Геномные соревнования

У американского чешуйчатника самый большой геном среди животных

Американский чешуйчатник относится к двоякодышащим рыбам, у которых есть и жабры, и лёгкие, одно или два. Это довольно древняя группа, и считается, что они более всего похожи на тех рыб, которые когда-то начали осваивать сушу. Их геном представляет особый интерес в свете эволюции наземных позвоночных и позвоночных вообще. В статье в Nature описаны результаты секвенирования геномов американского чешуйчатника и ещё двух двоякодышащих – бурого протоптера из Африки и рогозуба из Австралии. В геноме чешуйчатника насчитали 91 млрд генетических букв: в два раза больше, чем у бурого протоптера и рогозуба, и в тридцать раз больше, чем у человека. При этом кодирующих последовательностей в геноме чешуйчатника около 20 тыс., что вполне сравнимо с человеческим геномом (у человека число генов, то есть ДНК-последовательностей, которые кодируют что-то полезное, по разным оценкам составляет от 20 до 25 тыс.). Остальная часть генома приходится на некодирующую, «мусорную» ДНК, в которой чрезвычайно много мобильных генетических элементов, или транспозонов: у чешуйчатника на транспозоны приходится 90% генома, тогда как у человека – всего 40%.

Транспозонами называют особые последовательности ДНК, которые могут самостоятельно копировать себя в новые участки генома. По какой-то причине чешуйчатник утратил молекулярные инструменты, которые подавляют активность транспозонов. Плодящиеся мобильные генетические элементы могут выйти боком, если попадут в важный ген: от такой мутации ген может просто отключиться. Тем не менее, с чешуйчатником ничего страшного не произошло, по крайней мере, пока.

Со своим 91 миллиардом американский чешуйчатник становится животным с самым большим геномом. Однако совсем недавно мы писали про папоротник Tmesipteris oblanceolate с геномом в 160 млрд генетических букв – самым большим среди живых существ. И в связи с этим папоротником мы упоминали о мраморном протоптере – у него в геноме около 130 млрд пар букв. Почему тогда про чешуйчатника говорят, что его геном самый большой среди животных? Дело в том, что геном чешуйчатника секвенировали, то есть читали буква за буквой, а размер генома мраморного протоптера высчитывали по молекулярной массе. Если мы знаем, сколько весит ДНК в клеточном ядре, можно рассчитать, сколько в ней азотистых оснований, хотя такая оценка будет не совсем точной. Так что звание чемпиона по геному зависит от того, как этот геном оценивать. Кстати, если рассматривать только прочитанные-просеквенированные геномы, то и среди растений самый большой геном будет не у того папоротника, а у омелы белой, у которой букв почти столько же, сколько у рыбы чешуйчатника – 90 млрд.