测序的最大动物基因组——只有1条染色体相当于整个人类基因组的大小

测序的最大动物基因组——只有1条染色体相当于整个人类基因组的大小

在所有受试动物中,南美肺鱼拥有最大的基因组。(图片来源:uux.cn/Katherine Seghers/路易斯安那州立大学)

(神秘的地球uux.cn)据美国生活科学网站(Tia Ghose):科学家们已经对已知最大的动物基因组进行了测序,它比人类基因组大30倍。

该基因组属于南美肺鱼(Lepidosiren paradoxa),这是一种原始的呼吸空气的鱼,它使用奇怪的四肢状鳍从水中“跳”到陆地上。研究人员发现,在过去1亿年的进化史上,这种鱼的DNA密码急剧膨胀,每1000万年积累相当于一个人类基因组。

这些发现可能会揭示基因组如何在生命树中扩展。

肺鱼有时被称为“活化石”,因为它们已经存在了数亿年。它们被认为是与第一个四足动物关系最密切的物种,四足动物是所有脊椎动物的祖先。据《科学》报道,这些祖先可能在大约3.7亿年前的泥盆纪时期(4.19亿至3.59亿年前)长出四肢并爬上陆地。

此前,科学家们对其他肺鱼物种的基因组进行了测序,包括澳大利亚肺鱼(Neoceratodus forsteri)。接下来是非洲肺鱼(Protopterus annectens)和(L.paradoxa),它们的基因组是其他大陆呼吸空气的近亲的两倍。

该团队于8月14日在《自然》杂志上描述了南美肺鱼基因组。事实证明,这些呼吸空气的鱼的基因组中携带了高达910亿个碱基对或字母的DNA。

这足以填满10万本书。然而,研究发现,实际上只有2万个基因编码蛋白质,这意味着其余的可能大多是垃圾。超过90%的遗传物质是由转座因子(TE)或从基因组其他地方复制的高度重复的“跳跃”基因组成的。

科学家们还确定了为什么肺鱼基因组在过去1亿年里如此急剧地扩张。事实证明,南美肺鱼具有抑制TE的关键基因,而TE可能是很久以前从病毒中遗传来的。

携带如此多的基因包袱可能会有问题。

康斯坦茨大学的进化生物学家Axel Meyer告诉《科学》杂志:“这对动物来说一定是一笔巨大的成本。这种肺鱼的19条染色体中,除了一条外,其余都是整个人类基因组的大小,因此复制DNA需要大量的能量。”。包裹它的细胞核和细胞必须更大。"

另一方面,Meyer说,当动物需要适应不断变化的环境时,额外的DNA可以派上用场。这是因为TE可以增加或减少基因的表达,从而实现更快速的适应。

虽然肺鱼可能保持着已知最大动物基因组的记录,但它并不包含最大的基因组。这一荣誉属于一种奇怪的蕨类植物,它的基因组中有1600亿个字母,是人类细胞中发现的字母的50多倍。

这种特殊的肺鱼可能不会长期保持最大动物基因组的记录。奥地利因斯布鲁克大学的进化生物学家Claus Peter Stelzer没有参与这项研究,他告诉《科学》杂志,大理石纹肺鱼(Protopterus aethiopicus)的基因组可能比这只大50%。当然,在确认之前,该物种需要对其基因组进行测序。




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