微小蕨類植物擁有世界最大基因組

一種不起眼的小型蕨類植物體內潛藏著巨大的東西：有史以來發現的最大的基因組，比 人類基因組 大 50 多倍。

這種植物 (Tmesipteris oblanceolata) 包含驚人的 1600 億個鹼基對，這些鹼基對是構成 DNA 鏈的單位。這比之前的記錄保持者，開花植物 Paris japonica 多 110 億個，比擁有最大動物基因組的大理石肺魚 (Protopterus aethiopicus) 多 300 億個。這些發現今天發表在iScience 雜誌上。

研究合著者 Jaume Pellicer 是西班牙巴塞羅那植物研究所的進化生物學家，他也是 P. japonica 巨大基因組的共同發現者，他曾認為早期的發現已接近基因組大小的極限。“但證據再次超越了我們的預期，”他說。

關於支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。

基因組巨人

世界基因組冠軍原產於新喀里多尼亞和南太平洋鄰近的群島，是一種名為叉蕨的植物。其巨大的鹼基對數量引發了關於植物如何管理其遺傳物質的問題。 只有一小部分 DNA 由蛋白質編碼 基因 組成，這讓研究合著者、倫敦皇家植物園邱園的進化生物學家 Ilia Leitch 想知道植物的細胞機制如何在“這堆巨大的 DNA 亂麻中”訪問這些基因組片段。“這就像試圖在數百萬本書的圖書館中找到幾本包含生存指南的書籍一樣——這太荒謬了。”

還有一個問題是，生物體是如何以及為何進化出如此多的鹼基對的。Leitch 說，通常情況下，擁有更多的鹼基對會導致對構成 DNA 的礦物質以及每次細胞分裂時複製基因組所需的能量的需求更高。但她補充說，如果生物體生活在競爭相對較小的穩定環境中，巨大的基因組可能不會帶來高昂的代價。

這可能有助於為叉蕨巨大基因組提供一個解釋——儘管有點無趣：它可能既不利也不特別有助於植物的生存和繁殖能力，因此叉蕨隨著時間的推移不斷積累鹼基對，紐西蘭植物與食品研究所位於尼爾森的基因組學家 Julie Blommaert 說。

目前，研究人員只能推測這些問題的答案。已測序和組裝的最大基因組屬於歐洲槲寄生 (Viscum album)，約有 900 億個鹼基對。現代技術可能不足以對叉蕨基因組進行相同的操作：即使對其進行測序，仍然存在計算挑戰，即如何獲取資料並“以生物學方式反映正在發生的事情的方式將它們粘合在一起”，Leitch 說。

她補充說，找到分析巨大基因組的方法可以產生關鍵的見解，瞭解基因組大小如何影響生物體的生長地點、它們如何在環境中茁壯成長以及它們對氣候變化的適應能力，而與它們的特定 DNA 序列無關。Pellicer 說，一種微小的、非開花植物，大多數人“不會費心停下來看一眼”的植物，竟然可以提供如此重要的教訓，這真是令人驚歎。“植物的美麗在於其內部。”

本文經許可轉載，最初於 2024 年 5 月 31 日首次發表。