Mazajai papardei ir lielākais genoms no visiem organismiem uz Zemes | Huepaintco

SciTechDaily

Pētnieki ir identificējuši Tmesipteris oblanceolatapaparde no Jaunkaledonijas, kurai ir lielākais reģistrētais genoms, pārspējot iepriekšējo rekordistu Parīzes japāņu valoda. Šis atklājums, kas sīkāk aprakstīts iZinātne žurnāls atklāj, ka šajā papardē ir vairāk nekā 50 reižu vairāk DNS nekā cilvēkiem, un izceļ lielo genomu būtisko ietekmi uz augu bioloģiju un adaptāciju. Kredīts: SciTechDaily.com

Tas Tmesipteris oblanceolata Paparde uzstāda jaunu rekordu lielākajam genomam, ietekmējot augu augšanu un pielāgošanos.

  • Jaunkaledonijas paparde sugas piešķirti 3 Ginesa rekordu tituli; Lielākais augu genoms, lielākais genoms un lielākais papardes genoms par summu DNS kodolā
  • Izstiepts, tas Tmesipteris oblanceolata genoms ir garāks par Bigbena torni Londonā
  • Atklājums rada jaunus jautājumus par to, cik daudz DNS var uzglabāt šūnās
  • Pētījums palīdzēs pētniekiem saprast, kā genoma lielums ietekmē sugas, ņemot vērā bioloģiskās daudzveidības samazināšanos un klimata pārmaiņas

Rekords genoms

Atklāts jauns rekordists lielākajam DNS daudzumam, kas glabājas jebkura dzīvā organisma kodolā uz planētas. Sīkāka informācija tika sniegta jaunā pētījumā, kas publicēts žurnālā iZinātne 31. maijā pētnieki no Karaliskā botāniskā dārza Kew un Barselonas Botāniskā institūta (IBB-CSIC) Spānijā.

Jaunā Kaledonijas dakšpapardes suga Tmesipteris oblanceolata, kas atradās vairāk nekā 100 metru attālumā no neatšķetinātas DNS, satur vairāk nekā 50 reižu vairāk DNS nekā cilvēkiem, tādējādi gāž no troņa Japānas puķu augu sugu Paris japonica, kurai šis rekords pieder kopš 2010. gada. Turklāt augs ir sasniedzis trīs Ginesa rekordu titulus par lielāko augu genomu, lielāko genomu un lielāko papardes genomu par DNS daudzumu kodolā.

Mazajai papardei ir vislielākais genoms

Pētījums atklāj, ka Tmesipteris oblanceolata ir lielākais genoms, kas sniedz jaunas perspektīvas par augu evolūciju un izaicinājumiem. Kredīts: Kew

Papardes dabiskais biotops un izpētes metode

T. oblanceolata ir reta papardes suga, kas sastopama Jaunkaledonijas salu valstī, Francijas aizjūras teritorijā, kas atrodas Klusā okeāna dienvidrietumos, aptuveni 750 jūdzes uz austrumiem no Austrālijas, un dažās tuvējās salās, piemēram, Vanuatu. Tmesipteris ģints ir maz pētīta augu grupa, kas sastāv no aptuveni 15 sugām, no kurām lielākā daļa sastopama vairākās Klusā okeāna salās un Okeānijā.

Līdz šim zinātnieki ir novērtējuši tikai divu Tmesipteris sugu genomu lielumu – T. tannensis un T. obliqua – tika konstatēts, ka abi satur gigantiskus genomus ar attiecīgi 73,19 un 147,29 gigabāžu pāriem (Gbp).

2023. gadā vadošie autori Dr. Jaume Pellicers un Dr. Oriane Hidalgo no IBB un agrāk no RBG Kew uz Jaunkaledoniju, lai savāktu Tmesipteris paraugus, kas pēc tam tika analizēti, lai novērtētu viņu genomu lielumu. Tas ietvēra tūkstošiem šūnu kodolu izolēšanu, iekrāsošanu ar krāsvielu un pēc tam mērīšanu, cik daudz krāsvielu bija saistījies ar DNS katrā kodolā – jo vairāk krāsvielu, jo lielāks genoms.

Revolucionāri atklājumi un salīdzinājumi

Analīze atklāja sugu T. oblanceolata lai būtu rekordliels genoma lielums 160,45 Gbp, kas ir aptuveni par septiņiem procentiem lielāks nekā P. japonica (148,89 Gbp).

Pēc atšķetināšanas katras šīs papardes šūnas DNS būtu augstāka nekā Elizabetes tornis Vestminsterā, Londonā, kas ir 96 m augsts un kurā atrodas pasaulslavenais Big Ben pulkstenis. Salīdzinājumam, cilvēka genomā ir aptuveni 3,1 Gbp, kas sadalīts pa 23 hromosomām, un, izstiepjot kā uzgriežņu atslēgas, DNS garums katrā šūnā ir tikai aptuveni 2 m.

