Он в 50 раз больше человеческого
Ботаники обнаружили нового рекордсмена по размеру генома среди эукариот. Им оказался эпифитный папоротник Tmesipteris oblanceolata, распространенный на острове Новая Каледония и некоторых соседних архипелагах. Как сообщается в статье для журнала iScience, в геноме этого растения 160,45 миллиарда пар оснований — в 50 с лишним раз больше, чем у человека.
Размер генома в разных группах эукариот варьируется в очень широких пределах. Самый маленький он у одноклеточных паразитов микроспоридий Encephalitozoon intestinalis: всего 2,6 миллиона пар нуклеотидных оснований на ядро гаметы. Для сравнения, геном человека состоит из 3,1 миллиарда пар оснований. При этом в царстве животных самым большим геномом обладают двоякодышащие рыбы мраморные протоптеры (Protopterus aethiopicus) (129,9 миллиарда пар оснований), а абсолютным рекордсменом по этому показателю среди всех эукариот с 2010 года считается растение японский вороний глаз (Paris japonica) (148,89 миллиарда пар оснований).
Команда ботаников под руководством Хауме Пельисера (Jaume Pellicer) из Института ботаники в Барселоне обнаружила растение, которое обладает еще более крупным геномом. В центре их внимания оказался род эпифитных папоротников Tmesipteris, распространенный в Австралии, Новой Зеландии, а также на Новой Каледонии и некоторых других архипелагах Тихого океана. Согласно предыдущим исследованиям, по крайней мере у двух из примерно пятнадцати видов этих растений очень большой геном: у T. tannensis из Новой Зеландии в нем 73,19 миллиарда пар оснований, а у T. obliqua из Восточной Австралии — 147,29 миллиарда пар оснований.
Воспользовавшись методом проточной цитометрии, Пельисер и его коллеги оценили размер генома у еще одного папоротника из рода Tmesipteris — а именно T. oblanceolata с Новой Каледонии и нескольких соседних архипелагов. В результате выяснилось, что у данного вида в ядре гаметы содержится 160,45 миллиарда пар нуклеотидных оснований — на семь процентов больше, чем у японского вороньего глаза, и в 50 с лишним раз больше, чем у человека. Это новый рекорд для эукариотических организмов.
По словам исследователей, выдающийся размер генома T. oblanceolata, скорее всего, связан с тем, что он потенциально является октоплоидом. Это значит, что в соматических клетках спорофита у него находится по восемь копий каждой хромосомы. Ранее октоплоидия была показана для уже упомянутого вида T. obliqua. Следует отметить, что в целом неоднократное удвоение числа хромосом распространено среди папоротников довольно широко. При этом представленные несколькими копиями участки ДНК у них не элиминируются, а лишь выключаются из процесса синтеза белка за счет регуляторных механизмов, что приводит к накоплению большого количества хромосом и увеличению размера генома.
Теоретически среди папоротников могут быть обнаружены обладатели еще более крупных геномов. Однако Пельисер и его коллеги считают маловероятным, что каким-либо представителям данной группы удастся заметно превзойти рекорд T. oblanceolata. Животным и покрытосеменным растениям также вряд ли удастся приблизиться к нему. По мнению авторов, их открытие очерчивает нижние и верхние границы размера эукариотического генома — и указывает, что самый маленький эукариотический геном примерно в 61000 раз меньше самого большого. Благодаря этим сведениям биологи смогут подобраться к ответу на вопрос, почему некоторые живые организмы обзавелись такими большими геномами.
Ранее ботаники выяснили, что древовидный папоротник Cyathea rojasiana из джунглей Панамы умеет превращать стареющие вайи — листоподобные органы — в корни. Так растение увеличивает объем почвы, из которой получает питательные вещества, компенсируя тем самым сильный дефицит азота.
Эта тенденция затронет почти 70 процентов экологических регионов мира
Сейчас однолетние растения составляют шесть процентов видов сосудистых растений суши, что в два раза ниже прежних оценок. Однако в будущем их доля будет расти практически повсеместно в 69 процентах экологических регионов из-за изменения климата: они оказались более стойкими к засухам и высоким температурам во время самых сухих сезонов. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Nature.