Es descobreix en una falguera el genoma més gran del planeta

• Investigadors troben en una planta tropical originària de Nova Caledònia la quantitat rècord d’ADN trobada fins ara en el nucli cel·lular de qualsevol organisme de la Terra.

• Aquesta mida, que és 50 vegades superior al d’un ésser humà, condueix a noves preguntes sobre el volum màxim d’ADN que pot arribar a emmagatzemar-se en les cèl·lules.

Tmesipteris oblanceolata és una espècie rara de falguera que es troba en l’arxipèlag de Nova Caledònia, territori francès d’ultramar situat en el sud-oest del Pacífic, i en algunes de les illes veïnes com Vanuatu. El gènere Tmesipteris, en si mateix, és un grup de plantes poc estudiat que consta d’aproximadament 15 espècies, la majoria de les quals es troben distribuïdes en diverses illes del Pacífic i Oceania. Un gènere únic i fascinant de falgueres, els ancestres de les quals van evolucionar fa uns 350 milions d’anys, molt abans que els dinosaures trepitgessin la terra.

L’any 2023, un grup d’investigadors de l’Institut Botànic de Barcelona (IBB, CSIC-CMCNB) centre dependent del Consell Superior d’Investigacions Científiques, van viatjar a Nova Caledònia per a recol·lectar mostres de Tmesipteris, que van ser posteriorment analitzades per a estimar la grandària dels seus genomes mitjançant la tècnica de la citometria de flux. Les anàlisis van revelar que l’espècie Tmesipteris oblanceolata té una grandària del genoma rècord, de 160,45 gigabases (Gb), que és aproximadament un 7% més gran que la del genoma de Paris japonica (148,89 Gb), una planta endèmica del Japó que mantenia aquest rècord des de 2010.

Si tenim en compte que un parell de bases -la unitat bàsica de l’ADN que consta de dos nucleòtids-, mesura aproximadament 0,34 nanòmetres de longitud, si poguéssim desembolicar tot l’ADN d’una sola cèl·lula d’aquesta falguera seria gairebé igual d’alt que, per exemple, la torre de La Giralda de Sevilla. En comparació, el genoma humà, que conté aproximadament 3,1 Gb distribuïts en 23 cromosomes, té una longitud d’ADN en cada cèl·lula de tan sols aproximadament 2 metres.

Més d’una dècada de recerca sobre la grandària del genoma

Aquest estudi, que acaba de ser publicat en la revista iScience, i ha estat dirigit per investigadors de l’Institut Botànic de Barcelona (IBB, CSIC-CMCNB) amb la participació del Real Jardín Botánico (RJB) del CSIC, Kew Gardens, la Universitat Queen Mary de Londres i l’Herbari de Nova Caledònia, no és fruit de la casualitat ja que, en paraules de Jaume Pellicer, investigador de l’Institut Botànic de Barcelona: “basant-nos en estudis previs, ja anticipàvem l’existència de genomes gegants en Tmesipteris pel que, aquest descobriment, lluny de ser una troballa casual, és el resultat de més d’una dècada de recerca explorant la diversitat de grandàries genòmiques entre les plantes”.

Fins a la data, científics i científiques de tot el món han estudiat la grandària del genoma de gairebé 20.000 organismes eucariotes, “posant de manifest l’existència d’una extraordinària diversitat de grandàries de genomes al llarg de l’arbre de la vida”, afegeix Jaume Pellicer. A més, s’ha observat que aquest caràcter té un impacte, no sols en la seva anatomia, ja que “els genomes més grans necessiten cèl·lules més grans per a albergar-los, sinó també en com funcionen, evolucionen, i on i com viuen”, apunta Oriane Hidalgo, investigadora de l’Institut Botànic de Barcelona.

“Sorprenentment, una grandària genòmica major no es reflecteix necessàriament en un major nombre de gens. Els organismes amb genomes gegants sovint presenten un excés dels anomenats elements transponibles. Aquests elements repetits van ser descrits per la Dra. Barbara McClintock a l’analitzar els cromosomes del blat de moro, descobriment pel qual va rebre el Premi Nobel de Medicina”, remarca la investigadora Ramón y Cajal del CSIC al Real Jardín Botánico de Madrid Lisa Pokorny.

Tenint en compte aquestes observacions, la pregunta que ara es plantegen els investigadors és per què algunes espècies tenen genomes gegants, i si existeix un límit de la quantitat d’ADN que un organisme pot albergar en cada cèl·lula.

“Fins ara, només en un grapat de grups d’animals i vegetals s’han trobat genomes que s’estenen més enllà del rang de 100 Gb. Entre els animals, alguns dels genomes més grans inclouen el del peix pulmonat (Protopterus aethiopicus) amb 129,90 Gb i el del tritó de riu (Necturus lewisi) amb 117,47 Gb. No obstant això, crida l’atenció que sis dels genomes eucariòtics més grans coneguts fins al moment es troben entre les plantes, incloent, per exemple, al vesc europeu (Viscum album) amb 100,84 Gb”, conclou Pol Fernández, investigador en el IBB CSIC-CMCNB.

Article de referència: Pol Fernández, Rémy Amice, David Bruy, Maarten J.M. Christenhusz, Ilia J. Leitch, Andrew L. Leitch, Lisa Pokorny, Oriane Hidalgo and Jaume Pellicer. A 160 Gbp fork fern genome shatters size record for eukaryotes. iScience, 2024. DOI: 10.1016/j.isci.2024.109889