Виявлено найбільший геном на Землі

Маленька, на перший погляд непримітна папороть, що росте лише на віддаленому тихоокеанському острові, у п’ятницю була коронована як рекордсменка Гіннеса за найбільший геном серед усіх організмів на Землі.

Новокаледонська папороть, Tmesipteris oblanceolata, має в ядрі своїх клітин у понад 50 разів більше ДНК, ніж у людини.

Якби ДНК однієї з клітин папороті, ширина якої становить лише долі міліметра, розплутати, вона б розтягнулася на 106 метрів (350 футів), стверджують вчені у своєму новому дослідженні.

У вертикальному положенні ДНК була б вищою за вежу, на якій знаходиться знаменитий лондонський дзвін Біг-Бен.

Геном папороті важив колосальні 160 гігабазисних пар (Гбп) – міра довжини ДНК.

Це на сім відсотків більше, ніж у попереднього рекордсмена, японської квіткової рослини Paris japonica.

Геном людини має відносно невелику довжину – 3,1 Гбп.

Якби нашу ДНК розплутати, вона була б близько двох метрів завдовжки.

Співавтор дослідження Ілля Лейч, науковий співробітник британського Королівського ботанічного саду К’ю, розповів AFP, що команда була “дуже здивована, знайшовши щось навіть більше, ніж Paris japonica”.

“Ми думали, що вже досягли біологічної межі. Ми справді штовхаємось на крайнощі біології”, – сказала вона.

Папороть, яка виростає від п’яти до 10 сантиметрів заввишки, зустрічається лише в Новій Каледонії, французькій тихоокеанській території, яка нещодавно зазнала заворушень.

Двоє членів дослідницької групи вирушили на головний острів, Гранд-Терре, у 2023 році і працювали з місцевими вченими над дослідженням, результати якого були опубліковані в журналі iScience.

Книга рекордів Гіннеса присвоїла папороті заповітний титул “найбільший геном”.

Перемога “цієї нешкідливої на вигляд” папороті демонструє, що “рекордсмени не завжди є найяскравішими зовні”, – сказав керуючий редактор Книги рекордів Гіннеса Адам Міллуорд (Adam Millward).

Що таке геном?

За оцінками, в організмі людини налічується понад 30 трильйонів клітин.

У кожній з цих клітин є ядро, яке містить ДНК, що є “книгою інструкцій, яка розповідає такому організму, як ми, як жити і виживати”, – пояснив Лейч.

Вся ДНК організму називається його геномом.

На сьогоднішній день вчені оцінили розмір геному близько 20 000 організмів, що становить лише невелику частину життя на Землі.

Серед тварин найбільший геном має мармурова легенева риба – 130 Гбп.

Хоча рослини мають найбільші геноми, вони також можуть мати неймовірно малі геноми. Геном м’ясоїдної Genlisea aurea має розмір лише 0,06 гігатонн.

Але ми, люди, не повинні відчувати себе неповноцінними, порівнюючи себе з могутнім T. oblanceolata.

Всі докази свідчать про те, що наявність величезного геному є недоліком, каже Лейч.

Чим більше у вас ДНК, тим більшими мають бути ваші клітини, щоб умістити її всю.

Для рослин більші клітини означають, що пори листя мають бути більшими, що може змусити їх рости повільніше.

Також складніше створювати нові копії всієї цієї ДНК, що обмежує їхні репродуктивні здібності.

Це означає, що найбільш масивні геноми спостерігаються у повільно зростаючих багаторічних рослин, які не можуть легко адаптуватися до несприятливих умов або боротися з конкуренцією.

Розмір геному може впливати на те, як рослини реагують на зміну клімату, зміну землекористування та інші екологічні виклики, спричинені людиною, каже Лейч.

Для чого вся ця ДНК?

Можливо, десь і досі існують більші геноми, але Лейч вважає, що ця папороть, мабуть, близька до межі.

“Я не можу зрозуміти, як насправді функціонує організм з такою кількістю ДНК”, – каже вона.

За її словами, вчені не знають, що робить більша частина ДНК у таких величезних геномах.

Деякі кажуть, що більша частина – це “сміттєва ДНК”.

“Але це, мабуть, наше власне незнання. Можливо, вона має якусь функцію, і нам ще належить її знайти”, – каже Лейч.

Джонатан Вендел, ботанік з Університету штату Айова, який не брав участі в дослідженні, погодився, що кількість ДНК, яку містить папороть, “вражає”.

Але це лише “перший крок”, сказав він AFP.

“Великою загадкою є значення всієї цієї варіації – як геноми ростуть і зменшуються, і які еволюційні причини і наслідки цих явищ?”