Într-un nou studiu publicat în jurnalul iScience, cercetătorii de la Royal Botanic Gardens, Kew și Institut Botànic de Barcelona (IBB-CSIC) din Spania prezintă nou record pentru cea mai mare cantitate de ADN stocată în nucleul oricărui organism de pe planeta noastră.
Având o lungime mai mare de 100 de metri a ADN-ului desfășurat, s-a descoperit că specia de ferigă Tmesipteris oblanceolata din Noua Caledonie conține de peste 50 de ori mai mult ADN decât oamenii și a detronat specia de plante cu flori japoneze Paris japonica, care deținea acest record din 2010. T. oblanceolata este o specie rară de ferigă care crește pe insula Noua Caledonie, un teritoriu francez de peste mări situat în Pacificul de Sud-Vest. Genul Tmesipteris este un grup de plante puțin studiat, constând din aproximativ 15 specii, dintre care majoritatea se găsesc într-o serie de insule din Pacific și Oceania.
Până acum, oamenii de știință au estimat doar dimensiunea genomului pentru două specii de Tmesipteris—T. tannensis și T. obliqua — ambele s-au descoperit că conțin genomuri gigantice, de 73,19 și, respectiv, 147,29 perechi de gigabaze (Gbp). În 2023, autorii principali ai studiului amintit, Dr. Jaume Pellicer și Dr. Oriane Hidalgo, au călătorit în Noua Caledonie pentru a colecta mostre de Tmesipteris, care au fost apoi analizate pentru a estima dimensiunea genomului lor. Aceasta a implicat izolarea nucleelor a mii de celule, colorarea lor cu un colorant și apoi măsurarea cât de mult colorant s-a legat de ADN-ul din fiecare nucleu – cu cât mai mult colorant, cu atât genomul este mai mare. Analiza a arătat că specia T. oblanceolata are o dimensiune record a genomului, care este format din 160,45 Gbp, care este cu aproximativ 7% mai mare decât cea a P. japonica (148,89 Gbp).
Dacă ar fi desfășurat, ADN-ul din fiecare celulă a acestei ferigi ar fi mai înalt decât Turnul Elizabeth din Westminster, Londra, care are 96 de metri înălțime și găzduiește faimosul clopot Big Ben. Pentru comparație, genomul uman conține aproximativ 3,1 Gbp distribuite pe 23 de cromozomi și atunci când este desfășurat, lungimea ADN-ului din fiecare celulă măsoară doar aproximativ 2 m.
Dr. Pellicer arăta că: „Tmesipteris este un mic gen unic și fascinant de ferigi, ai cărui strămoși au evoluat cu aproximativ 350 de milioane de ani în urmă – cu mult înainte ca dinozaurii să apară pe Pământ – și se distinge prin obiceiul său epifitic. [crește în principal pe trunchiuri și ramuri ale copacilor] și o răspândire limitată în Oceania și mai multe insule din Pacific. De mult timp, ne-am gândit că doborârea recordului de mărime anterior al Paris japonica va fi o misiune imposibilă, dar încă o dată, limitele biologiei au depășit cele mai optimiste predicții ale noastre. Pe baza cercetărilor noastre anterioare, am anticipat existența unor genomuri gigantice în Tmesipteris. Acestea fiind spuse, descoperirea celui mai mare genom dintre ele nu este doar un succes știnnțific, ci rezultatul unei călătorii de aproape paisprezece ani în complexitatea uriață și diversitatea genomului plantelor”.
Până în prezent, oamenii de știință au estimat dimensiunile genomului a peste 20.000 de organisme eucariote, dezvăluind în acest proces o gamă largă de dimensiuni ale genomului din arborele vieții. Acestea, la rândul lor, s-au dovedit a avea un impact profund nu numai asupra anatomiei lor, deoarece genomurile mai mari au nevoie de celule mai mari pentru a le găzdui și durează mai mult pentru a se replica, dar și modul în care funcționează, evoluează și unde și cum trăiesc. La animale, unele dintre cele mai mari genomuri includ peștele cu plămâni (Protopterus aethiopicus) la 129,90 Gbp și câinele de apă din râul Neuse (Necturus lewisi) la 117,47 Gbp. În schimb, șase dintre cele mai mari genomi eucariote cunoscute sunt deținute de plante, inclusiv vâscul european (Viscum album) la 100,84 Gbp. În mod surprinzător, a avea un genom mai mare nu este de obicei un avantaj. În cazul plantelor, speciile care posedă cantități mari de ADN sunt limitate la a fi plante perene cu creștere lentă, sunt mai puțin eficiente la fotosinteză (procesul prin care plantele transformă energia solară în zaharuri) și necesită mai mulți nutrienți (în special azot și fosfați) pentru a crește. și să concureze cu succes cu vecinii lor cu genom mai mici. La rândul lor, astfel de efecte pot influența capacitatea unei plante de a se adapta la schimbările climatice și riscul lor de dispariție.
Dr. Ilia Leitch, coautor al studiul preciza că: „Cine s-ar fi gândit că această plantă minusculă și modestă pe lângă care majoritatea oamenilor ar trece probabil fără să o bage de seamă, ar putea avea un record mondial în ceea ce privește dimensiunea genomului? În comparație cu alte organisme, plantele sunt incredibil de diverse când sunt privite la nivel de ADN și asta ar trebui să ne facă să ne gândim la valoarea lor intrinsecă în imaginea mai largă a biodiversității globale. Această descoperire ridică, de asemenea, multe întrebări noi și interesante despre limitele superioare. a ceea ce este posibil din punct de vedere biologic și sperăm să rezolvăm aceste mistere într-o zi.”
