Южноамериканская двоякодышащая рыба (Лепидосирен парадокс) имеет самый большой известный геном в животном мире — 91 миллиард пар оснований ДНК.
Ученые секвенировали самый большой на сегодняшний день геном животного — и он принадлежит угреподобной рыбе, которая дышит воздухом. Геном южноамериканской двоякодышащей рыбы (Лепидосирен парадокс) лидирует по числу пар оснований ДНК — 91 миллиард, согласно исследованию, опубликованному на прошлой неделе в журнале Природа.
«Это настоящая загадка, как эти рыбы способны выдерживать такой большой геном», — говорит соавтор исследования Аксель Мейер, биолог из Университета Констанца в Германии. Новый УченыйМайкл Ле Пейдж.
Двоякодышащие рыбы интересуют исследователей, поскольку они являются ближайшими ныне живущими родственниками первых четвероногих существ, которые являются предками всех позвоночных. Эти ранние четвероногие эволюционировали, чтобы покинуть воду и жить на суше в девонский период, между 419 миллионами и 359 миллионами лет назад. Среди рыб двоякодышащие рыбы являются ближайшими родственниками человека.
Ранее многие из тех же исследователей расшифровали геном австралийской двоякодышащей рыбы в 2021 году. В то время он считался самым большим геномом любого животного, когда-либо секвенированного, с 43 миллиардами пар оснований. Южноамериканская двоякодышащая рыба теперь превосходит австралийскую двоякодышащую рыбу, имея геном более чем в два раза больше. И она даже затмевает человеческий геном, который имеет менее трех миллиардов пар оснований. «18 из 19 хромосом южноамериканской двоякодышащей рыбы по отдельности больше, чем весь человеческий геном», — говорит Мейер в заявлении.
Почему геном двоякодышащей рыбы такой громоздкий? Исследователи говорят, что это в основном «мусорная ДНК», которая не служит особой цели. Она происходит из последовательностей ДНК, называемых автономными транспозонами, также известными как «прыгающие гены», которые могут копировать себя и менять положение в геноме с течением времени, заставляя его расширяться, пишет Имма Перфетто для Космос.
Эти гены также распространены у людей, но наш вид имеет встроенные механизмы для их контроля. Между тем, южноамериканская двоякодышащая рыба имеет гораздо более слабый контроль. Таким образом, геном этого вида расширяется быстрее, чем у любого известного существа, и он неуклюжий. За каждые десять миллионов лет своей эволюции геном двоякодышащей рыбы увеличивался на размер всего генома человека.
Несмотря на такой быстрый рост, ДНК двоякодышащей рыбы стабильна. И при правильных обстоятельствах эти прыгающие гены могут помочь рыбе адаптироваться к изменяющимся условиям и окружающей среде, сообщает Элизабет Пенниси для НаукаГеном, хранящий беспорядочные данные, может также способствовать эволюции новых генов.
Сравнивая геномы видов двоякодышащих рыб, команда также обнаружила ключи к эволюции четвероногих позвоночных. Например, австралийская двоякодышащая рыба все еще имеет плавники, похожие на конечности, которые позволили ее ранним родственникам перейти на сушу из воды. Однако плавники африканских и южноамериканских двоякодышащих рыб регрессировали до тонких, нитевидных нитей за последние 100 миллионов лет. Они обнаружили, что ген, называемый Соник ёжик—названный в честь персонажа видеоигры и отвечающий за формирование пальцев у четвероногих существ, — не активен у африканских и южноамериканских двоякодышащих рыб, сообщает Ars TechnicaДжон Тиммер. Обнаружение общих черт среди ныне живущих видов двоякодышащих рыб может подсказать, какие черты могли быть общими для них с первым предком четвероногих.
«Только изучая биологию сохранившихся линий двоякодышащих рыб, мы можем исследовать геномную основу и молекулярные механизмы развития, которые способствовали переходу позвоночных из воды на сушу», — говорится в заявлении соавтора исследования Игоря Шнайдера, биолога из Университета штата Луизиана.
В то время как южноамериканская двоякодышащая рыба царит на вершине, как имеющая самый большой геном в животном мире, другие организмы, такие как растения, могут иметь еще большие геномы. Маленький папоротник, называемый новокаледонским вилочным папоротником (Tmesipteris oblanceolata) В его ДНК содержится 160 миллиардов пар оснований, что делает его обладателем самого большого известного генома на Земле.
«Но для животных», — говорит Мейер, Наука«Я был бы удивлен, если бы геном был больше».
