يحتوي السرخس الصغير على أكبر جينوم لأي نوع على وجه الأرض

ال Tmesipteris oblanceolata سجلت نبات السرخس رقما قياسيا جديدا لأكبر جين يؤثر على نمو النبات والذكاء التكيفي.

• سرخس كاليدونيا الجديدة صِنف حصل على 3 ألقاب في موسوعة غينيس للأرقام القياسية؛ أكبر جينوم نباتي، وأكبر جينوم، وأكبر جينوم سرخسي الحمض النووي في الرحم
• ممتد، ال Tmesipteris oblanceolata العبقرية أطول من ساعة بيج بن في لندن
• ويثير هذا الاكتشاف تساؤلات جديدة حول كمية الحمض النووي المخزنة في الخلايا
• ستساعد الدراسة في فهم كيفية تأثير حجم الجينوم على الأنواع في مواجهة فقدان التنوع البيولوجي وتغير المناخ

الجين الذي يحطم الأرقام القياسية

تم العثور على رقم قياسي جديد لامتلاك أكبر كمية من الحمض النووي المخزنة في نواة أي كائن حي على هذا الكوكب. دراسة جديدة نشرت في المجلة علوم 31 مايو من قبل باحثين من الحدائق النباتية الملكية، كيو ومعهد النباتات في برشلونة (IBB-CSIC)، إسبانيا.

تم اكتشاف أن أنواع السرخس الشوكي في كاليدونيا الجديدة Dimesipteris oblanceolata، التي تحتوي على أكثر من 100 متر من الحمض النووي غير المطوي، تحتوي على حمض نووي أكثر 50 مرة من البشر، وتتفوق على أنواع النباتات المزهرة اليابانية باريس جابونيكا، التي حملت الرقم القياسي منذ عام 2010. بالإضافة إلى ذلك، يحمل هذا النبات ثلاثة ألقاب قياسية في موسوعة غينيس لأكبر جينوم نباتي، وأكبر جينوم، وأكبر جينوم سرخسي.

كشفت دراسة أن Tmesipteris oblanceolata يمتلك أكبر جينوم، مما يوفر وجهات نظر جديدة حول تطور النبات والتحديات التي يواجهها. الائتمان: س

الموطن الطبيعي لنبات السرخس وطريقة دراسته

د وهو نوع نادر من السرخس يوجد في جزيرة كاليدونيا الجديدة، وهي منطقة فرنسية فيما وراء البحار تقع في جنوب غرب المحيط الهادئ على بعد حوالي 750 ميلاً شرق أستراليا، وجزر فانواتو المجاورة. جنس Dimesipteris هو مجموعة من النباتات لم تتم دراستها بعد وتضم حوالي 15 نوعًا، معظمها يتواجد في جزر المحيط الهادئ وحدود أوقيانوسيا.

حتى الآن، قام العلماء بتقدير حجم الجينات لنوعين فقط من نوع Tmesipteris – د. تانينسيس و ت. منحرف – تم العثور على كلاهما لهما جينومات عملاقة عند 73.19 و147.29 زوجًا جيجا قاعدة (GBP)، على التوالي.

في عام 2023، قال المؤلفون الرئيسيون من IBB وRBG Q سابقًا، د. سافر جامي بيليزر والدكتور أوريون هيدالجو إلى كاليدونيا الجديدة لجمع عينات من ديميسيبتريس، والتي تم تحليلها بعد ذلك لتحديد جينوماتهم. يتضمن ذلك عزل نواة آلاف الخلايا، وصبغها بصبغة، وقياس كمية الصبغة المرتبطة بالحمض النووي داخل كل نواة – كلما زاد عدد الصبغة، زاد حجم الجين.

نتائج ومقارنات مذهلة

كشف التحليل عن العرق د يحتوي على حجم جينوم قياسي يبلغ 160.45 جيجابايت، أي أكبر بنسبة سبعة بالمائة من ذلك ب. japonica (148.89 جنيه استرليني)

عندما يتم كشفه، فإن الحمض النووي من كل خلية من هذا السرخس سيكون أطول من برج إليزابيث في وستمنستر، لندن، الذي يبلغ ارتفاعه 96 مترًا ومقر ساعة بيج بن المشهورة عالميًا. وبالمقارنة، يحتوي الجينوم البشري على حوالي 3.1 جيجا بايت موزعة على 23 كروموسومًا، وإذا تم تمديدها مثل كرة من الخيوط، فإن الحمض النووي في كل خلية يبلغ طوله حوالي 2 متر.

