Tiny Fern contiene el genoma más grande de cualquier organismo en la Tierra

el Tmesipteris oblanceolata Fern establece un nuevo récord para el genoma más grande, lo que afecta el crecimiento de las plantas y los conocimientos sobre adaptación.

• Helecho de Nueva Caledonia Clasificar Ganó 3 títulos de Guinness World Records; El genoma de planta más grande, el genoma de helecho más grande y el genoma de helecho cuantitativo más grande ADN en el núcleo
• estirado, Tmesipteris oblanceolata El genoma es más alto que el Big Ben de Londres
• El descubrimiento plantea nuevas preguntas sobre cuánto ADN se puede almacenar en las células
• El estudio ayudará a los científicos a comprender cómo el tamaño del genoma afecta a las especies ante la pérdida de biodiversidad y el cambio climático.

El genoma bate récords

Se ha descubierto un nuevo récord para la mayor cantidad de ADN almacenado en el núcleo de cualquier organismo vivo del planeta. Los detalles se presentaron en un nuevo estudio publicado en la revista iCiencia el 31 de mayo por investigadores del Real Jardín Botánico de Kew y del Instituto Botánico de Barcelona (IBB-CSIC) en España.

Se ha descubierto que la especie de helecho espinoso de Nueva Caledonia, Tmesipteris oblanceolata, que contiene más de 100 metros de ADN sin ensamblar, contiene 50 veces más ADN que el humano, y ha destronado a la especie japonesa de plantas con flores Paris japonica, que conservaba este récord desde 2010. Además, la planta ha conseguido tres títulos de Guinness World Records por el genoma vegetal más grande, el genoma más grande y el genoma de helecho más grande por la cantidad de ADN en el núcleo.

Tmesipteris oblanceolata tiene el genoma más grande, lo que ofrece nuevas perspectivas sobre la evolución de las plantas y los desafíos que enfrenta, según revela un estudio. Crédito: Q

Hábitats naturales de helechos y metodología de estudio.

T.oblanceolata Es un tipo raro de helecho que se encuentra en la isla de Nueva Caledonia, un territorio francés de ultramar situado en el suroeste del Océano Pacífico, a unas 750 millas al este de Australia, y en algunas islas vecinas como Vanuatu. El género Tmesipteris es un grupo de plantas poco estudiado que consta de unas 15 especies, la mayoría de las cuales se encuentran en diversas islas del Pacífico y Oceanía.

Hasta ahora, los científicos han estimado el tamaño del genoma de sólo dos especies de Tmesipteris: T. tanensis Y T. oblicuo – Se descubrió que ambos tenían genomas gigantes, con 73,19 y 147,29 pares de gigabases, respectivamente.

En 2023, los autores principales, el doctor Jaume Pellicer y la doctora Orianne Hidalgo, del IBB y anteriormente en RBG Kew, viajaron a Nueva Caledonia para recolectar muestras de Tmesipteris, que luego se analizaron para estimar el tamaño de sus genomas. Esto implicó aislar los núcleos de miles de células, teñirlos con un tinte y luego medir la cantidad de tinte que se unía al ADN dentro de cada núcleo. Cuanto mayor era la cantidad de tinte, más grande era el genoma.

Principales resultados y comparaciones.

El análisis reveló el tipo T.oblanceolata Para un tamaño de genoma estándar de 160,45 Gb, que es aproximadamente un siete por ciento más grande que el tamaño del genoma P. japonica (148,89 GB).

Cuando se descubra, el ADN de cada célula de este helecho será más alto que la Torre Elizabeth en Westminster, Londres, que tiene 96 metros de altura y alberga la mundialmente famosa campana del Big Ben. A modo de comparación, el genoma humano contiene alrededor de 3,1 gigabytes repartidos en 23 cromosomas y, cuando se estira como una bola de hilo, el ADN de cada célula mide sólo unos 2 metros de largo.

Efectos del tamaño del genoma en la biología vegetal.

