Αυτό το μικρό φυτό έχει το μεγαλύτερο γονιδίωμα στον κόσμο

Ένα μικρό φυτό που μοιάζει με φτέρη και ενδημεί στη Νέα Καληδονία και στο γειτονικό αρχιπέλαγος του Νότιου Ειρηνικού Ωκεανού κρύβει μέσα του κάτι… τεράστιο: το μεγαλύτερο γονιδίωμα που έχει βρεθεί ως σήμερα το οποίο ξεπερνά σε μέγεθος το ανθρώπινο κατά περισσότερες από 50 φορές, σύμφωνα με δημοσίευση στο iScience. Για να εννοήσει κάποιος πόσο μεγάλο είναι το γονιδίωμα του φυτού αυτού, αν «ξεδιπλωθεί» ξεπερνά σε ύψος εκείνο του Αγάλματος της Ελευθερίας!

Νέος «πρωταθλητής» με 160 δισ. βάσεις

Το φυτό με την επιστημονική ονομασία Tmesipteris oblanceolata διαθέτει 160 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων – των δομικών λίθων της έλικας του DNA – και κατέχει πλέον το «ρεκόρ» του μεγαλύτερου γονιδιώματος το οποίο μέχρι πρότινος κατείχε το ανθοφόρο φυτό Paris japonica (149 δισ. βάσεις). Σημειώνεται ότι το μεγαλύτερο γονιδίωμα ζώου με 130 δισ. βάσεις, κατέχει ένα είδος ψαριού (Protopterus aethiopicus) το οποίο απαντάται στην ανατολική και κεντρική Αφρική.

Ο Χαόμε Πελίσερ, εξελικτικός βιολόγος στο Ινστιτούτο Βοτανικής της Βαρκελώνης στην Ισπανία – ο οποίος ήταν εκ των ειδικών που ανακάλυψε και το… ατελείωτο γονιδίωμα του P. japonica – πίστευε ότι δεν θα μπορούσε να εντοπιστεί γονιδίωμα μεγαλύτερο από του P. japonica. «Τα στοιχεία όμως για άλλη μια φορά ξεπέρασαν τις προσδοκίες μας» ανέφερε στον δικτυακό τόπο του περιοδικού «Nature».

Τα βιβλία και η βιβλιοθήκη

Ο νέος «γενωμικός πρωταθλητής» είναι ένα περίεργο είδος φυτού που μοιάζει με φτέρη (fork fern στα αγγλικά). Ο κολοσσιαίος αριθμός ζευγών βάσεων που διαθέτει γεννά ερωτήματα σχετικά με το πώς αυτό το μικρό φυτό διαχειρίζεται το γιγάντιο γενετικό υλικό του. Μόνο ένα μικρό μέρος του DNA αποτελείται από γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες, γεγονός που κάνει την επικεφαλής της νέας μελέτης Ιλια Λιτς, εξελικτική βιολόγο στους Βασιλικούς Βοτανικούς Κήπους του Λονδίνου, να αναρωτιέται πώς οι κυτταρικοί μηχανισμοί του φυτού εντοπίζουν τα τμήματα του γονιδιώματος που κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες μέσα στον «ωκεανό» του τεράστιου DNA του φυτού. «Είναι σαν να ψάχνει κάποιος να βρει λίγα βιβλία τα οποία περιέχουν οδηγίες επιβίωσης σε μια βιβλιοθήκη με εκατομμύρια βιβλία – είναι αδιανόητο» σημείωσε η δρ Λιτς.

Τα ερωτήματα

Γεννάται επίσης το ερώτημα σχετικά με το γιατί και το πώς ένας οργανισμός εξελίχθηκε με τέτοιον τρόπο – ώστε να διαθέτει δηλαδή τόσο πολλά ζεύγη βάσεων. Σε γενικό πλαίσιο τα πολλά ζεύγη βάσεων συνεπάγονται και πολλές απαιτήσεις – μεγαλύτερη ανάγκη για μεταλλικά στοιχεία από τα οποία αποτελείται το DNA καθώς και περισσότερη ενέργεια ώστε να αντιγράφεται το γονιδίωμα με κάθε κυτταρική διαίρεση, ανέφερε η δρ Λιτς. Αν όμως ένας οργανισμός ζει σε ένα σχετικά σταθερό περιβάλλον με μικρό ανταγωνισμό, ίσως το τεράστιο γονιδίωμά του να μην του στοιχίζει ακριβά, προσέθεσε η ερευνήτρια.

Η πιθανή εξήγηση

Αυτό ίσως προσφέρει μια εξήγηση στο γιατί το συγκεκριμένο φυτό έχει ένα τόσο μεγάλο γονιδίωμα: καθώς το μεγάλο γενετικό υλικό του ούτε το επιβάρυνε ούτε το βοήθησε ποτέ ιδιαίτερα σε ό,τι αφορά την επιβίωση και την αναπαραγωγή του, εκείνο συνέχιζε να συσσωρεύει ζεύγη βάσεων για να… περνά την ώρα του.

Οι προκλήσεις της αλληλούχησης και της επεξεργασίας των δεδομένων

Ολα αυτά όμως παραμένουν προς το παρόν υποθέσεις και δεν ξέρουμε πόσο εύκολο είναι να λάβουμε οριστικές απαντήσεις. Το μεγαλύτερο γονιδίωμα που έχει αλληλουχηθεί ως σήμερα ανήκει στο ευρωπαϊκό γκι (Viscum album) το οποίο διαθέτει περίπου 90 δισ. ζεύγη βάσεων. Οι υπάρχουσες τεχνικές ίσως δεν είναι επαρκείς για να επιτύχουν αλληλούχηση ολόκληρου του γονιδιώματος του Tmesipteris oblanceolata. Ακόμη όμως και αν επιτευχθεί η αλληλούχηση, υπάρχει υπολογιστικό πρόβλημα στο να συγκεντρωθούν όλα αυτά τα γενετικά δεδομένα και να συνδυαστούν ώστε να εξαχθεί ένα ασφαλές από βιολογικής απόψεως συμπέρασμα.

Τα οφέλη από την ανάλυση των «γενωμικών γιγάντων»

Είναι όμως σημαντικό να βρεθούν στο μέλλον οι μέθοδοι που θα επιτρέψουν την ανάλυση τεράστιων γονιδιωμάτων. Διότι μια τέτοια ανάλυση θα παράσχει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με το πώς το γονιδίωμα επιδρά στο πού μπορεί να αναπτυχθεί ένας οργανισμός αλλά και στο πόσο ανθεκτικός μπορεί να είναι ενάντια στην κλιματική αλλαγή.

Η «εσωτερική ομορφιά»

Σε κάθε περίπτωση, σύμφωνα με τον δρα Πελίσερ, είναι αξιοσημείωτο ότι ένα μικροσκοπικό φυτό το οποίο οι περισσότεροι άνθρωποι ούτε θα σταματούσαν να κοιτάξουν μπορεί να παρέχει τόσο σημαντικά μαθήματα στην επιστήμη. «Η ομορφιά αυτού του φυτού κρύβεται σίγουρα μέσα του».