Tmesipteris oblanceolata všetkých prekvapila. V jadrách buniek má päťdesiatkrát väčšiu DNA než človek.
Tmesipteris oblanceolata. Zdroj: Pól Fernandéz
Malá nenáročná papraďovitá rastlina v sebe ukrýva obrovské rekordné prekvapenie – najväčší genóm, aký sme kedy objavili. V porovnaní s ľudským je 50-krát dlhší. O sedem percent prekonal predchádzajúceho držiteľa prvej priečky, japonskú rastlinu nazývanú Paris japonica.
Predošlý rekordér
Väčšina rastlín má relatívne malé genómy, avšak existujú výnimky. Práve im sa venuje evolučný biológ Jaume Pellicer z botanického inštitútu v Barcelone v Španielsku, ktorý stál aj pri objave genómu P. japonica. Už pri ňom si myslel, že ide o hraničný limit možnej veľkosti. „Nové dôkazy však opäť prekonali naše očakávania,“ uviedol. Pellicer a jeho kolegovia sa zaujímajú o štúdium obrovských genómov, aby lepšie pochopili, ako sa vyvíjajú a fungujú.
Genóm predchádzajúceho rekordéra z čeľade Melanthiaceae obsahuje približne 150 miliónov báz a jeho celková hmotnosť dosahuje 152,23 pikogramu (jedna bilióntina kilogramu). Ak by sa jeho genóm natiahol, dosiahol by dĺžku viac než 90 metrov.
Malé prekvapenie
Vedci sa už dlhšie venovali zaujímavým hadivkám, medzi ktoré patrí aj čeľaď prútovkotvaré a ktoré sú podobné papradiam. Mali totiž podozrenie, že by mohli obsahovať veľký genóm. Rastliny nemajú korene, upevnené sú pomocou podpovrchových stoniek a ich nadzemné stonky sú vidlicovito rozkonárené.
Tím sa pustil do podrobného prieskumu šiestich druhov z ostrovoch v južnom Tichomorí v Novej Kaledónii. Odobrali bunky z listov a izolovali ich jadrá, ktoré obsahujú genóm.
Jeden druh — Tmesipteris oblanceolata — všetkých prekvapil. Obsahuje neuveriteľných 160 miliárd párov báz, jednotiek, ktoré tvoria reťazec DNA. To je o 11 miliárd viac ako kvitnúca rastlina Paris japonica a o 30 miliárd viac ako pľúcnik mramorovaný (Protopterus aethiopicus), ktorý má najväčší živočíšny genóm.
Tmesipteris oblanceolata. Zdroj: Pol Fernandez
Nikto nevie, prečo je taký dlhý
Rastlina podobná papradi rastie najmä na väčších lesných rastlinách a je dlhá len 15 centimetrov. Udržiavanie tohto zamotaného a extrémne dlhého genetického materiálu môže byť pri takom malom vzraste komplikované. Vedcom zatiaľ nie je jasné, ako tieto genómy fungujú.
„Len malá časť DNA sa skladá z dôležitých génov kódujúcich proteíny,“ vysvetlila spoluautorka štúdie Ilia Leitchová, evolučná biologička z londýnskych Kráľovských botanických záhrad v Kew. Čuduje sa, ako bunkový aparát rastliny pristupuje k týmto častiam genómu medzi takým obrovským „nepotrebným“ množstvom DNA.
Keď sa hocijaká bunka v Tmesipteris oblanceolata delí, musí zakaždým zreplikovať (zdvojiť) viac ako 100 metrov DNA. To si vyžaduje veľké množstvo energie. Ale ak žije organizmus v relatívne stabilnom prostredí s malou konkurenciou, nemusí vynakladať veľkú energiu na prežitie. Podľa vedcov môže mať rastlina za sebou históriu opakovaných genetických prekážok, keď prešla niekoľkými cyklami zmenšovania populácie a straty genetickej diverzity.
O odpovediach na otázky, prečo a ako došlo k vzniku takého veľkého genómu, môžu vedci zatiaľ len špekulovať. Odborníci by mali v dohľadnej budúcnosti osekvenovať a zostaviť genóm imela bieleho (Viscum album) s približne 90 miliardami párov báz. Pôjde o najväčšie čítanie DNA doteraz. Aj napriek moderným technikám však asi niečo podobné nebude pre papraď možné.
Zdroj: Sciencenews, Scientific American
(JM)
