Αυτό το ψάρι-ζωντανό απολίθωμα έχει το μεγαλύτερο γονιδίωμα στο ζωικό βασίλειο

Η «λεπιδοσειρήνα η παράδοξη», ένα ψάρι-ζωντανό απολίθωμα που ανέπτυξε πνεύμονες για να μπορεί να αναπνέει αέρα και να επιζεί στους βάλτους της Νότιας Αμερικής, είναι ο πλησιέστερος ζωντανός συγγενής των πρώτων σπονδυλωτών ζώων που βγήκαν στην ξηρά πριν από 400 και πλέον εκατομμύρια χρόνια.

Το ψάρι του γλυκού νερού, με την ονομασία Lepidosiren paradoxa, κερδίζει τώρα μια ακόμα διάκριση: έχει το μεγαλύτερο γονιδίωμα στο ζωικό βασίλειο, 30 φορές μεγαλύτερο από το ανθρώπινο.

Το DNA της λεπιδοσειρήνας περιέχει 91 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων. Αν κανείς το ξετύλιγε, θα είχε συνολικό μήκος 60 μέτρα, ενώ το ανθρώπινο μόλις που θα έφτανε τα 2.

Το L.paradoxa, με  μέγιστο μήκος γύρω στα 125 εκατοστά, ανήκει στην υφομοταξία των δίπνοων ιχθύων, η οποία περιλαμβάνει συνολικά 6 είδη που αναπνέουν με πνεύμονες.

Οι δίπνοοι ιχθύες πρωτοεμφανίστηκαν τη Δεβόνια Περίοδο, όταν τα σπονδυλόζωα βγήκαν στην ξηρά

«Η ανάλυσή μας αποκάλυψε ότι το γονιδίωμα του δίπνοου της Νότιας Αμερικής πήρε γιγάντιες διαστάσεις τα τελευταία 100 εκατομμύρια χρόνια, προσθέτοντας το ισοδύναμο ενός ανθρώπινου γονιδιώματος κάθε 10 εκατομμύρια χρόνια» δήλωσε ο εξελικτικός βιολόγος Άιγκορ Σνάιντερ του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Λουιζιάνα, μέλος της ομάδας που υπογράφει την ανακάλυψη στο περιοδικό Nature.

Μάλιστα, τα 18 από τα 19 χρωμοσώματα του παράξενου ψαριού είναι από μόνα τους μεγαλύτερα από ό,τι ολόκληρο το ανθρώπινο γονιδίωμα.

Αντίγραφα

Παρόλα αυτά, το DNA της λεπιδοσειρήνας περιέχει περίπου τον ίδιο αριθμό γονιδίων με το ανθρώπινο, περίπου 20.000. Το υπόλοιπο δεν κωδικοποιεί πρωτεΐνες και αποτελείται κυρίως από «μεταθετά στοιχεία», αλληλουχίες που δημιουργούν αντίγραφα του εαυτού τους και τις εισάγουν σε άλλες θέσεις.

Οι αλληλουχίες αυτές αντιστοιχούν στο 90% του γονιδιώματος του ψαριού, συγκριτικά με 40% στο ανθρώπινο DNA. Το αυξημένο ποσοστό φαίνεται ότι οφείλεται σε απώλεια ενός μηχανισμού που εμποδίζει την αντιγραφή των μεταθετών στοιχείων.

«Τα γονιδιώματα των ζώων διαφέρουν πολή σε μέγεθος, όμως η σημασία και οι αιτίες της ποικιλίας στο μέγεθος του γονιδιώματος παραμένουν ασαφής» επισήμανε ο Σνάιντερ. «Η μελέτη μας προσφέρει νέα στοιχεία για τη βιολογία και τη δομή του γονιδιώματος αναγνωρίζοντας μηχανισμούς που ελέγχουν το μέγεθος του γονιδιώματος ενώ παράλληλα διατηρούν τη χρωμοσωμική σταθερότητα.

Από τη θάλασσα στη στεριά

Οι δίπνοοι ιχθύες πρωτοεμφανίστηκαν τη Δεβόνια Περίοδο (420-359 εκατ. χρόνια πριν), μια από τις σημαντικότερες περιόδους στην ιστορία της Γης, όταν ψάρια που διέθεταν πνεύμονες και μυώδη πτερύγια βγήκαν για πρώτη φορά στην ξηρά και μετεξελίχθηκαν σε τετράποδα ζώα: αμφίβια, ερπετά, πτηνά και θηλαστικά.

Η μελέτη των «πρωτόγονων» δίπνοων ιχθύων θα μπορούσε επομένως να προσφέρει νέες πληροφορίες για αυτή τη διαδικασία.

Όπως είπε ο Σνάιντερ, «οι πρόγονοι των τετραπόδων κατέκτησαν την ξηρά με άκρα που προέκυψαν από πτερύγια και ανέπνεαν αέρα με πνεύμονες. Τα χαρακτηριστικά αυτά πιθανότατα εμφανίστηκαν πριν από τον αποικισμό της ξηράς. Μόνο η μελέτη της βιολογίας των δίπνοων που επιζούν μέχρι σήμερα μπορούμε να διερευνήσουμε τη γονιδιακή βάση και τους αναπτυξιακούς μηχανισμούς που επέτρεψαν τη μετάβαση των σπονδυλοζώων από το νερό στην ξηρά».

Το γονιδίωμα της λεπιδοσειρήνας είναι το μεγαλύτερο στο ζωικό βασίλειο, όχι όμως το μεγαλύτερο γενικά.

Ο τίτλος απονεμήθηκε πρόσφατα σε ένα μικρό φυτό της Καλιδονίας του οποίου το γονιδίωμα περιλαμβάνει 160 δισ. ζεύγη βάσεων και είναι 50 φορές μεγαλύτερο από το ανθρώπινο.