Pienellä saniaisella on suurin genomi kaikista maan organismista | Cilostazol

SciTechDaily

Tutkijat ovat tunnistaneet Tmesipteris oblanceolatasaniainen Uudesta Kaledoniasta, jolla on suurin tallennettu genomi, joka ylittää edellisen ennätyksen haltijan Paris japonica. Tämä löytö, joka on kuvattu yksityiskohtaisesti iScience Journal paljastaa, että tämä saniainen sisältää yli 50 kertaa enemmän DNA:ta kuin ihmiset ja korostaa suurempien genomien merkittäviä vaikutuksia kasvien biologiaan ja sopeutumiseen. Luotto: SciTechDaily.com

Että Tmesipteris oblanceolata Fern asettaa uuden ennätyksen suurimmasta genomista, mikä vaikuttaa kasvien kasvuun ja sopeutumiskykyyn.

  • Uusi-kaledonian saniainen lajit myönnetty 3 Guinness World Records -titteliä; Suurin kasvigenomi, suurin genomi ja suurin saniainen genomi määrälle DNA ytimessä
  • Venytettynä, se Tmesipteris oblanceolata genomi on korkeampi kuin Big Benin torni Lontoossa
  • Discovery herättää uusia kysymyksiä siitä, kuinka paljon DNA:ta voidaan varastoida soluihin
  • Tutkimus auttaa tutkijoita ymmärtämään, kuinka genomin koko vaikuttaa lajeihin biologisen monimuotoisuuden vähenemisen ja ilmastonmuutoksen edessä

Ennätysmäinen genomi

Uusi ennätys planeetan elävän organismin ytimeen tallennetun DNA:n suurimmalle määrälle on löydetty. Yksityiskohdat esiteltiin uudessa lehdessä julkaistussa tutkimuksessa iScience 31. toukokuuta tutkijat Kew’n kuninkaallisesta kasvitieteellisestä puutarhasta ja Institut Botànic de Barcelonasta (IBB-CSIC) Espanjasta.

Yli 100 metrin etäisyydellä purkautuneesta DNA:sta löytyi uusi kaledonialainen haarukkasaniainen Tmesipteris oblanceolata, jonka havaittiin sisältävän yli 50 kertaa enemmän DNA:ta kuin ihmisillä, mikä syrjäytti japanilaisen kukkakasvilajin Paris japonica, joka oli pitänyt tätä ennätystä vuodesta 2010 lähtien. kasvi on saavuttanut kolme Guinness World Records -titteliä suurimmasta kasvin genomista, suurimmasta genomista ja suurimmasta saniaisten genomista ytimessä olevan DNA:n määrästä.

Pienellä saniaisella on suurin genomi

Tutkimus paljastaa, että Tmesipteris oblanceolatalla on suurin genomi, mikä tarjoaa uusia näkökulmia kasvien evoluutioon ja haasteisiin. Luotto: Kew

Saniaisen luonnollinen elinympäristö ja tutkimusmenetelmä

T. oblanceolata on harvinainen saniainen, joka löytyy Uuden-Kaledonian saarivaltiosta, Ranskan merentakaiselta alueelta, joka sijaitsee Tyynenmeren lounaisosassa, noin 750 mailia itään Australiasta, ja eräiltä läheisiltä saarilta, kuten Vanuatu. Tmesipteris-suku on alitutkittu kasviryhmä, joka koostuu noin 15 lajista, joista suurin osa esiintyy useilla Tyynenmeren saarilla ja Oseaniassa.

Tähän asti tiedemiehet ovat arvioineet vain kahden Tmesipteris-lajin genomien koon – T. tannensis ja T. obliqua – joiden molempien havaittiin sisältävän jättimäisiä 73,19 ja 147,29 gigaemäsparin (Gbp) genomeja.

Vuonna 2023 pääkirjoittajat Dr. Jaume Pellicer ja Dr. Oriane Hidalgo, IBB:stä ja aiemmin RBG Kewistä, Uuteen-Kaledoniaan keräämään näytteitä Tmesipterisistä, jotka sitten analysoitiin niiden genomien koon arvioimiseksi. Tämä sisälsi tuhansien solujen tumien eristämisen, niiden värjäyksen väriaineella ja sen jälkeen sen mittaamisen, kuinka paljon väriainetta oli sitoutunut DNA:han kussakin ytimessä – mitä enemmän väriainetta, sitä suurempi genomi.

Uraauurtavia havaintoja ja vertailuja

Analyysi paljasti lajin T. oblanceolata genomin ennätyskoko on 160,45 Gbp, mikä on noin seitsemän prosenttia suurempi kuin P. japonica (148,89 Gbp).

Kun tämän saniaisen jokaisen solun DNA on purettu, se olisi korkeampi kuin Lontoon Westminsterissä sijaitseva Elizabeth Tower, joka on 96 metriä korkea ja jossa sijaitsee maailmankuulu Big Ben -kello. Vertailun vuoksi voidaan todeta, että ihmisen genomi sisältää noin 3,1 Gbp:tä 23 kromosomin yli jaettuna jakoavaimen tavoin DNA:n pituus kussakin solussa on vain noin 2 metriä.

