Этот крошечный папоротник имеет самый большой геном среди всех организмов на Земле

 В новом исследовании, опубликованном в журнале iScience , исследователи из Королевского ботанического сада Кью и Ботанического института Барселоны (IBB-CSIC) в Испании представляют нового рекордсмена по наибольшему количеству ДНК, хранящейся в ядре любого живого существа на планете.

Было обнаружено, что новокаледонский вид вилочного папоротника Tmesipteris oblanceolata, содержит в 50 раз больше ДНК, чем у человека, и сместил японский вид цветковых растений Paris japonica, который удерживает этот рекорд с 2010 года.

Кроме того, растение получило три титула в «Книге рекордов Гиннеса» за самый большой геном растения, самый большой геном и самый большой геном папоротника по количеству ДНК в ядре

T. oblanceolata — редкий вид папоротника, встречающийся на острове Новая Каледония,  расположенной в юго-западной части Тихого океана, примерно в 2000 километрах к востоку от Австралии, а также на некоторых соседних островах, таких как Вануату. Род Tmesipteris представляет собой малоизученную группу растений, состоящую примерно из 15 видов, большинство из которых встречаются на ряде островов Тихого океана.

В 2023 году ведущие авторы доктор Жауме Пеллисер и доктор Ориан Идальго из IBB и ранее из RBG Kew отправились в Новую Каледонию, чтобы собрать образцы Tmesipteris, которые затем были проанализированы для оценки размера их геномов. 

 Анализ показал, что вид T. oblanceolata имеет рекордный размер генома 160,45 Гб, что примерно на 7% больше, чем у прошлого рекордсмена P. japonica (148,89 Гб). Для сравнения, геном человека содержит около 3,1 Гб, распределенных по 23 хромосомам.

Доктор Пеллисер, исследователь эволюционной биологии , говорит: «Tmesipteris — это уникальный и удивительный небольшой род папоротников, чьи предки появились около 350 миллионов лет назад — задолго до того, как динозавры ступили на Землю — и он отличается главным образом эпифитным образом жизни (растет в основном на стволах и ветвях деревьев) и ограниченное распространение на некоторых островах Тихого океана.

«Основываясь на наших предыдущих исследованиях, мы ожидали существования гигантских геномов у Tmesipteris. Тем не менее, открытие самого большого генома из всех — это не просто подвиг научных исследований, но результат почти четырнадцатилетнего путешествия в безграничную сложность и разнообразие геномов растений».

На сегодняшний день ученые всего мира оценили размеры геномов более чем 20 000 эукариотических организмов , выявив при этом широкий диапазон размеров геномов на древе жизни. Было обнаружено, что это, в свою очередь, оказывает глубокое влияние не только на их анатомию, поскольку более крупные геномы нуждаются в более крупных клетках для их размещения и требуют больше времени для репликации, но и на то, как они функционируют, развиваются, а также где и как они живут.

У животных одни из крупнейших геномов включают мраморного протоптера (Protopterus aethiopicus) размером 129,90 Гб и речного протея (Necturus lewisi) размером 117,47 Гб. Напротив, шесть крупнейших известных эукариотических геномов содержатся в растениях, включая европейскую омелу (Viscum album) размером 100,84 Гб.

Удивительно, но наличие большего генома обычно не является преимуществом. Что касается растений, виды, обладающие большим количеством ДНК, ограничены тем, что являются медленно растущими многолетними растениями, менее эффективны в фотосинтезе и требуют больше питательных веществ (особенно азота и фосфатов) для роста и успешной конкуренции со своими соседями с меньшим геномом. В свою очередь, такие эффекты могут повлиять на способность растений адаптироваться к изменению климата и риск их исчезновения.

Доктор Илия Лейтч, старший научный руководитель отдела эволюции в RBG Kew, говорит: «Кто бы мог подумать, что это крошечное, скромное растение, мимо которого большинство людей, скорее всего, пройдет без предупреждения, может поставить мировой рекорд по размеру генома».

«По сравнению с другими организмами, растения невероятно разнообразны, если рассматривать их на уровне ДНК, и это должно заставить нас задуматься об их внутренней ценности в более широкой картине глобального биоразнообразия».

Адам Миллуорд, управляющий редактор Книги рекордов Гиннесса, говорит: «Мысль о том, что этот безобидный на вид папоротник может похвастаться в 50 раз большим количеством ДНК, чем у человека, является напоминанием о том, что в царстве растений мы еще так много не знаем, и что рекордсмены не всегда самые эффектные снаружи».