Genoma lieluma ietekme uz augu bioloģiju

Dr. Pellicers, evolūcijas bioloģijas pētnieks, saka: “Tmesipteris ir unikāla un aizraujoša maza paparžu ģints, kuras senči attīstījušies pirms aptuveni 350 miljoniem gadu – ilgi pirms dinozauru spēra kāju uz Zemes – un ko raksturo tās galvenokārt epifītiskais ieradums (tā aug galvenokārt uz koku stumbriem un zariem) un ierobežota izplatība Okeānijā un vairākās Klusā okeāna salās.Ilgu laiku mēs domājām, ka būtu neiespējama misija pārspēt iepriekšējo Paris japonica izmēra rekordu, taču bioloģijas robežas atkal ir pārsniegušas mūsu lielāko daļu. optimistiskas prognozes.

“Pamatojoties uz mūsu iepriekšējiem pētījumiem, mēs prognozējām gigantisku genomu esamību Tmesipteris. Tas nozīmē, ka lielākā genoma atklāšana nav tikai zinātniskas izpētes varoņdarbs, bet gan gandrīz četrpadsmit gadus ilga ceļojuma rezultāts. augu genomu bezgalīgā sarežģītība un daudzveidība.”

Līdz šim zinātnieki visā pasaulē ir aprēķinājuši vairāk nekā 20 000 eikariotu organismu genomu izmērus, tādējādi atklājot plašu genoma izmēru diapazonu visā dzīvības kokā. Ir pierādīts, ka tiem ir liela ietekme ne tikai uz to anatomiju, jo lielākiem genomiem ir vajadzīgas lielākas šūnas, lai tos ievietotu, un ir nepieciešams ilgāks laiks, lai tās replikētu, bet arī to, kā tie darbojas, attīstās un kur un kā aknās.

Dzīvniekiem daži no lielākajiem genomiem ietver marmora plaušas (Protopterus aethiopicus) pie 129,90 Gbp un Neizas upes ūdens suns (Necturus lewisi) pie 117,47 Gbp. Pretēji tam, sešus no lielākajiem zināmajiem eikariotu genomiem glabā augi, tostarp Eiropas āmuļi (Viscum album) ar ātrumu 100,84 Gbp.

Pārsteidzoši, ka lielāka genoma iegūšana parasti nav priekšrocība. Attiecībā uz augiem sugas, kurām ir liels DNS daudzums, ir tikai lēni augošas ziemcietes, un tās ir mazāk efektīvas. fotosintēze (process, kurā augi pārvērš saules enerģiju cukurā) un prasa vairāk barības vielu (īpaši slāpekļa un fosfātu), lai augtu un veiksmīgi konkurētu ar saviem kaimiņiem ar mazāku genomu. Savukārt šāda ietekme var ietekmēt auga spēju pielāgoties klimata pārmaiņām un to izzušanas risku.

Pārdomas par genoma daudzveidību un turpmākajiem pētījumiem

Dr. Ilia Leitch, RBG Kew vecākais pētniecības vadītājs — rakstura evolūcija, saka: “Kurš to būtu domājis, ka šim mazajam, vienkāršajam augam, kuram lielākā daļa cilvēku, iespējams, paiet garām nemanot, var būt pasaules rekords genoma izmēra ziņā. Salīdzinot ar citiem organismiem, augi ir neticami atšķirīgi, skatoties DNS līmenī, un tam vajadzētu dot mums pauzi, lai padomātu par to patieso vērtību plašākā globālās bioloģiskās daudzveidības attēlā. Šis atklājums arī rada daudz jaunu un aizraujošu jautājumu par bioloģiski iespējamā augšējām robežām, un mēs ceram kādu dienu atrisināt šos noslēpumus.

Adams Milvards, Ginesa rekordu žurnāla vadošais redaktors, saka: “Domāt, ka šai nekaitīgajai papardei ir 50 reizes vairāk DNS nekā cilvēkiem, ir pazemojošs atgādinājums, ka par augu valstību joprojām ir tik daudz informācijas, ko mēs nezinām un ka rekordisti ir ne vienmēr tas visspilgtākais no ārpuses.”

Atsauce: Pols Fernandess, Remijs Amičs, Deivids Brū, Mārtens Dž. M. Kristenhušs, Ilija Dž. Leičs, Endrjū L. Leičs, Līza Pokornija, Oriāns Hidalgo un Haume Pellicers (31) “160 Gbp dakšu papardes genoms sagrauj eikariotu izmēra rekordu” 2024. gada maijs, iZinātne.
DOI: 10.1016/j.isci.2024.109889

Pētījumu, kas identificēja Tmesipteris oblanceolata genoma lielumu, veica starptautiska pētnieku komanda no Karaliskā botāniskā dārza Kew, Londonas Karalienes Marijas universitātes, Jaunkaledonijas herbārija un Spānijas pētniecības padomes (CSIC).

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *