Minik Eğrelti Otu Dünyadaki herhangi bir organizmanın en büyük genomunu içeriyor

the Tmesipteris oblanceolata Fern, bitki büyümesini ve adaptasyon içgörülerini etkileyen en büyük genom için yeni bir rekor kırdı.

• Yeni Kaledonya eğreltiotu Sınıflandırmak 3 Guinness Dünya Rekoru şampiyonluğu kazandı; En büyük bitki genomu, en büyük eğreltiotu genomu ve en büyük kantitatif eğreltiotu genomu DNA Çekirdekte
• gergin, Tmesipteris oblanceolata Genom Londra’daki Big Ben’den daha uzun
• Keşif, hücrelerde ne kadar DNA depolanabileceği konusunda yeni soruları gündeme getiriyor
• Çalışma, bilim adamlarının biyolojik çeşitlilik kaybı ve iklim değişikliği karşısında genom büyüklüğünün türleri nasıl etkilediğini anlamalarına yardımcı olacak

Genom rekorları kırıyor

Gezegendeki herhangi bir canlı organizmanın çekirdeğinde depolanan en büyük DNA miktarına ilişkin yeni bir kayıt keşfedildi. Ayrıntılar dergide yayınlanan yeni bir çalışmada sunuldu. iBilim 31 Mayıs’ta Kew Kraliyet Botanik Bahçeleri ve İspanya’daki Barselona Botanik Enstitüsü’nden (IBB-CSIC) araştırmacılar tarafından.

100 metreden fazla birleştirilmemiş DNA içeren Yeni Kaledonya dikenli eğrelti otu türü Tmesipteris oblanceolata’nın insanlardan 50 kat daha fazla DNA içerdiği tespit edildi ve Japon çiçekli bitki türü Paris japonica’yı tahtından indirdi. 2010. Ayrıca bitki, çekirdekteki DNA miktarı açısından en büyük bitki genomu, en büyük genom ve en büyük eğrelti otu genomu dallarında üç Guinness Dünya Rekoru unvanına sahip oldu.

Bir çalışma, Tmesipteris oblanceolata’nın en büyük genoma sahip olduğunu ve bitki evrimi ve karşılaştığı zorluklar hakkında yeni bakış açıları sunduğunu ortaya çıkardı. Kredi bilgileri: Q

Eğrelti otlarının doğal yaşam alanları ve çalışma metodolojisi

T. oblanceolata Bu, Pasifik Okyanusu’nun güneybatısında, Avustralya’nın yaklaşık 750 mil doğusunda bulunan bir Fransız denizaşırı bölgesi olan Yeni Kaledonya adasında ve Vanuatu gibi bazı komşu adalarda bulunan nadir bir eğrelti otu türüdür. Tmesipteris cinsi, çoğu Pasifik adaları ve Okyanusya’da bulunan, yaklaşık 15 türden oluşan, üzerinde yeterince çalışılmamış bir bitki grubudur.

Şimdiye kadar bilim insanları Tmesipteris’in yalnızca iki türünün genom boyutunu tahmin edebiliyordu: T. tanensis Ve T. eğik – Her ikisinin de sırasıyla 73.19 ve 147.29 gigabaz çiftinde devasa genomlara sahip olduğu bulundu.

2023 yılında, IBB’den ve daha önce RBG Kew’de çalışan baş yazarlar Dr Jaume Pellicer ve Dr Orianne Hidalgo, Tmesipteris örneklerini toplamak için Yeni Kaledonya’ya gittiler ve bunlar daha sonra genomlarının boyutunu tahmin etmek için analiz edildi. Bu, binlerce hücrenin çekirdeğinin izole edilmesini, bunların bir boyayla boyanmasını ve ardından her çekirdeğin içindeki DNA’ya bağlanan boya miktarının ölçülmesini içeriyordu. Boya sayısı ne kadar yüksekse, genom da o kadar büyüktü.

Öne çıkan sonuçlar ve karşılaştırmalar

Analiz türü ortaya çıkardı T. oblanceolata Genom boyutundan yaklaşık yüzde yedi daha büyük olan 160,45 Gb’lik standart genom boyutu için P. japonica (148,89 GB).

Ortaya çıkarıldığında, bu eğrelti otunun her hücresinden alınan DNA, Londra’nın Westminster kentindeki 96 metre yüksekliğindeki ve dünyaca ünlü Big Ben çanına ev sahipliği yapan Elizabeth Kulesi’nden daha uzun olacak. Karşılaştırma için, insan genomu 23 kromozoma yayılmış yaklaşık 3,1 gigabayt içerir ve bir ip yumağı gibi uzatıldığında her hücredeki DNA yalnızca yaklaşık 2 metre uzunluğundadır.

