蕴藏大秘密的小蕨类植物被载入吉尼斯世界纪录
倒披针叶木蕨 是一种鲜为人知的叉蕨，产于南太平洋法国领土新喀里多尼亚。这种不起眼的植物只有 4 到 6 英寸高，但从某种特定意义上来说，却是世界上最了不起的生物。 “你会走过它。你甚至可能在不知情的情况下踩到它，”英国皇家植物园邱园的植物进化生物学家兼高级研究负责人伊利亚·莱奇 (Ilia Leitch) 说。“但它里面隐藏着一个巨大的秘密。” 最近， 倒披针叶铁杉 进入 吉尼斯世界纪录 此前，一组科学家发现，这种细长的蕨类植物拥有已知生物中最大的基因组。其每个细胞的细胞核中都塞满了 1604.5 亿个碱基对——也就是植物 DNA 旋转双螺旋结构中的 1604.5 亿个横档。 倒披针叶铁杉 比加州红杉拥有更多的基因（长绿红杉）或巨大的蓝鲸（鲸鳖）它的 DNA 比 一个聪明人，是第一个弄清楚 DNA 是什么的物种。研究结果 发布 在iScience杂志上。 基因组包含指导生物体生长发育所需的所有信息。但生命不会像宜家或乐高组装手册那样以整齐、步骤越多越复杂的方式来提供指令——因此，娇小的蕨类植物拥有巨大的遗传密码。 加州理工学院生物学家艾略特·迈耶罗维茨 (Elliot Meyerowitz) 表示，测量基因组大小“并不是衡量基因组复杂性或编码能力的方法”，但他并未参与这项研究。 大多数植物和动物细胞携带的遗传物质中，只有极小的一部分真正包含如何制造构成生物的构件的直接指令。不到 2% 的人类基因组实际上编码蛋白质。对于叉蕨，研究小组估计其基因组中只有不到 1% 的基因组编码蛋白质。 其余部分被称为非编码 DNA。了解这些非编码遗传物质的作用以及细胞为何携带它们是进化生物学中最大的问题之一。 半个世纪前， 科学家驳斥 这些非编码物质被称为“垃圾DNA”，这一术语现在被认为“反映了我们的无知”，莱奇说。 她说，这并不意味着它什么也不做。我们只是还不了解它所做的一切。 倒披针叶铁杉 蕨类植物生长在纠结的树枝和落叶之中。 （詹姆斯·佩利瑟） 近年来，研究人员发现，操纵或删除部分非编码序列会影响基因表达。这表明，至少部分此类物质在“开启”和“关闭”基因的过程中发挥着作用，“就像管弦乐队的指挥，指挥谁进来，谁应该在这里安静”，莱奇说。 这种复杂的基因表达编排使我们人类自身以及整个生物界获得了令人难以置信的多样性。 “了解这些基因组如何运作和构造代表着该研究领域的终极里程碑，”佩利瑟在一封电子邮件中写道。“但就目前而言，这就像试图阅读一本说明书，却不知道第一页在哪里！” 一位研究人员在新喀里多尼亚寻找叉蕨。 （奥里安·伊达尔戈） “即使它不是最大的，也非常接近了，”莱奇在谈到叉蕨基因组时说道。“拥有如此多的 […]
新喀里多尼亚的蕨类植物拥有世界上最大的基因组
基因组大小的衡量标准是生物体细胞核中碱基对的数量，碱基对是 DNA 的基本单位。如果像拉长一团纱线一样，这种蕨类植物每个细胞中的 DNA 长度将达到近 350 英尺（106 米），比纽约的自由女神像、伦敦大本钟的钟楼或印度的泰姬陵还要高。而人类基因组的长度仅为 6-1/2 英尺（2 米）。 这种蕨类植物主要生长在新喀里多尼亚的地面上或倒下的树干上，新喀里多尼亚位于澳大利亚以东约 750 英里（1,200 公里）处，以及瓦努阿图等邻近岛屿上。 “我们可以告诉你，这种植物并不十分显眼。它是一种小型植物，通常高 10-15 厘米（4-6 英寸），对于那些不专门寻找它的人来说，很容易被忽视，”巴塞罗那植物研究所 (IBB) 的进化生物学家 Jaume Pellicer 说道，他是周五在 iScience 杂志上发表的研究报告的共同主要作者。 研究中使用的标本是去年在新喀里多尼亚大地岛采集的。它的叶状结构不是真正的叶子，而是扁平的茎。它属于一个蕨类植物家族，其进化谱系在大约 3.5 亿年前与其他蕨类植物分离，大约比恐龙出现早 1.2 亿年。 较大的基因组并不被认为是有益的。 佩利瑟说：“我们认为，Tmesipteris oblanceolata 拥有如此大的基因组并不是因为它有任何进化优势，而仅仅是因为，由于某种我们尚不清楚的原因，随着时间的推移，它无法有效地去除无功能或冗余的 DNA 序列。” DNA 携带着生物体的遗传信息，由两条相连的链组成，它们相互缠绕，形成双螺旋结构，看上去像一架扭曲的梯子。碱基对构成了梯子的横档。 多重后果 基因组大小有多种影响。例如，基因组越大，需要更多资源进行 DNA 复制、修复和转录——这是细胞用来制造生物体运作所需蛋白质的过程。 IBB 进化生物学家、该研究的共同主要作者 Oriane Hidalgo 表示：“这种需求的增加会给植物的能量和营养资源带来压力，而这些资源原本可以用于生长、繁殖和应激反应。” 基因组越大，就需要更大的细胞来容纳它们，复制 DNA 的时间也越长，从而减缓了支撑生长的细胞分裂。伊达尔戈说，这可能会降低植物物种争夺光、水和养分的能力，使其在生态上受到更多限制。 科学家们一直想知道为什么有些生物拥有较大的基因组，而有些生物却没有。 “这确实是一个令人费解的问题。但可以确定的是，基因组大小和生物体复杂性之间没有关系，”植物遗传学家、伦敦皇家植物园丘园研究合著者伊利亚·莱奇 (Ilia Leitch) […]