بزرگ‌ترین ژنوم روی زمین درون یک گیاه کشف شد

نام یک سرخس کوچک و ظاهراً بی‌اهمیت که در یکی از جزایر دورافتاده اقیانوس آرام رشد می‌کند، روزجمعه وارد کتاب رکوردهای گینس شد. این سرخس بزرگترین ژنوم را در میان تمام ارگانیسم‌های روی زمین دارد.

سرخس جزیره کالدونیای نو (با نام علمی Tmesipteris oblanceolata) در هسته هرکدام از سلول‌های خود یک DNA دارد که پنجاه برابر طولانی‌تر از DNA داخل سلول‌های انسان است. این کشف در ژورنال iScience منتشر شده است.

اگر DNA سلول‌های این سرخس را (که فقط کسری از یک میلی‌متر ضخامت دارد) باز کنیم، طول آن به ۱۰۶ متر می‌رسد. به عبارت دیگر، طول این مولکول ۱۰ متر از برج ساعت بیگ بن در لندن بیشتر است.

طول هر DNA را با واحد «جفت پایه» (bp) می‌سنجند. طول DNA سرخس کالدونیای نو ۱۶۰ گیگا جفت پایه (Gbp) است. برای مقایسه، DNA انسان تنها 3.1Gbp طول دارد و اگر آن را باز کنیم، اندازه‌اش به دو متر خواهد رسید.

این سرخس فقط در جزیره کالدونیای نو زندگی می‌کند؛ یکی از قلمروهای فرانسه در اقیانوس آرام که اخیراً دچار ناآرامی‌های سیاسی نیز شده است. سرخس کالدونیای نو حداکثر پنج تا ۱۰ سانتی‌متر قد می‌کشد و مؤسسه رکوردهای جهانی گینس عنوان «بزرگترین ژنوم» را به آن اعطا کرده است.

معایب داشتن ژنوم‌های بسیار بزرگ

رکورد قبلی بزرگترین ژنوم نیز متعلق به یک گیاه بود: گُل پاریس ژاپونیکا (Paris japonica) یک DNA با طول 150Gbp دارد. پژوهشگران از کشف یک ژنوم بزرگتر در یک سرخس غافلگیر شده‌اند.

طولانی‌ترین ژنوم کشف‌شده در حیوانات نیز متعلق به شُش‌ماهی مرمری است که اندازه‌اش به 130Gbp می‌رسد.

از طرف دیگر، گیاهان می‌توانند ژنوم‌هایی بسیار کوتاه داشته باشند. برای مثال، ژنوم گیاه گوشت‌خوار جنلیسئا آئورئا (Genlisea aurea) فقط 0.06Gbp است.

درون هر سلول، یک DNA وجود دارد که مانند یک کتاب راهنما به ارگانیسم‌ها می‌گوید چگونه زندگی کنند و بقا بیابند. از این لحاظ، داشتن ژنوم‌های غول‌پیکر یک ایراد به‌نظر می‌رسد.

هرچقدر که DNA یک جاندار بزرگتر باشد، سلول‌ها باید بزرگتر باشند تا آن را درون خود جا دهند. برای گیاهان، سلول‌های بزرگ به این معنی است که حفره‌های برگ‌ها نیز بزرگتر می‌شوند. این باعث می‌شود سرعت رشد گیاه کاهش یابد.

به‌علاوه، هرچقدر DNA طولانی‌تر باشد، ساخت یک کپی از آن دشوارتر خواهد بود و توانایی تکثیر ارگانیسم و تولیدمثل آن کاهش می‌یابد. درواقع گیاهانی که بزرگترین ژنوم‌ها دارند، گیاهانی همیشه سبز و با سرعت رشد بسیار کم هستند.

این گیاهان نمی‌توانند به‌سادگی با شرایط نامطلوب سازگار شوند یا در تنازع بین گونه‌ها پیروز گردند. به عبارت دیگر، اندازه ژنوم تعیین می‌کند که یک گیاه تا چه اندازه می‌تواند در برابر تغییر اقلیم، تغییر کاربری زمین‌های طبیعی، و دیگر چالش‌های محیط‌زیستی دوام آورد.

دانشمندان نمی‌دانند چرا DNA برخی از جانوران این‌قدر بزرگ می‌شود. اما به‌نظر می‌رسد که بخش‌های بسیار بزرگی از این ژنوم‌های بزرگ در جانوران کارایی خاصی ندارند. آن‌ها به این بخش‌ها «DNA زباله» می‌گویند.

دانشمندان تا امروز ژنوم حدوداً ۲۰٬۰۰۰ ارگانیسم را اندازه‌گیری کرده‌اند. این عدد نسبت به تنوع گونه‌های موجود بسیار کوچک است؛ پس انتظار دارند که در آینده ژنوم‌های بزرگتری کشف شود. با این حال آن‌ها عقیده دارند که باید یک مرز طبیعی برای اندازه ژنوم وجود داشته باشد.