Występuje endemicznie na wyspie Honsiu w Japonii. Bywa uprawiana jako roślina ozdobna. Jej genom liczy ponad 149 miliardów par zasad. Tego odkrycia dokonano w 2010 roku. Z kolei największy genom wśród zwierząt posiada prapłetwiec abisyński, czyli ryba mięśoiopłetwa, która ma 260 miliardów par zasad w jądrze.

Po raz pierwszy naukowcy całkowicie zsekwencjonowali ludzki chromosom

20 lat po opisaniu ludzkiego genomu wypełniono luki w kodzie genetycznym posługując się nową techniką sekwencjonowania długich nici DNA, donosi czasopismo ”Nature”.

Dr Pellicer twierdzi, że są dwa powody, dlaczego niektóre rośliny mają tak duże genomy. Po pierwsze, wiele roślin ma wiele zestawów chromosomów, a nie dwa tak jak to zazwyczaj bywa u zwierząt. T. oblanceolata ma ich aż osiem. – Jednak większość roślin z wieloma zestawami chromosomów nadal ma ogólnie małe genomy. Kluczowym czynnikiem jest zatem brak kontroli wzrostu mutacji genetycznych zwanych transpozonami – wyjaśnił uczony.

Tak duży genom nie jest wcale zaletą

Transpozon to sekwencja DNA, która może przemieszczać się na inną pozycję w genomie tej samej komórki w wyniku procesu, który nazywamy transpozycją. Często powoduje mutacje i może zmieniać ilość DNA w genomie. Transpozony są nazywane również „wędrującymi genami”. Badacze twierdzą jednak, ze posiadanie tak wielkiego genomu nie jest żadną zaletą.

– Wszystko trwa dłużej. Za każdym razem, gdy komórka musi się podzielić, musi replikować całe DNA. Zatem im więcej DNA, tym dłużej trwa replikacja – tłumaczy dr Pellicer. – Rośliny, które nie kontrolują transpozonów i nie ograniczają rozmiaru swoich genomów, zwykle wymierają. T. oblanceolata jest w stanie przetrwać tylko dlatego, że konkurencja na terytorium, na którym rośnie, jest mniej intensywna – dodał

Co ciekawe, odkrycie genomu T. oblanceolata wpisało roślinę do Księgi Rekordów Guinnessa i to trzy razy. W kontekście największego genomu rośliny, największego genomu w ogóle i największego genomu konkretnego gatunku pod względem ilości DNA w jądrze. Jednak do tej pory naukowcy obliczyli jedynie wielkość genomów dwóch gatunków Tmesipteris. Chodzi o T. tannensis i T. obliqua.

– Tmesipteris to wyjątkowy i fascynujący mały rodzaj paproci, którego „przodkowie” wyewoluowali około 350 milionów lat temu – na długo przed tym, jak dinozaury pojawiły się na Ziemi. Przez długi czas myśleliśmy, że pobicie poprzedniego rekordu wielkości genomu przez Paris japonica będzie misją niemożliwą do wykonania, ale po raz kolejny możliwości biologii przekroczyły nasze najbardziej optymistyczne przewidywania – podsumował dr Pellicer.

Źródło: iScience.

Nasz ekspert

Jakub Rybski

Dziennikarz, miłośnik kina niezależnego, literatury, ramenu, gier wideo i dobrego rocka. Wcześniej związany z telewizją TVN24 i Canal +. Zawodowo nie boi się podejmować żadnego tematu, prywatnie bardzo zainteresowany polityką. Autor bloga na Instagramie "Mini Podróże".