A kis páfránynak van a legnagyobb genomja a földi élőlények közül | EatchbQ

SciTechDaily

A kutatók azonosították Tmesipteris oblanceolataegy Új-Kaledóniából származó páfrány, amely a legnagyobb feljegyzett genommal rendelkezik, megelőzve a korábbi rekorderét Paris japonica. Ez a felfedezés, amelyet részletesen a iScience folyóiratból kiderül, hogy ez a páfrány több mint 50-szer több DNS-t tartalmaz, mint az ember, és rávilágít a nagyobb genomoknak a növénybiológiára és az alkalmazkodásra gyakorolt ​​jelentős hatásaira. Jóváírás: SciTechDaily.com

Hogy Tmesipteris oblanceolata Fern új rekordot állított fel a legnagyobb genom tekintetében, ami befolyásolja a növények növekedését és az alkalmazkodást.

  • Új-kaledóniai páfrány faj 3 Guinness-rekord címet kapott; Legnagyobb növényi genom, legnagyobb genom és legnagyobb páfránygenom az összegért DNS a magban
  • Kinyújtva, az Tmesipteris oblanceolata a genom magasabb, mint a londoni Big Ben tornya
  • A felfedezés új kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogy mennyi DNS tárolható a sejtekben
  • A tanulmány segít a kutatóknak megérteni, hogy a genom mérete hogyan befolyásolja a fajokat a biológiai sokféleség csökkenésével és az éghajlatváltozással szemben

Rekordot döntõ genom

Új rekordot fedeztek fel a bolygó bármely élő szervezetének magjában tárolt legnagyobb mennyiségű DNS tekintetében. A részleteket a folyóiratban megjelent új tanulmány mutatta be iScience május 31-én a kew-i Royal Botanic Gardens és a spanyolországi Institut Botànic de Barcelona (IBB-CSIC) kutatói.

A több mint 100 méter feltáratlan DNS-ből az új kaledóniai villapáfrányfaj, a Tmesipteris oblanceolata több mint 50-szer több DNS-t tartalmaz, mint az ember, ezzel letaszította trónjáról a japán virágos Paris japonica növényfajt, amely 2010 óta tartja ezt a rekordot. a növény három Guinness-rekord címet ért el a legnagyobb növényi genom, a legnagyobb genom és a legnagyobb páfránygenom a sejtmagban lévő DNS mennyisége tekintetében.

A kis páfrány rendelkezik a legnagyobb genommal

Egy tanulmány szerint a Tmesipteris oblanceolata rendelkezik a legnagyobb genommal, és új perspektívákat kínál a növények evolúciójára és kihívásaira. Hitel: Kew

A páfrány természetes élőhelye és kutatási módszere

T. oblanceolata Egy ritka páfrányfaj Új-Kaledónia szigetországában, amely egy tengerentúli francia terület a Csendes-óceán délnyugati részén, Ausztráliától mintegy 750 mérföldre keletre, és néhány közeli szigeten, például Vanuatuban. A Tmesipteris nemzetség egy kevéssé tanulmányozott növénycsoport, amely körülbelül 15 fajból áll, amelyek többsége számos csendes-óceáni szigeten és Óceániában fordul elő.

Eddig a tudósok csak két Tmesipteris faj genomjának méretét becsülték meg. T. tannensis és T. obliqua – mindkettőről kiderült, hogy gigantikus, 73,19 és 147,29 gigabázispár (Gbp) genomot tartalmaznak.

2023-ban a vezető szerzők Dr. Jaume Pellicer és Dr. Oriane Hidalgo az IBB-től és korábban az RBG Kew-től Új-Kaledóniába, hogy mintákat gyűjtsön a Tmesipteris-ből, amelyeket aztán elemeztek genomjuk méretének becslésére. Ez magában foglalta több ezer sejt magjának izolálását, festékkel való megfestését, majd annak mérését, hogy mennyi festék kötődött a DNS-hez az egyes sejtmagokban – minél több a festék, annál nagyobb a genom.

Úttörő megállapítások és összehasonlítások

Az elemzés feltárta a fajt T. oblanceolata rekord genommérete 160,45 Gbp, ami körülbelül hét százalékkal nagyobb, mint P. japonica (148,89 Gbp).

Miután felbontották, ennek a páfránynak minden sejtjéből származó DNS magasabban állna, mint a londoni Westminsterben található Elizabeth Tower, amely 96 méter magas és a világhírű Big Ben óra otthona. Összehasonlításképpen, az emberi genom körülbelül 3,1 Gbp-t tartalmaz 23 kromoszómán keresztül, és kulcsszerűen kinyújtva az egyes sejtekben lévő DNS hossza csak körülbelül 2 méter.

