کشف بزرگترین ژنوم روی زمین در داخل یک گیاه

نام سرخس کوچک و به ظاهر کم اهمیتی که در جزیره ای دورافتاده در اقیانوس آرام رشد می کند، روز جمعه در کتاب رکوردهای جهانی گینس ثبت شد. این سرخس دارای بزرگترین ژنوم در بین تمام موجودات زنده روی زمین است.

سرخس کالدونیای جدید (نام علمی Tmesipteris oblanceolata) در هسته هر یک از سلول های خود DNA دارد که پنجاه برابر بیشتر از DNA موجود در سلول های انسانی است. این کشف در مجله iScience منتشر شده است.

اگر DNA سلول های این سرخس (که تنها کسری از میلی متر ضخامت دارد) را باز کنیم، طول آن به 106 متر می رسد. به عبارت دیگر طول این مولکول 10 متر از برج ساعت بیگ بن لندن بیشتر است.

طول هر DNA با واحد “جفت باز” (bp) اندازه گیری می شود. DNA سرخس کالدونیای جدید 160 جفت گیگا باز (Gbp) طول دارد. برای مقایسه، DNA انسان تنها 3.1 گیگابایت طول دارد و اگر آن را باز کنیم، طول آن دو متر خواهد بود.

این سرخس فقط در جزیره کالدونیای جدید زندگی می کند. سرزمینی از فرانسه در اقیانوس آرام که اخیراً دچار آشفتگی سیاسی شده است. طول سرخس کالدونیای جدید به 5 تا 10 سانتی متر می رسد و عنوان “بزرگترین ژنوم” را در کتاب رکوردهای جهانی گینس به خود اختصاص داده است.

معایب داشتن ژنوم های بسیار بزرگ

رکورد قبلی برای بزرگترین ژنوم نیز متعلق به یک گیاه بود: یک گل پاریس ژاپنیکا (Paris japonica) DNA 150 گیگابیت طول دارد. محققان از کشف ژنوم بزرگتر در سرخس شگفت زده شدند.

طولانی ترین ژنومی که تاکنون در حیوانات کشف شده است نیز متعلق به ماهی های مرمری است که اندازه آنها تا 130 گیگابایت می رسد.

از طرف دیگر گیاهان می توانند ژنوم بسیار کوتاهی داشته باشند. به عنوان مثال، ژنوم گیاهان گوشتخوار Genelisia aurea (Genlisea aurea) فقط 0.06 گیگابیت بر ثانیه است.

در داخل هر سلول DNA وجود دارد که مانند یک دستورالعمل است که به ارگانیسم ها می گوید چگونه زندگی کنند و زنده بمانند. از این نظر وجود ژنوم های غول پیکر یک نقطه ضعف به نظر می رسد.

هرچه DNA یک ارگانیسم بزرگتر باشد، سلول ها باید بزرگتر باشند تا آن را در خود جای دهند. برای گیاهان، سلول های بزرگتر به این معنی است که حفره های برگ نیز بزرگتر می شوند. این امر رشد گیاه را کند می کند.

علاوه بر این، هر چه DNA طولانی تر باشد، کپی برداری از آن دشوارتر است و توانایی یک موجود برای تکثیر و تولید مثل کمتر می شود. در واقع گیاهان با ژنوم بزرگتر گیاهان همیشه سبز با سرعت رشد بسیار پایین هستند.

این گیاهان نمی توانند به راحتی با شرایط نامطلوب سازگار شوند یا در تعارضات بین گونه ای پیروز شوند. به عبارت دیگر، اندازه ژنوم تعیین می کند که گیاه چقدر می تواند از تغییرات آب و هوایی، تغییر کاربری طبیعی زمین و سایر چالش های زیست محیطی جان سالم به در ببرد.

دانشمندان نمی دانند چرا DNA برخی از حیوانات اینقدر قوی می شود. اما به نظر می‌رسد که بخش‌های بسیار بزرگی از این ژنوم‌های بزرگ عملکرد خاصی در حیوانات ندارند. آنها این قطعات را “DNA ناخواسته” می نامند.

تاکنون دانشمندان ژنوم حدود 20000 موجود زنده را اندازه گیری کرده اند. این تعداد در مقایسه با تنوع گونه های موجود بسیار کم است. بنابراین آنها انتظار دارند در آینده ژنوم های بزرگتری را کشف کنند. با این حال، آنها معتقدند که باید یک محدودیت طبیعی برای اندازه ژنوم وجود داشته باشد.