تفوّق نبات صغير متواضع يشبه السرخس (الخنشار أو الديشار) على المادة الوراثية أو الجينوم البشري بأكثر من 50 مرة، حيث اكتشف الباحثون أنه يحتوي على أكبر جينوم تم اكتشافه على الإطلاق.
مليارات من الجينوم
يحتوي النبات Tmesipteris oblanceolata على 160 مليار زوج قاعدي، وهي الوحدات التي تشكل شريطًا من الحمض النووي، وهذا يزيد بمقدار 11 مليارًا عن صاحب الرقم القياسي السابق، وهو النبات المزهر باريس جابونيكا Paris japonica، و30 مليارًا أكثر من السمكة الرئوية الرخامية Protopterus aethiopicus، التي تمتلك أكبر جينوم حيواني. تم نشر النتائج بتاريخ 31 أيار/مايو في iScience.
وكان جاومي بيليسر، المؤلف المشارك في الدراسة، وعالم الأحياء التطوري في معهد برشلونة للنباتات في إسبانيا، والذي شارك أيضًا في اكتشاف الجينوم العملاق لـ P. japonica، يعتقد أن الاكتشاف السابق كان قريبًا من الحد الأقصى لحجم الجينوم، ويقول: "لكن الأدلة تجاوزت توقعاتنا مرة أخرى".
عمالقة الجينوم
إن بطل الجينوم في العالم، والذي موطنه الأصلي كاليدونيا الجديدة والأرخبيلات المجاورة في جنوب المحيط الهادئ، هو نوع من النباتات يسمى السرخس الشوكي، يثير العدد الهائل من الأزواج الأساسية تساؤلات حول كيفية إدارة هذا النبات لمادته الوراثية، تتكون نسبة صغيرة فقط من الحمض النووي من جينات ترميز البروتين، مما دفع إيليا ليتش Ilia Leitch، المؤلف المشارك في الدراسة، وعالم الأحياء التطوري في الحدائق النباتية الملكية بلندن، كيو، إلى التساؤل عن كيفية وصول الآلات الخلوية للنبات إلى تلك الأجزاء من الجينوم "بين هذا الكم الهائل من الجينات، وفي مستنقع الحمض النووي هذا، إنه مثل محاولة العثور على عدد قليل من الكتب التي تحتوي على تعليمات حول كيفية البقاء في مكتبة تضم ملايين الكتب – إنه أمر مثير للسخرية".
هناك أيضًا سؤال حول كيف ولماذا تطور الكائن الحي ليحتوي على العديد من الأزواج الأساسية، بشكل عام، يؤدي وجود المزيد من الأزواج الأساسية إلى زيادة الطلب على المعادن التي يتكون منها الحمض النووي وعلى الطاقة اللازمة لتكرار الجينوم مع كل انقسام للخلية، كما يقول ليتش، ولكن إذا كان الكائن الحي يعيش في بيئة مستقرة نسبيًا مع القليل من المنافسة، فقد لا يكون الجينوم العملاق ذا تكلفة عالية، كما تضيف.
يمكن أن يساعد ذلك في تقديم تفسير - على الرغم من أنه ممل إلى حد ما - للجينوم الكبير للسرخس الشوكي: قد لا يكون ضارًا أو مفيدًا بشكل خاص لقدرة النبات على البقاء والتكاثر، لذلك استمر السرخس الشوكي في تجميع أزواج قاعدية بمرور الوقت تقول جولي بلومايرت، عالمة الجينوم في المعهد النيوزيلندي لأبحاث النبات والأغذية في نيلسون.
في الوقت الحالي، لا يمكن للباحثين سوى التكهن بإجابات هذه الأسئلة. أكبر جينوم يتم تسلسله وتجميعه ينتمي إلى الهدال الأوروبي Viscum، مع حوالي 90 مليار زوج أساسي. قد لا تكون التقنيات الحديثة كافية لفعل الشيء نفسه بالنسبة لجينوم نبات السرخس الشوكي: فحتى لو تم تسلسلها، لا يزال هناك تحدي حسابي يتمثل في أخذ البيانات و"جمعها معًا بطريقة تعكس ما يحدث من الناحية البيولوجية"، كما تقول ليتش.
وتضيف قائلة إن العثور على طرق لتحليل الجينومات الهائلة يمكن أن يؤدي إلى رؤى مهمة حول كيفية تأثير حجم الجينوم على المكان الذي يمكن أن تنمو فيه الكائنات الحية، وكيف تكون قادرة على الازدهار في بيئاتها، وقدرتها على الصمود في وجه تغير المناخ، بغض النظر عن تسلسل الحمض النووي الخاص بها. يقول بيليسر إنه من اللافت للنظر أن نبتة صغيرة غير مزهرة "لا يكلف معظم الناس أنفسهم عناء التوقف والنظر إليها" يمكن أن تقدم مثل هذه الدروس المهمة. "جمال النبات في الداخل."
الصورة الرئيسية هي للنوع النادر Tmesipteris oblanceolata وهو نوع من نبات السرخس الشوكي، وهي نباتات تفتقر إلى الجذور الحقيقية والأوراق الحقيقية. مصدر الصورة: بول فرنانديز
رابط الدراسة: https://doi.org/10.1038/d41586-024-01567-7