Genom boyutunun bitki biyolojisi üzerindeki etkileri

Evrimsel biyolog Dr. Pellicer, “Tmesipteris, ataları yaklaşık 350 milyon yıl önce, dinozorların Dünya’ya ayak basmasından çok önce evrimleşmiş olan ve doğası gereği epifitik olan, benzersiz ve büyüleyici küçük bir eğrelti otu türüdür” diyor. [it grows mainly on the trunks and branches of trees] Okyanusya ve birkaç Pasifik adasında sınırlı dağıtım. Uzun bir süre, Paris japonica’nın önceki büyüklük rekorunu kırmanın imkansız bir iş olacağını düşündük, ancak biyolojinin sınırları bir kez daha en iyimser beklentilerimizi aştı.

“Önceki araştırmalarımıza dayanarak Tmesipteris’te dev genomların var olmasını bekliyorduk. Ancak şimdiye kadarki en büyük genomun keşfi yalnızca bilimsel bir keşif değil, aynı zamanda sonsuz karmaşıklık ve çeşitliliğe doğru neredeyse on dört yıllık bir yolculuğun sonucudur. bitki genomlarından.”

Bugüne kadar dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları 20.000’den fazla ökaryotik organizmanın genom boyutlarını tahmin ederek hayat ağacındaki genom boyutlarının geniş bir aralığını ortaya çıkardı. Daha büyük genomların onları barındırmak için daha büyük hücrelere ihtiyaç duyması ve çoğalmalarının daha uzun sürmesi nedeniyle bunların yalnızca anatomileri üzerinde değil, aynı zamanda nasıl işlev gördükleri, geliştikleri ve nerede ve nasıl yaşadıkları üzerinde de derin bir etkiye sahip olduğu bulunmuştur.

Hayvanlarda, en büyük genomlardan bazıları mermer akciğerli balıkları içerir (Protopterus aethiopicus) 129,90 GB’de ve Neuse Waterdog Nehri (Necturus lewisi) 117,47 GB’de. Tam tersine, bilinen en büyük ökaryotik genomlardan altısı, 100,84 Gb Avrupa ökseotu (Viscus albümü) dahil olmak üzere bitkiler tarafından tutuluyor.

Şaşırtıcı bir şekilde, daha büyük bir genoma sahip olmak genellikle bir avantaj değildir. Bitkiler söz konusu olduğunda, büyük miktarda DNA’ya sahip türler, yavaş büyüyen uzun ömürlü bitkilerle sınırlıdır ve DNA üretmede daha az verimlidirler. Fotosentez (bitkilerin güneş enerjisini şekere dönüştürdüğü süreç) ve büyümek ve daha küçük genomlara sahip komşularıyla başarılı bir şekilde rekabet etmek için daha fazla besine (özellikle nitrojen ve fosfat) ihtiyaç duyarlar. Bu etkiler de bitkinin iklim değişikliğine uyum sağlama yeteneğini ve neslinin tükenme riskini etkileyebilir.

Genom çeşitliliği ve gelecekteki araştırmalar üzerine düşünceler

RBG Kew Aksi takdirde Kişilik Evrimi Bölümü’nün baş araştırmacısı Dr. Elijah Leach, “Çoğu insanın muhtemelen hiçbir uyarıda bulunmadan yanından geçeceği bu mütevazı küçük bitkinin, genom büyüklüğü açısından bir dünya rekoruna sahip olabileceğini kim düşünebilirdi?” Bitkiler, DNA düzeyinde bakıldığında inanılmaz derecede çeşitlidir ve bu, onların küresel biyoçeşitliliğin daha geniş resminde içsel değerleri hakkında düşünmemizi sağlamalıdır. Umarız bu keşif aynı zamanda var olanın üst sınırları hakkında birçok yeni ve heyecan verici soruyu da gündeme getirir. Bir gün bu gizemleri çözmek biyolojik olarak mümkün.

“Bu iyi huylu görünen eğrelti otunun insanlardan 50 kat daha fazla DNA içerdiği inancı, bitkiler alemi hakkında hâlâ bilmediğimiz çok şey olduğunu ve rekor sahiplerinin her zaman “Dışarıdan bakıldığında en gösterişli” olmadıklarını hatırlatıyor.

Referans: Paul Fernandez, Remy Ames, David Broy, Martin J. M. Christenhuis ve Elijah J. Leach ve Andrew L. Leach, Lisa Pokorny, Oriani Hidalgo ve Jaume Pellicer, 31 Mayıs 2024, iBilim.
doi: 10.1016/j.isci.2024.109889

Tmesipteris oblanceolata genomunun boyutunu belirleyen çalışma, Kew Kraliyet Botanik Bahçeleri, Londra Queen Mary Üniversitesi, Yeni Kaledonya Herbaryumu ve İspanyol Araştırma Konseyi’nden (CSIC) oluşan uluslararası bir araştırmacı ekibi tarafından gerçekleştirildi.