Podivná stromová kapradina má překvapivě obrovský genom


Kapradiny jsou zvláštní. Jsou zelené a listnaté jako jiné lesní rostliny, ale rozmnožují se spíše jako houby – uvolňují mraky spór. Mnoho druhů nevyžaduje partnera k oplodnění, na rozdíl od většiny jejich semenných sestřenic. Nedávné studie odhadují, že kapradiny se oddělily od semenných rostlin asi před 400 miliony let.

A genomy kapradin jsou neuvěřitelně velké. Navzdory jedinečné fyziologii kapradin a jejich vztahu k semenným rostlinám však byly tyto podivné genomy výzkumníky do značné míry opomíjeny. Až donedávna byly plně sekvenovány pouze dva (relativně malé) genomy kapradin ve srovnání s více než 200 genomy kvetoucích rostlin. Nyní byl úspěšně sekvenován první úplný genom stromové kapradiny – genom kapradiny létajícího pavouka – což naznačuje, jak tyto zvláštní rostliny nashromáždily tak obrovskou sadu genů.

“Pokud chcete porozumět původu semen nebo květů, kapradiny jsou velmi důležité srovnání,” říká Fay-Wei Li, bioložka kapradin z Boyce Thompson Institute na Cornell University a spoluautorka nové studie, publikované v Přírodní rostliny. “Ale opravdu chci vědět, proč jsou genomy kapradin tak zatraceně velké.”

Liův tým zjistil, že kapradina ve tvaru palmy má více než šest miliard párů bází DNA, což je o miliardu více, než je průměrný genom pro kvetoucí rostliny (pro srovnání, lidé mají asi tři miliardy párů). Nová analýza naznačuje, že před více než 100 miliony let předek této kapradiny zduplikoval celý svůj genom – chyba replikace, která je u rostlin běžná, říká Li.

Není však jasné, proč by si stromové kapradiny uchovávaly tolik genetického materiálu; většina kvetoucích rostlin se po duplikacích vrací do štíhlejších genomů. Tento druh může hromadit chromozomy, říká Li: „Říkám tomu hypotéza Marie Kondo. Chromozomy vyvolávají radost u kapradin, ale ne u semenných rostlin.“ U rostlin, které se množí nepohlavně, říká, může velký genom přidat příležitosti k prospěšným mutacím, které se vyskytnou, zatímco se vyrovnává s těmi nežádoucími. Kapradiny jsou také dlouhověké, takže se vyvíjejí pomaleji, což mohlo přispět k zachovanému genetickému materiálu.

Pomocí plně sekvenovaného genomu vědci také zjistili, které geny vytvářejí neobvyklý kmen podobný kmenu kapradiny – cenný pohled na to, jak se klíčové rysy vyvíjely u stonkových rostlin, říká Jan de Vries, rostlinný evoluční biolog na univerzitě v Göttingenu v Německu. nezapojený do studie. „Evoluce je kutil. Osvětlení toho, jaké funkční molekulární programy se vyvinuly, nám říká, co je biologicky možné a kde jsou omezení,“ říká. “Pomocí těchto znalostí se můžeme začít vrtat pro syntetické biologické účely.”

Leave a Comment

Your email address will not be published.