En un nuevo estudio publicado en la revista iScience , investigadores del Real Jardín Botánico de Kew y del Institut Botànic de Barcelona (IBB-CSIC) en España presentan un nuevo récord por la mayor cantidad de ADN almacenado en el núcleo de cualquier ser vivo. organismo en el planeta.
por el Real Jardín Botánico de Kew
Con más de 100 metros de ADN desentrañado, se descubrió que la especie de helecho tenedor de Nueva Caledonia, Tmesipteris oblanceolata, contenía más de 50 veces más ADN que los humanos y ha destronado a la especie de planta con flores japonesa Paris japonica, que ostentaba este récord desde 2010.
Además, la planta ha conseguido tres títulos Guinness World Records por el genoma vegetal más grande, el genoma más grande y el genoma de helecho más grande por la cantidad de ADN en el núcleo.
T. oblanceolata es una especie rara de helecho que se encuentra en la nación insular de Nueva Caledonia, un territorio francés de ultramar situado en el suroeste del Pacífico, a unas 750 millas al este de Australia, y en algunas de las islas vecinas como Vanuatu. El género Tmesipteris es un grupo de plantas poco estudiado que consta de unas 15 especies, la mayoría de las cuales se encuentran en diversas islas del Pacífico y Oceanía.
Hasta ahora, los científicos sólo han estimado el tamaño de los genomas de dos especies de Tmesipteris: T. tannensis y T. obliqua, los cuales contenían genomas gigantescos, con 73,19 y 147,29 pares de gigabases (Gbp), respectivamente.
En 2023, los autores principales, el Dr. Jaume Pellicer y la Dra. Oriane Hidalgo, del IBB y anteriormente del RBG Kew, viajaron a Nueva Caledonia para recolectar muestras de Tmesipteris, que luego se analizaron para estimar el tamaño de sus genomas. Esto implicó aislar los núcleos de miles de células, teñirlos con un tinte y luego medir cuánto tinte se había unido al ADN dentro de cada núcleo: cuanto más tinte, más grande era el genoma.
El análisis reveló que la especie T. oblanceolata tiene un tamaño de genoma récord de 160,45 Gbp, aproximadamente un 7% más grande que el de P. japonica (148,89 Gbp).
Cuando se desentrañe, el ADN de cada célula de este helecho sería más alto que la Torre Elizabeth en Westminster, Londres, que tiene 96 metros de altura y alberga la mundialmente famosa campana del Big Ben. A modo de comparación, el genoma humano contiene alrededor de 3,1 Gbp distribuidos en 23 cromosomas y, cuando se estira como un ovillo de hilo, la longitud del ADN en cada célula sólo mide unos 2 m.
El Dr. Pellicer, investigador en biología evolutiva , dice: «Tmesipteris es un pequeño género único y fascinante de helechos, cuyos antepasados evolucionaron hace unos 350 millones de años, mucho antes de que los dinosaurios pisaran la Tierra, y se distingue por su hábito principalmente epífito. [crece principalmente en los troncos y ramas de los árboles] y distribución restringida en Oceanía y varias islas del Pacífico.
«Durante mucho tiempo pensamos que batir el anterior récord de tamaño de Paris japonica iba a ser una misión imposible, pero una vez más, los límites de la biología han superado nuestras predicciones más optimistas.
«Basándonos en nuestras investigaciones anteriores, anticipamos la existencia de genomas gigantes en Tmesipteris. Dicho esto, descubrir el genoma más grande de todos ellos no es sólo una hazaña de exploración científica, sino el resultado de un viaje de casi catorce años hacia la complejidad ilimitada y diversidad de genomas de plantas».
Hasta la fecha, científicos de todo el mundo han estimado los tamaños del genoma de más de 20.000 organismos eucariotas , revelando en el proceso una amplia gama de tamaños de genomas en todo el árbol de la vida. Se ha descubierto que estos, a su vez, tienen un profundo impacto no sólo en su anatomía, ya que los genomas más grandes necesitan células más grandes para albergarlos y tardan más en replicarse, sino también en cómo funcionan, evolucionan y dónde y cómo viven.
En animales, algunos de los genomas más grandes incluyen el pez pulmonado jaspeado (Protopterus aethiopicus) con 129,90 Gbp y el perro de agua del río Neuse (Necturus lewisi) con 117,47 Gbp. En marcado contraste, seis de los genomas eucariotas más grandes conocidos están en manos de plantas, incluido el muérdago europeo (Viscum album) con 100,84 Gbp.
Sorprendentemente, tener un genoma más grande no suele ser una ventaja. En el caso de las plantas, las especies que poseen grandes cantidades de ADN se limitan a ser plantas perennes de crecimiento lento, son menos eficientes en la fotosíntesis (el proceso mediante el cual las plantas convierten la energía del sol en azúcares) y requieren más nutrientes (especialmente nitrógeno y fosfatos) para crecer. y competir exitosamente con sus vecinos con genoma más pequeño. A su vez, dichos efectos pueden influir en la capacidad de una planta para adaptarse al cambio climático y su riesgo de extinción.
La Dra. Ilia Leitch, líder principal de investigación sobre evolución del carácter en RBG Kew, dice: «¿Quién hubiera pensado que esta planta diminuta y sencilla, por la que la mayoría de la gente probablemente pasaría sin previo aviso, podría tener un récord mundial en tamaño de genoma?
«En comparación con otros organismos, las plantas son increíblemente diversas cuando se las considera a nivel de ADN, y eso debería hacernos detenernos a pensar en su valor intrínseco en el panorama más amplio de la biodiversidad global. Este descubrimiento también plantea muchas preguntas nuevas y emocionantes sobre los límites superiores. de lo que es biológicamente posible y esperamos resolver estos misterios algún día».
Adam Millward, editor en jefe de Guinness World Records, dice: «Pensar que este helecho de aspecto inocuo cuenta con 50 veces más ADN que los humanos es un humilde recordatorio de que todavía hay mucho sobre el reino vegetal que no conocemos, y que los poseedores de récords No siempre somos los más llamativos por fuera».
Más información: Oriane Hidalgo y Jaume Pellicer et al, Un genoma de helecho tenedor de 160 Gbp rompe el récord de tamaño para eucariotas. iCiencia (2024). DOI: 10.1016/j.isci.2024.109889
