Tiny Fern contient le plus grand génome de tous les organismes sur Terre

le Tmesipteris oblancéolata Fern établit un nouveau record pour le plus grand génome, affectant la croissance des plantes et les connaissances en matière d’adaptation.

• Fougère de Nouvelle-Calédonie Classer Il a remporté 3 titres Guinness World Records ; Le plus grand génome végétal, le plus grand génome de fougère et le plus grand génome quantitatif de fougère ADN Dans le noyau
• étiré, Tmesipteris oblancéolata Le génome est plus grand que Big Ben à Londres
• La découverte soulève de nouvelles questions sur la quantité d’ADN pouvant être stockée dans les cellules
• L’étude aidera les scientifiques à comprendre comment la taille du génome affecte les espèces face à la perte de biodiversité et au changement climatique.

Le génome bat des records

Un nouveau record a été découvert pour la plus grande quantité d’ADN stockée dans le noyau de tous les organismes vivants de la planète. Les détails ont été présentés dans une nouvelle étude publiée dans la revue iScience le 31 mai par des chercheurs des Jardins Botaniques Royaux de Kew et de l’Institut Botanique de Barcelone (IBB-CSIC) en Espagne.

La fougère épineuse de Nouvelle-Calédonie Tmesipteris oblancolata, qui contient plus de 100 mètres d’ADN non assemblé, contient 50 fois plus d’ADN que l’humain et a détrôné l’espèce de plante à fleurs japonaise Paris japonica, qui conservait ce record depuis 2010. De plus, la plante a obtenu trois titres Guinness World Records pour le plus grand génome végétal, le plus grand génome et le plus grand génome de fougère pour la quantité d’ADN dans le noyau.

Tmesipteris oblancolata possède le plus grand génome, offrant de nouvelles perspectives sur l’évolution des plantes et les défis auxquels elles sont confrontées, a révélé une étude. Crédit : Q

Habitats naturels des fougères et méthodologie d’étude

T. oblancéolata Il s’agit d’un type rare de fougère que l’on trouve sur l’île de Nouvelle-Calédonie, un territoire français d’outre-mer situé dans le sud-ouest de l’océan Pacifique, à environ 750 milles à l’est de l’Australie, et sur certaines îles voisines comme Vanuatu. Le genre Tmesipteris est un groupe de plantes peu étudié composé d’environ 15 espèces, dont la plupart se trouvent dans diverses îles du Pacifique et en Océanie.

Jusqu’à présent, les scientifiques ont estimé la taille du génome de seulement deux espèces de Tmesipteris : T. tanensis Et T. oblique – Les deux ont des génomes gigantesques, respectivement de 73,19 et 147,29 paires de gigabase.

En 2023, les auteurs principaux, le Dr Jaume Pellicer et le Dr Orianne Hidalgo, de l’IBB et anciennement de RBG Kew, se sont rendus en Nouvelle-Calédonie pour collecter des échantillons de Tmesipteris, qui ont ensuite été analysés pour estimer la taille de leur génome. Cela impliquait d’isoler les noyaux de milliers de cellules, de les colorer avec un colorant, puis de mesurer la quantité de colorant qui se liait à l’ADN dans chaque noyau. Plus le nombre de colorants était élevé, plus le génome était grand.

Principaux résultats et comparaisons

L’analyse a révélé le type T. oblancéolata Pour une taille standard du génome de 160,45 Go, soit environ sept pour cent de plus que la taille du génome P. japonica (148,89 Go).

Une fois découvert, l’ADN de chaque cellule de cette fougère sera plus haut que la tour Elizabeth de Westminster, à Londres, qui mesure 96 mètres de haut et abrite la célèbre cloche de Big Ben. À titre de comparaison, le génome humain contient environ 3,1 gigaoctets répartis sur 23 chromosomes, et lorsqu’il est tendu comme une pelote de ficelle, l’ADN de chaque cellule ne mesure qu’environ 2 mètres de long.

