Вероятно, этот крошечный папоротник имеет самый большой в мире геном

Геном растения содержит примерно в пятьдесят раз больше пар оснований, чем геном человека, а ДНК одной его клетки растянулась бы на длину футбольного поля.

Ученые обнаружили самый большой геном среди всех известных организмов. Чемпионом стал небольшой и скромный папоротник Tmesipteris oblanceolata, который имеет колоссальные 160 миллиардов пар оснований в своей ДНК. Об этом исследователи сообщили в журнале iScience.

Геном папоротника намного длиннее, чем у предыдущего рекордсмена Paris japonica, цветкового растения, произрастающего в Японии и имеющего 149 миллиардов пар оснований в генетическом коде. Распакованная ДНК одной клетки T. oblanceolata растянулась бы на длину, превышающую футбольное поле, в то время как человеческая ДНК покрыла бы длину менее двух метров.

Папоротники известны своими большими геномами – полными наборами ДНК, которые обнаруживаются внутри ядра клетки. ДНК имеет форму витой лестницы, ступеньки которой состоят из пар нуклеотидов, соединяющих одну сторону лестницы с другой. Размер генома определяется числом пар оснований в геноме.

Вопреки здравому смыслу, общее число пар оснований, похоже, не связано со сложностью организма. У людей около трех миллиардов пар оснований, а у T. oblanceolata примерно в пятьдесят раз больше. Геном папоротника в 61 000 раз больше наименьшего эукариотического генома.

Ученые изучили геномы около 20 000 видов. Среди животных двоякодышащие рыбы и группа водных саламандр имеют одни из самых больших геномов. Наименьший известный эукариотический геном, обнаруженный у одноклеточного грибкового паразита, составляет 2,6 миллиона пар оснований. Но большинство самых длинных геномов принадлежат растениям.

Изучение организмов с большими геномами может помочь ученым лучше понять, как размер генома связан с эволюцией и экологией. В новом исследовании ученые сосредоточились на представителях рода Tmesipteris, который включает около пятнадцати видов, в основном это папоротники, произрастающие в Океании и на нескольких островах Тихого океана. До этого ученые зафиксировали размер генома только двух других видов этого рода, которые имеют 73 миллиарда и 147 миллиардов пар оснований. Изученный T. oblanceolata был собран в островном государстве Новая Каледония. Его высота всего несколько дюймов.

Геномы растений могут увеличиваться в размерах, когда они наследуют дополнительные копии хромосом или накапливают повторяющиеся последовательности ДНК, сообщает Джейк Бюлер из издания Science News. Исследователи не уверены, почему некоторые геномы растений становятся такими большими. Например, каждый раз, когда клетка этого папоротника делится, ей приходится копировать около ста метров генетического материала, что кажется неэффективным.

По словам Кеннета Бирнбаума, эволюционного биолога из Нью-Йоркского университета, который не принимал участия в исследовании, трудно представить, что эта повторяющаяся ДНК дает «какое-то селективное преимущество [папоротнику]. Это невероятная нагрузка – создавать ДНК для каждой клетки, а затем упаковывать ее и защищать». Ученые считают, что, вероятно, наличие большего количества пар оснований не особенно вредит и не повышает шансы папоротника на выживание, поэтому он просто продолжает их накапливать.

Хотя исследователи даже близко не подошли к измерению геномов всех видов, авторы открытия предполагают малую вероятность того, что будет найден гораздо более крупный геном. T. oblanceolata, пишут они, скорее всего очень близок к верхнему пределу.