Рекордный геном: ДНК папоротника в 50 раз длиннее человеческой

В свежей публикации журнала iScience исследователи представили миру нового абсолютного рекордсмена по количеству ДНК, упакованной в клеточное ядро. Имя чемпиона — Tmesipteris oblanceolata.

Оказалось, что если аккуратно размотать всю ДНК из одной-единственной клетки этого папоротника, получится нить длиной более 100 метров. Это в целых 50 раз больше, чем у нас с вами! Причем он обошел предыдущего лидера — японское растение Paris japonica — сразу на 7%. Последний держал первенство с 2010 года, и многие думали, что его результат уже не побить.

Где же растет этот геномный гигант? В Новой Каледонии — удаленном архипелаге в Тихом океане, а также на соседних островах, например, Вануату. Места там райские, но для науки — настоящая terra incognita.

Род Tmesipteris вообще славится своими скромными размерами и гигантскими геномами. Из примерно 15 видов ученые успели изучить только два, и оба уже поразили воображение: их геномы содержали 73 и 147 миллиардов пар оснований. Но природа, как видно, приготовила сюрприз.

Чтобы его раскрыть, ученые отправились в экспедицию, собрали образцы, а затем в лаборатории провели ювелирную работу: окрасили ядра тысяч клеток. Логика проста: чем больше в ядре ДНК, тем больше красителя оно свяжет. И счетчик зафиксировал невероятное.

Титаны молекулярного мира

Итак, титул перешел. Paris japonica уступил. T. oblanceolata обладает геномом в 160,45 миллиардов пар оснований. Чтобы вы представили этот масштаб: если вытянуть всю ДНК из одной клетки, она окажется выше знаменитой лондонской Башни Елизаветы (96 метров)! Наша же собственная ДНК в каждой клетке, будучи размотанной, тянется всего на пару метров. Возникает простой вопрос: зачем папоротнику столько «инструкций»?

«Tmesipteris — это уникальный род, чьи предки появились еще 350 миллионов лет назад, задолго до динозавров, — поясняет доктор Жауме Пеллисер. — Он живет, скромно цепляясь за стволы деревьев в Океании». Получается, эта древняя скромница пронесла через сотни миллионов лет гигантский груз генетической информации. Удивительное упрямство эволюции!

Ученые были уверены, что превзойти предыдущий рекорд почти невозможно. Но, как часто бывает, природа просто подождала, пока мы перестанем сомневаться.

Кто еще в клубе гигантов?

На сегодня мы измерили геномы более 20 000 эукариотических организмов. Разброс просто ошеломляющий! И размер генома — это не просто цифра в справочнике. Он диктует правила жизни: крупным геномам нужны более объемные клетки, их копирование занимает больше времени, они влияют на то, как организм развивается и где может выжить.

Среди животных крупнейшие геномы у двоякодышащей рыбы протоптера (почти 130 млрд пар оснований) и у водяной саламандры Necturus (около 117 млрд). Но что поразительно: все шесть абсолютных геномных рекордов в мире эукариот принадлежат растениям. Вот уж кто настоящие чемпионы по накоплению информации!

Бремя величия

Но так ли сладка жизнь рекордсмена? Ученые предупреждают: огромный геном — скорее обуза, чем преимущество. Такие растения растут медленнее, фотосинтезируют менее эффективно и требуют больше питательных веществ. Им сложно конкурировать с более «экономными» соседями. В мире, который стремительно меняется, такой генетический багаж повышает риск вымирания. Громкая слава оборачивается уязвимостью.

«Мысль о том, что этот невзрачный папоротник содержит в 50 раз больше ДНК, чем человек, — напоминание, как много мы еще не знаем о растительном царстве, — замечает Адам Миллуорд из Книги рекордов Гиннеса. — Рекордсмены не всегда бросаются в глаза». И правда, главные сокровища часто скрываются в самых неожиданных местах. Не пора ли нам, людям, быть чуть скромнее в своей самоуверенности?