Effets de la taille du génome sur la biologie végétale

« Tmesipteris est un petit genre de fougère unique et fascinant, dont les ancêtres ont évolué il y a environ 350 millions d’années – bien avant que les dinosaures ne mettent le pied sur Terre – et sont essentiellement de nature épiphyte », explique le Dr Pellicer, biologiste évolutionniste. [it grows mainly on the trunks and branches of trees] Répartition limitée en Océanie et dans plusieurs îles du Pacifique. Pendant longtemps, nous avons pensé que battre le précédent record de taille du Paris japonica serait une tâche impossible, mais une fois de plus, les limites de la biologie ont dépassé nos attentes les plus optimistes.

« Sur la base de nos recherches précédentes, nous nous attendions à ce que des génomes géants existent chez Tmesipteris. Cependant, la découverte du plus grand génome jamais réalisé n’est pas seulement une réussite de l’exploration scientifique, mais le résultat d’un voyage de près de quatorze ans dans l’infinie complexité et diversité. des génomes végétaux. »

À ce jour, les scientifiques du monde entier ont estimé la taille du génome de plus de 20 000 organismes eucaryotes, révélant ainsi une large gamme de tailles de génome à travers l’arbre de vie. Il a été constaté que ceux-ci ont à leur tour un impact profond non seulement sur leur anatomie, car les génomes plus grands ont besoin de cellules plus grandes pour les héberger et mettent plus de temps à se reproduire, mais également sur leur fonctionnement et leur développement, ainsi que sur l’endroit et la manière dont ils vivent.

Chez les animaux, certains des plus grands génomes comprennent le poumon marbré (Protopterus aethiopicus) à 129,90 Go et le chien d’eau de la Neuse (Necturus lewisi) à 117,47 Go. À l’opposé, six des plus grands génomes eucaryotes connus sont détenus par des plantes, dont le gui européen de 100,84 Go (album Viscus).

Étonnamment, avoir un génome plus grand n’est généralement pas un avantage. Dans le cas des plantes, les espèces possédant de grandes quantités d’ADN se limitent à être des plantes vivaces à croissance lente et sont moins efficaces pour produire de l’ADN. Photosynthèse (le processus par lequel les plantes convertissent l’énergie solaire en sucres) et ont besoin de plus de nutriments (en particulier de l’azote et du phosphate) pour croître et rivaliser avec leurs voisins dotés de génomes plus petits. Ces effets pourraient à leur tour affecter la capacité de la plante à s’adapter au changement climatique et son risque d’extinction.

Réflexions sur la diversité du génome et recherches futures

« Qui aurait pensé que cette petite plante sans prétention, devant laquelle la plupart des gens passeraient probablement sans avertissement, pourrait détenir un record mondial de taille du génome », déclare le Dr Elijah Leach, chercheur principal au Département d’évolution de la personnalité de RBG Kew. Les plantes sont incroyablement diverses au niveau de l’ADN, et cela devrait nous inciter à réfléchir à leur valeur intrinsèque dans le cadre plus large de la biodiversité mondiale. Cette découverte soulève également de nombreuses questions nouvelles et passionnantes sur les limites supérieures de ce qui est, nous l’espérons. , biologiquement possible Pour résoudre ces mystères un jour.

« La croyance selon laquelle cette fougère d’apparence bénigne contient 50 fois plus d’ADN que celui des humains est un rappel humiliant qu’il y a encore beaucoup de choses que nous ignorons sur le règne végétal et que les détenteurs de records ne sont pas toujours « les plus voyants à l’extérieur ».

Référence : « Le génome de la fougère épineuse de 160 Go bat le record de taille des eucaryotes » par Paul Fernandez, Remy Ames, David Broy, Martin J. M. Christenhuis et Elijah J. Leach et Andrew L. Leach, Lisa Pokorny, Oriani Hidalgo et Jaume Pellicer, 31 mai 2024, iScience.
est ce que je: 10.1016/j.isci.2024.109889

L’étude, qui a déterminé la taille du génome de Tmesipteris oblancolata, a été réalisée par une équipe internationale de chercheurs des Jardins botaniques royaux de Kew, de l’Université Queen Mary de Londres, de l’Herbier de Nouvelle-Calédonie et du Conseil espagnol de la recherche (CSIC).