Genomikoon vaikutukset kasvibiologiaan

DR. Pellicer, evoluutiobiologian tutkija, sanoo: “Tmesipteris on ainutlaatuinen ja kiehtova pieni saniaisten suku, jonka esi-isät kehittyivät noin 350 miljoonaa vuotta sitten – kauan ennen kuin dinosaurukset astuivat maahan – ja jolle on ominaista sen pääosin epifyyttinen tapa (se kasvaa). pääosin puiden rungoille ja oksille) ja rajoitettu levinneisyys Oseaniassa ja useilla Tyynenmeren saarilla. Ajattelimme pitkään, että olisi mahdoton tehtävä rikkoa Paris japonican aikaisempi kokoennätys, mutta jälleen kerran biologian rajat ovat ylittäneet suurimman optimistisia ennusteita.

“Aiempien tutkimustemme perusteella ennustimme jättimäisten genomien olemassaolon Tmesipteriksessä. Kaikista suurimman genomin löytäminen ei kuitenkaan ole vain tieteellisen tutkimuksen saavutus, vaan tulos lähes neljätoista vuotta kestäneestä matkasta kasvien genomien rajaton monimutkaisuus ja monimuotoisuus.”

Tähän mennessä tutkijat ympäri maailmaa ovat arvioineet yli 20 000 eukaryoottisen organismin genomin koon, mikä paljastaa laajan valikoiman genomien kokoja elämän puussa. Näillä vuorostaan ​​on osoitettu olevan syvällinen vaikutus paitsi niiden anatomiaan, koska suuremmat genomit tarvitsevat suurempia soluja sijoittaakseen ne ja kestää kauemmin replikoitua, mutta myös siihen, miten ne toimivat, kehittyvät ja missä ja miten maksavat.

Eläinten suurimpia genomeja ovat mm. marmoroitu keuhkokala (Protopterus aethiopicus) 129,90 Gbp ja Neuse-joen vesikoira (Necturus lewisi) 117,47 Gbp. Sitä vastoin kuusi suurimmista tunnetuista eukaryoottisista genomista on kasvien hallussa, mukaan lukien Euroopan misteli (Viscum album), 100,84 Gbp.

Yllättäen suurempi genomi ei yleensä ole etu. Kasvien tapauksessa lajit, joissa on suuria määriä DNA:ta, rajoittuvat hitaasti kasvaviin monivuotisiin kasveihin, ovat vähemmän tehokkaita fotosynteesi (prosessi, jolla kasvit muuttavat auringon energian sokeriksi) ja tarvitsevat enemmän ravinteita (erityisesti typpeä ja fosfaatteja) kasvaakseen ja kilpaillakseen menestyksekkäästi pienemmän genomin naapureidensa kanssa. Tällaiset vaikutukset puolestaan ​​voivat vaikuttaa kasvin kykyyn sopeutua ilmastonmuutokseen ja niiden sukupuuttoon kuolemisen riskiin.

Pohdintoja genomin monimuotoisuudesta ja tulevaisuuden tutkimuksesta

DR. Ilia Leitch, vanhempi tutkimusjohtaja – Character Evolution, RBG Kew, sanoo: “Kuka olisi uskonut, että tämä pieni, vaatimaton kasvi, jonka suurin osa ihmisistä luultavasti ohittaisi huomaamatta, voisi olla genomin koon maailmanennätys. Verrattuna muihin organismeihin kasvit ovat DNA-tasolla katsottuna uskomattoman erilaisia, ja tämän pitäisi antaa meille tauko pohtia niiden luontaista arvoa globaalin biologisen monimuotoisuuden laajemmassa kuvassa. Tämä löytö herättää myös monia uusia ja jännittäviä kysymyksiä biologisesti mahdollisen ylärajoista, ja toivomme ratkaisevamme nämä mysteerit jonain päivänä.”

Adam Millward, Guinness World Recordsin päätoimittaja, sanoo: “Ajatella, että tässä vaarattomassa saniaisessa on 50 kertaa enemmän DNA:ta kuin ihmisillä, on nöyrä muistutus siitä, että kasvikuntaan liittyy vielä niin paljon asioita, joita emme tiedä ja että ennätystenhaltijat ovat ei aina ulospäin näyttävin.”

Viite: Pol Fernández, Rémy Amice, David Bruy, Maarten JM Christenhusz, Ilia J. Leitch, Andrew L. Leitch, Lisa Pokorny, Oriane Hidalgo ja Jaume Pellicer, 31: “160 Gbp:n haarukisaniaisten genomi rikkoo eukaryoottien kokoennätyksen” toukokuu 2024, iScience.
DOI: 10.1016/j.isci.2024.109889

Tmesipteris oblanceolatan genomin koon tunnistavan tutkimuksen teki kansainvälinen tutkijaryhmä Royal Botanic Gardens Kew’stä, Lontoon Queen Mary -yliopistosta, Uuden-Kaledonian herbariumista ja Espanjan tutkimusneuvostosta (CSIC).

Leave a Reply

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