Новый рекорд: обнаружен крупнейший в мире геном

Маленький скромный папоротник, который растет только на отдаленном тихоокеанском острове, занесли в Книгу рекордов Гиннесса. У него самый большой геном среди всех организмов на Земле. Результаты нового исследования опубликованы в журнале iScience.

Международная команда ученых обнаружила рекордсмена на главном острове архипелага Новая Каледония — французских владений в Тихом океане. Развилистый папоротник Tmesipteris oblanceolata достигает лишь 5-10 см в высоту, но в ядрах его клеток в 50 раз больше ДНК, чем у человека — 160 млрд. пар оснований. Ширина каждой клетки — меньше миллиметра, но, если распутать ее ДНК, она растянулась бы на 106 м (человеческая — около 2 м). До сих пор рекордсменом по размеру генома считался японский вороний глаз (Paris japonica) с эффектными белыми цветами. Геном новокаледонского папоротника на 7 % больше.

«Команда была удивлена, обнаружив нечто большее, чем Paris japonica. Мы думали, что уже достигли биологического предела. Это действительно экстремально для биологии», — рассказала соавтор исследования Илиа Лейч из Королевских ботанических садов Кью (Великобритания).  

На сегодняшний момент ученые оценили размер геномов примерно 20 000 земных организмов. Самые большие геномы были обнаружены у растений, у них же встречаются и очень маленькие: у хищного растения из рода генлисея — всего 60 млн пар оснований. Крупнейший геном среди животных — у двоякодышащих рыб мраморных протоптер (130 млрд пар оснований).

Огромный геном — это большие проблемы. Чем длиннее ДНК, тем крупнее должны быть клетки, чтобы вместить ее. Для растений это означает, что поры в листьях должны быть больше, а это может замедлить рост. А еще таким организмам сложнее создавать новые копии ДНК, что ограничивает их репродуктивные способности. Самые массивные геномы — у медленно растущих многолетних растений, которым сложно адаптироваться к неблагоприятным условиям или противостоять конкуренции.

Возможно, на Земле существуют организмы с более крупными геномами, но ученые считают, что Tmesipteris oblanceolata близок к верхнему пределу. Пока неясно, зачем нужна большая часть ДНК в таких огромных геномах. Некоторые предполагают, что это мусорная ДНК, которая не кодирует белки. Но, вероятно, у нее есть и другие функции, которые биологам еще только предстоит найти.