paprat
© Pol FernandezDNK T. oblanceolata mjeri preko 106 m duljine, što ga čini višim od Elizabeth Towera u Londonu, gdje se nalazi Big Ben
U novoj studiji objavljenoj u časopisu iScience, istraživači iz Kraljevskih botaničkih vrtova Kew i Instituta Botànic de Barcelona (IBB-CSIC) u Španiji predstavljaju novog rekordera za najveću količinu DNA pohranjene u jezgri bilo kojeg živog organizma na planeti.

Sa više od 100 metara raspletenog DNA, vrsta novokaledonskog vilinskog paprati Tmesipteris oblanceolata otkrivena je da sadrži više od 50 puta više DNA od ljudi i svrgnula je japansku cvjetnu biljnu vrstu Paris japonica, koja je držala ovaj rekord još od 2010. godine.

Osim toga, biljka je postigla tri Guinnessova svjetska rekorda za Najveći genom biljke, Najveći genom i Najveći genom paprati za količinu DNA u jezgri.

T. oblanceolata je rijetka vrsta paprati pronađena na otočkoj državi Novoj Kaledoniji, prekomorskom francuskom teritoriju smještenom u jugozapadnom Pacifiku, oko 1200 kilometara istočno od Australije, i nekim susjednim otocima poput Vanuatua. Rod Tmesipteris je nedovoljno proučena grupa biljaka koja se sastoji od oko 15 vrsta, od kojih većina raste na različitim pacifičkim otocima i Oceaniji.

Do sada, naučnici su samo procijenili veličinu genoma za dvije vrste Tmesipteris — T. tannensis i T. obliqua — obje su pronađene da sadrže gigantske genome, od 73,19 odnosno 147,29 gigabaza parova (Gbp) respektivno.

2023 godine, glavni autori dr. Jaume Pellicer i dr. Oriane Hidalgo, iz IBB-a i nekadašnji RBG Kew, otputovali su na Novu Kaledoniju kako bi prikupili uzorke Tmesipterisa, koji su zatim analizirani kako bi se procijenila veličina njihovih genoma. To je uključivalo izoliranje jezgri tisuća stanica, bojenje ih bojom, a zatim mjerenje koliko boje je vezano za DNA unutar svake jezgre — što više boje, veći genom.

Analiza je otkrila da vrsta T. oblanceolata ima rekordnu veličinu genoma od 160.45 Gbp, što je otprilike 7% veće od genoma P. japonica (148.89 Gbp).

Kada bi se rasplela, DNA iz svake stanice ovog paprata bila bi viša od Elizabeth Towera u Westminsteru, Londonu, visokog 96 metara, doma svjetski poznatog zvona Big Bena. Za usporedbu, ljudski genom sadrži otprilike 3.1 Gbp raspoređenih na 23 kromosoma, a kada se razvuče poput klupka vune, dužina DNA u svakoj stanici mjeri se samo oko 2 metra.
paprat
© Pol FernandezUtvrđeno je da vrsta paprati Tmesipteris oblanceolata iz Nove Kaledonije ima više od 50 puta više DNK u svakoj stanici nego ljudi. Prema novom istraživanju, veličina njegovog genoma je 160,45 parova gigabaza.
Dr. Pellicer, istraživač u evolucijskoj biologiji, kaže: "Tmesipteris je jedinstven i fascinantan mali rod paprati, čiji su preci evoluirali prije otprilike 350 miliona godina — dugo prije nego što su dinosauri stupili na Zemlju — i on se razlikuje po svojoj uglavnom epifitskoj navici [raste uglavnom na deblima i granama drveća] i ograničenoj distribuciji u Oceaniji i nekoliko pacifičkih otoka.

"Dugo smo mislili da će obaranje prethodnog rekorda veličine Paris japonica biti nemoguća misija, ali još jednom su granice biologije nadmašile naše najoptimističnije predikcije.

"Na osnovu naših prethodnih istraživanja, očekivali smo postojanje gigantskih genoma u Tmesipterisu. Međutim, otkrivanje najvećeg genoma od svih nije samo podvig naučnog istraživanja, već rezultat gotovo četrnaestogodišnjeg putovanja u beskonačnu složenost i raznolikost biljnih genoma."

Do sada, naučnici širom svijeta procijenili su veličine genoma više od 20,000 eukariotskih organizama, otkrivajući u procesu širok spektar veličina genoma širom stabla života. Ovi, pak, imaju dubok uticaj ne samo na njihovu anatomiju, budući da veći genomima trebaju veće stanice da bi ih smjestili i duže se repliciraju, već i na to kako funkcionišu, evoluiraju, i gdje i kako žive.

U životinja, neki od najvećih genoma uključuju lungfish (Protopterus aethiopicus) s 129.90 Gbp i Neuse River waterdog (Necturus lewisi) s 117.47 Gbp. U oštrom kontrastu, šest od najvećih poznatih eukariotskih genoma drže biljke, uključujući europsko omoriku (Viscum album) s 100.84 Gbp.

Iznenađujuće, posjedovanje većeg genoma obično nije prednost. U slučaju biljaka, vrste koje posjeduju velike količine DNA ograničene su na spore trajnice, manje su efikasne u fotosintezi (procesu kojim biljke pretvaraju sunčevu energiju u šećere) i zahtijevaju više hranjivih materija (posebno dušika i fosfata) za rast i uspješno konkuriranje s njihovim susjedima s manjim genomima. Zauzvrat, takvi efekti mogu utjecati na sposobnost biljke da se prilagodi klimatskim promjenama i njezin rizik od izumiranja.

Dr. Ilia Leitch, Stariji istraživački vođa — Evolucija karaktera, u RBG Kew, kaže: "Tko bi pomislio da ovaj mali, neupadljivi paprat koji većina ljudi vjerojatno prođe ne primijetivši, može imati svjetski rekord u veličini genoma.

"U poređenju s drugim organizmima, biljke su nevjerojatno raznovrsne kada ih se promatra na razini DNA, i to bi nas trebalo natjerati da razmislimo o njihovoj intrinzičnoj vrijednosti u širem kontekstu globalne bioraznolikosti. Ovo otkriće također postavlja mnoga nova i uzbudljiva pitanja o gornjim granicama onoga što je biološki moguće.