“Tmesipteris es un pequeño género de helechos único y fascinante, cuyos antepasados ​​evolucionaron hace unos 350 millones de años (mucho antes de que los dinosaurios pisaran la Tierra) y son esencialmente de naturaleza epífita”, dice el Dr. Pellicer, biólogo evolutivo. [it grows mainly on the trunks and branches of trees] Distribución limitada en Oceanía y varias islas del Pacífico. Durante mucho tiempo pensamos que batir el anterior récord de tamaño de Paris japonica sería una tarea imposible, pero una vez más, los límites de la biología han superado nuestras expectativas más optimistas.

“Basándonos en nuestras investigaciones anteriores, esperábamos que existieran genomas gigantes en Tmesipteris. Sin embargo, el descubrimiento del genoma más grande jamás creado no es sólo un logro de la exploración científica, sino el resultado de un viaje de casi catorce años hacia la infinita complejidad y diversidad. de genomas de plantas.”

Hasta la fecha, científicos de todo el mundo han estimado el tamaño del genoma de más de 20.000 organismos eucariotas, revelando en el proceso una amplia gama de tamaños de genoma en todo el árbol de la vida. A su vez, se ha descubierto que estos tienen un profundo impacto no sólo en su anatomía, ya que los genomas más grandes necesitan células más grandes para albergarlos y tardan más en reproducirse, sino también en cómo funcionan y se desarrollan, y dónde y cómo viven.

En los animales, algunos de los genomas más grandes incluyen el pez pulmonado jaspeado (Protópterus aethiopicus) en 129,90 GB y el perro acuático del río Neuse (Necturus lewisi) en 117,47 GB. En marcado contraste, seis de los genomas eucariotas más grandes conocidos están en manos de plantas, incluido el muérdago europeo (Viscus album), de 100,84 Gb.

Sorprendentemente, tener un genoma más grande no suele ser una ventaja. En el caso de las plantas, las especies con grandes cantidades de ADN se limitan a ser plantas perennes de crecimiento lento y son menos eficientes en la producción de ADN. Fotosíntesis (el proceso mediante el cual las plantas convierten la energía del sol en azúcares) y requieren más nutrientes (particularmente nitrógeno y fosfato) para crecer y competir exitosamente con vecinos con genomas más pequeños. A su vez, estos efectos pueden afectar la capacidad de la planta para adaptarse al cambio climático y su riesgo de extinción.

Reflexiones sobre la diversidad del genoma y las investigaciones futuras.

“¿Quién hubiera pensado que esta pequeña y sencilla planta, que la mayoría de la gente probablemente pasaría por alto sin previo aviso, podría tener un récord mundial de tamaño del genoma”, dice el Dr. Elijah Leach, investigador principal del Departamento de Evolución de la Personalidad del RBG Kew. Las plantas son increíblemente diversas cuando se las considera a nivel de ADN, y esto debería darnos una pausa para pensar en su valor intrínseco en el panorama más amplio de la biodiversidad global. Este descubrimiento también plantea muchas preguntas nuevas y apasionantes sobre los límites superiores de lo que es, esperamos. , biológicamente posible resolver estos misterios algún día.

“La creencia de que este helecho de aspecto benigno contiene 50 veces más ADN que los humanos es un humilde recordatorio de que todavía hay mucho que no sabemos sobre el reino vegetal, y que los poseedores de récords no siempre son “los más llamativos por fuera”.

Referencia: “El genoma del helecho espinoso de 160 GB bate el récord de tamaño de eucariotas” por Paul Fernández, Remy Ames, David Broy, Martin J. M. Christenhuis y Elijah J. Leach y Andrew L. Leach, Lisa Pokorny, Oriani Hidalgo y Jaume Pellicer, 31 de mayo de 2024, iCiencia.
doi: 10.1016/j.isci.2024.109889

El estudio, que ha determinado el tamaño del genoma de Tmesipteris oblanceolata, ha sido realizado por un equipo internacional de investigadores del Real Jardín Botánico de Kew, la Universidad Queen Mary de Londres, el Herbario de Nueva Caledonia y el Consejo Científico Español (CSIC).