آثار حجم الجينوم في بيولوجيا النبات

وقال الباحث في علم الأحياء التطوري د. يقول بيليزر: “Tmesipteris هو جنس صغير فريد ورائع من السرخس يعود تاريخ أسلافه إلى حوالي 350 مليون سنة – قبل أن تطأ قدم الديناصورات الأرض – ويتميز بشكل رئيسي بطبيعته النبتية. [it grows mainly on the trunks and branches of trees] التوزيع مقيد في أوقيانوسيا والعديد من جزر المحيط الهادئ. لفترة طويلة، اعتقدنا أنه سيكون من المستحيل التغلب على الرقم القياسي السابق للحجم الذي حققه باريس جابونيكا، ولكن مرة أخرى، تجاوزت حدود علم الأحياء توقعاتنا الأكثر تفاؤلاً.

“استنادًا إلى أبحاثنا السابقة، توقعنا وجود جينومات عملاقة في Tmesipteris. ولم يكن العثور على أكبر جينوم منها مجرد إنجاز بحثي علمي، بل نتيجة رحلة استمرت ما يقرب من أربعة عشر عامًا في التعقيد والتنوع اللامتناهي للنباتات. الجينومات.

حتى الآن، قام العلماء في جميع أنحاء العالم بتقدير أحجام الجينوم لأكثر من 20 ألف كائن حقيقي النواة، في هذه العملية تكشف عن مجموعة واسعة من أحجام الجينوم عبر شجرة الحياة. تتطلب الجينات الأكبر حجمًا خلايا أكبر، لذا فهي تستغرق وقتًا أطول للتكاثر، ولكن وجد أن لهذه الجينات تأثيرات عميقة ليس فقط على تشريحها، ولكن أيضًا على كيفية عملها، وتطورها، وأين وكيف تعيش.

من بين الحيوانات، تشمل بعض أكبر الأجناس الأسماك الرئوية الرخامية (بروتوبتيروس إثيوبيكوس) 129.90 جيجا بايت ونهر نيوس المائي (Necturus lewisi) 117.47 جيجا بايت. وفي تناقض صارخ، فإن ستة من أكبر الجينومات حقيقية النواة المعروفة تحتفظ بها النباتات، بما في ذلك الهدال الأوروبي (ألبوم Viscum) الذي يبلغ حجمه 100.84 جيجابايت.

من المثير للدهشة أن وجود جينوم كبير لا يعد ميزة في العادة. في حالة النباتات، تقتصر الأنواع التي تحتوي على كميات كبيرة من الحمض النووي على النباتات المعمرة بطيئة النمو. البناء الضوئي (العملية التي تقوم النباتات من خلالها بتحويل طاقة الشمس إلى سكر) وتتطلب المزيد من العناصر الغذائية (خاصة النيتروجين والفوسفات) للنمو. بدورها، قد تؤثر مثل هذه التأثيرات على قدرة النبات على التكيف مع تغير المناخ وخطر انقراضه.

تأملات حول تنوع الجينوم والبحوث المستقبلية

د. قائد أبحاث أول لتطور الشخصيات في RPG Q. يقول إيليا ليتش: “من كان يظن أن هذه النبتة الصغيرة المتواضعة سوف تمر دون سابق إنذار وتصبح صاحبة الرقم القياسي العالمي في الجينات. بالمقارنة مع الأنواع الأخرى، فإن النباتات متنوعة بشكل لا يصدق عند النظر إليها على مستوى الحمض النووي، وهذا يجب أن يمنحنا وقفة للتفكير في قيمتها الجوهرية في الصورة الأكبر للتنوع البيولوجي العالمي. ويثير هذا الاكتشاف العديد من الأسئلة الجديدة والمثيرة حول الحدود العليا لما هو ممكن بيولوجيا، ونأمل أن نتمكن يوما ما من حل هذه الألغاز.

يقول آدم ميلوارد، مدير تحرير موسوعة غينيس للأرقام القياسية: “إن الاعتقاد بأن هذا السرخس الذي يبدو غير ضار يحتوي على حمض نووي أكثر 50 مرة من البشر يذكرنا بأن هناك الكثير مما لا نعرفه عن مملكة النباتات وحاملي الأرقام القياسية. الخارج ليس دائما فاخرا.

المرجع: بول فرنانديز، ريمي أميس، ديفيد برو، مورتون جي إم. كريستنهوس، ايليا ج. ليتش، أندرو ل. “160 غيغابايت من جينوم الشوكة السرخسية تحطم الرقم القياسي لحجم حقيقيات النوى” بقلم ليتش، ليزا بوكورني، أوريون هيدالغو، وجام 31 مايسر، 2024، علوم.
دوى: 10.1016/j.isci.2024.109889

تم إجراء الدراسة على نطاق الجينوم لـ Tmesipteris oblanceolata من قبل فريق دولي من الباحثين من الحدائق النباتية الملكية في كيو، وجامعة كوين ماري في لندن، ومعشبة كاليدونيا الجديدة ومجلس البحوث الإسباني (CSIC).