Гигантски геном показва, че размерът няма значение

Писателят е теоретичен коментатор

Малките неща от време на време могат да идват в доста огромни опаковки. Това е правилно за дребна папрат, която пораства на шепа острови в южната част на Тихия океан.

Оказва се, че незабележително изглеждащото растение има най-големия геном, откриван в миналото, към 50 пъти по-голям от човешкия. Сега той държи три международни върха на Гинес: най-големият геном на жив организъм, най-големият геном на растение и най-големият геном на папрат.

Опазването е проблем. Организмите с огромни геноми порастват по-бавно и се приспособяват по-бавно към изменящите се условия. Ботаниците се тормозят, че тези растения, които предшестват динозаврите, може да не оцелеят при изменението на климата.

Но откритието също по този начин илюстрира мистерията към кода на живота, тъкмо когато може да се изкушим да се поздравим за нашето майсторство на то. Дори до момента в който учените трансформират човешките геноми, с цел да лекуват някои генетични болести и редактират ДНК на растенията, с цел да основат устойчиви на климата култури, природата към момента може да изненадва големи изненади.

Илия Лейч, постепенен биолог на растенията в Кралските ботанически градини в Кю, Англия, и член на интернационалния екип, който направи откритието, ми споделя, че множеството хора не биха погледнали два пъти новия троен рекордьор. Разклонената папрат, Tmesipteris oblanceolate, е единствено към 10-15 cm висока. С тънки раздвоени листа, обгръщащи стъблото, а не с екстравагантни листа, той наподобява отдалеко по-скоро като филиз розмарин.

Беше откъснат предходната година от родната му Нова Каледония, отвъдморска френска територия в югозападната част на Тихия океан, от екип, управителен от Jaume Pellicer от Ботаническия институт в Барселона и включващ Хербариума на Нова Каледония. След това пристигна анализът на генома: това включва уединяване на ядра на растителни кафези и оцветяването им с багрило, което се свързва с генетичния материал. Колкото по-голямо е петното с багрилото, толкоз по-голям е геномът.

Това се открои. Размерът на генома се мери в базови двойки, в общи линии еквивалентни на „ стъпала “ на усуканата двойна спирална стълба. Човешкият геном се състои от повече от 3 милиарда базови двойки: в случай че не се намота, тази ДНК ще се разтегне до два метра. За съпоставяне, геномът на вилицата на папрата обгръща повече от 160 милиарда базови двойки, които, в случай че бъдат разгънати, биха били към 106 м, по-високи от Биг Бен. „ Бях изумен “, споделя Лейч.

Това бие най-големия скотски геном, мраморната белодробна риба, с 30 милиарда базови двойки и предходния рекордьор по растенията, цъфтящата парижка японика, с към 11 милиарда (също открити от същия екип). Констатациите бяха оповестени предходната седмица в списанието iScience.

То удостоверява, че назад на интуицията, размерът на генома на организма не е обвързван с неговата трудност. Но доста остава необяснено: по какъв начин вилицата папрат сгъва толкоз доста ДНК в кафези, които са единствено част от милиметъра в диаметър? Като се има поради, че по-малко от 1% от този генетичен материал се счита за функционално потребен, по какъв начин клетките претърсват големия геном, с цел да го намерят? „ Това е като да търсиш няколко книги, които съдържат указания за живот и оцеляване, измежду библиотека от милиони книги “, споделя Лейч. „ За мен е просто потресаващо. “

Такива организми, за разлика от тези с по-тънки геноми, наподобява не могат да се отърват от непотребната ДНК, която се е копирала случайно и се е натрупала с времето. Това е съвсем сякаш, споделя Лейч, геномите затлъстяват.

Като се имат поради разноските за обслужване на голям геном, не е ясно по какъв начин те оцеляват в природата. Механизмът на възпроизвеждане на 106m ДНК с всяко клетъчно разделяне значи, че растението пораства постепенно и се нуждае от доста азот и фосфор. Това изисква постоянни, богати на хранителни субстанции местообитания с дребна конкуренция за запаси. Големите геноми също вършат фотосинтезата по-малко ефикасна. Биолозите не знаят дали има фундаментално ограничаване за това какъв брой огромен може да бъде един геном.

По-нататъшното проучване в този момент ще подкрепи опазването, нещо, което Leitch упорства, че е сериозно даже за незнайните папрати, като се има поради, че растенията са в основата на живота на Земята. Следващата стъпка ще бъде секвенирането на генома на вилицата (очаква се да има към 100 000 гена; хората имат 20 000). Leitch също би желал да върне проба назад в завода в Кю, тежка административна задача, в допълнение усложнена от Brexit.

И двете цели изискват още една експедиция, само че към този момент геномиката би трябвало да се преклони пред геополитиката. От май Нова Каледония е очевидец на продължаващи политически безредици, свързани с опит за разширение на изборните права на острова. Не се предлагат несъществени пътувания; визитите сега са арестувани.

Като такава, приказката за виловидната папрат е повече от просто роман за един обраснал геном. Освен това разкрива част от тежестта на ботаника: растения, политика и документи.