A genom méretének hatása a növénybiológiára

Dr. Pellicer, az evolúcióbiológia kutatója azt mondja: “A Tmesipteris egy egyedülálló és lenyűgöző kis páfránynemzetség, amelynek ősei körülbelül 350 millió évvel ezelőtt fejlődtek ki – jóval azelőtt, hogy a dinoszauruszok letették a lábukat a Földre –, és főként epifita habitusa (növekszik). főként a fák törzsén és ágain) és korlátozott elterjedés Óceániában és több csendes-óceáni szigeten. Sokáig azt hittük, lehetetlen küldetés lesz megdönteni a Paris japonica korábbi méretrekordját, de a biológia határai ismét túlszárnyalták a legtöbbet. optimista előrejelzések.

“Korábbi kutatásaink alapján megjósoltuk a gigantikus genomok létezését Tmesipterisben. Mindazonáltal a legnagyobb genom felfedezése nem pusztán a tudományos feltárás bravúrja, hanem egy közel tizennégy éves utazás eredménye a Tmesipterisben. a növényi genomok határtalan összetettsége és sokfélesége.”

A mai napig a tudósok világszerte több mint 20 000 eukarióta szervezet genomméretét becsülték meg, és a folyamat során a genomméretek széles skáláját tárták fel az élet fájában. Ezekről viszont bebizonyosodott, hogy nemcsak anatómiájukra gyakorolnak jelentős hatást, mivel a nagyobb genomoknak nagyobb sejtekre van szükségük az elhelyezésükhöz, és hosszabb ideig tart a replikáció, hanem arra is, hogyan működnek, fejlődnek, hol és hogyan májoznak.

Az állatokban a legnagyobb genomok közé tartozik a márványos tüdőhal (Protopterus aethiopicus) 129,90 Gbp és a Neuse folyó vízi kutya (Necturus lewisi) 117,47 Gbp. Ezzel éles ellentétben a hat legnagyobb ismert eukarióta genomot a növények tartják, köztük az európai fagyöngyöt (Viscum album) 100,84 Gbp-n.

Meglepő módon a nagyobb genom általában nem előny. A növények esetében a nagy mennyiségű DNS-t tartalmazó fajok csak lassan növekvő évelőkre korlátozódnak, kevésbé hatékonyak fotoszintézis (az a folyamat, amelynek során a növények a napenergiát cukorrá alakítják), és több tápanyagra (különösen nitrogénre és foszfátra) van szükség ahhoz, hogy növekedjenek, és sikeresen versenyezzenek kisebb genomú szomszédaikkal. Az ilyen hatások viszont befolyásolhatják a növények éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodási képességét és kihalásuk kockázatát.

Reflexiók a genomdiverzitásról és a jövőbeli kutatásokról

Dr. Ilia Leitch, az RBG Kew Character Evolution kutatási vezetője a következőket mondja: „Ki gondolta volna, hogy ez a kicsi, szerény növény, amely mellett a legtöbb ember valószínűleg észrevétlenül elmegy, a genom méretének világrekordja lehet. Más élőlényekkel összehasonlítva a növények DNS-szinten nézve hihetetlenül különböznek egymástól, és ez egy kis szünetet ad arra, hogy elgondolkodjunk belső értékükön a globális biodiverzitás tágabb képében. Ez a felfedezés sok új és izgalmas kérdést is felvet a biológiailag lehetséges felső határairól, és reméljük, hogy egy napon megfejtjük ezeket a rejtélyeket.”

Adam Millward, a Guinness World Records ügyvezető szerkesztője így nyilatkozott: „Azt gondolni, hogy ez az ártalmatlan páfrány 50-szer több DNS-sel büszkélkedhet, mint az ember, megalázó emlékeztető, hogy még mindig nagyon sok minden van a növényvilágról, amit nem ismerünk, és hogy a rekorderek nem mindig a legkitűnőbb kívülről.”

Hivatkozás: Pol Fernández, Rémy Amice, David Bruy, Maarten JM Christenhusz, Ilia J. Leitch, Andrew L. Leitch, Lisa Pokorny, Oriane Hidalgo és Jaume Pellicer (31) „A 160 Gbp-s villapáfrány genom megdönti az eukarióták méretrekordját” 2024. május iScience.
DOI: 10.1016/j.isci.2024.109889

A Tmesipteris oblanceolata genomméretét azonosító vizsgálatot a Royal Botanic Gardens Kew, a Queen Mary University of London, az Új-Kaledóniai Herbárium és a Spanyol Kutatási Tanács (CSIC) nemzetközi kutatócsoportja végezte.

Leave a Reply

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