Das größte Genom aller Tiere stammt von einem Lungenfisch aus Südamerika

Ein südamerikanischer Lungenfisch ist ein außergewöhnliches Lebewesen – Es handelt sich gewissermaßen um ein lebendes Fossil. Als Bewohner langsam fließender, stehender Gewässer in Brasilien, Argentinien, Peru, Kolumbien, Venezuela, Französisch-Guayana und Paraguay ist er der nächste lebende Verwandte der ersten Landwirbeltiere und ähnelt stark seinen Urvorfahren, die mehr als 400 Millionen Menschen zurückdatieren Jahre. Jahre.

Diese Süßwasserart, die Das Paradox der LepidoseEs gibt noch einen weiteren Unterschied: das größte Genom (die gesamte genetische Information eines Organismus) aller Tiere auf der Erde. Wissenschaftler haben sein Genom sequenziert und herausgefunden, dass es etwa 30-mal so groß ist wie das menschliche Genom.

Das Maß für die Genomgröße ist die Anzahl der Basenpaare, der Grundeinheiten der DNA (bekannt durch die Buchstaben A, T, C und G, entsprechend den Molekülen Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin), die im Zellkern vorhanden sind. Körper. Würde man es wie ein Wollknäuel ausdehnen, würde die Länge der DNA in jeder Zelle dieses Lungenfisches fast 60 Meter betragen. Das menschliche Genom wäre nur zwei Meter lang.

„Unsere Analyse ergab, dass das südamerikanische Lungenfischgenom in den letzten 100 Millionen Jahren dramatisch gewachsen ist und alle zehn Millionen Jahre das Äquivalent eines menschlichen Genoms hinzugefügt hat“, sagte der Evolutionsbiologe Igor Schneider von der State University aus Louisiana (USA). die Autoren der Studie, die in der dieswöchigen Ausgabe von veröffentlicht wurde Magazin Natur.

Tatsächlich seien 18 der 19 Chromosomen des südamerikanischen Lungenfisches – die fadenförmigen Strukturen, die die genomischen Informationen eines Organismus tragen – einzeln größer als das gesamte menschliche Genom, fügte er hinzu. Igor Schneider.

Obwohl sie riesig sind, gibt es Pflanzen, deren Genom größer ist. Der aktuelle Rekordhalter ist eine Art Fötus, der Tmesipteris oblanceolataexistiert im französischen Überseegebiet Neukaledonien im Pazifischen Ozean. Sein Genom ist mehr als 50-mal so groß wie das menschliche Genom.

Bisher war das größte bekannte Tiergenom das eines anderen Fisches mit Lunge, des australischen Lungenfisches. Neoceratodus forsteri. Das Genom südamerikanischer Lungenfische ist mehr als doppelt so groß. Die anderen vier Lungenfischarten der Welt leben in Afrika, ebenfalls mit großen Genomen.

Das Genom von Lungenfischen besteht größtenteils aus sich wiederholenden Elementen – etwa 90 % des Genoms. Die Forscher sagen, dass die Massenausweitung des Genoms bei Lungenfischen offenbar mit der Verringerung eines Mechanismus bei diesen Arten zusammenhängt, der diese genomische Wiederholung außerordentlich unterdrückt.

„Die Größe tierischer Genome variiert stark, aber die Bedeutung und Ursachen der Variation der Genomgröße bleiben unklar. Unsere Studie verbessert unser Verständnis der Biologie und Genomstruktur, indem sie die Mechanismen identifiziert, die die Genomgröße steuern und die Chromosomenstabilität aufrechterhalten„angegeben Igor Schneider.

O von Lepidose das Paradoxon es erreicht eine Länge von etwa 1,25 Metern. Während andere Fische zum Atmen auf Kiemen angewiesen sind, verfügt dieser Fisch auch über ein Paar lungenähnlicher Organe. Es lebt in sumpfigen, sauerstoffarmen Umgebungen in den Einzugsgebieten des Amazonas und des Paraná-Paraguay-Flusses und ergänzt den aus dem Wasser gewonnenen Sauerstoff durch das Einatmen von Sauerstoff aus der Luft.

Der Übergang vom Wasser zum Land

Lungenfische tauchten erstmals im Devon auf, das vor mehr als 400 Millionen Jahren begann. In der Devon-Zeit ereignete sich einer der wichtigsten Momente in der Geschichte des Lebens auf der Erde. – Als sich Fische mit muskulösen Lungen und Flossen zu den ersten Tetrapoden entwickelten, den viergliedrigen Landwirbeltieren, zu denen heute Amphibien, Reptilien, Vögel und Säugetiere gehören.

Da die Vorläufer der heutigen Lungenfische Vorfahren der Tetrapoden waren, könnten ihre Genome Aufschluss darüber geben, wie Wirbeltiere vor langer Zeit Merkmale wie Gliedmaßen entwickelten, die das Leben an Land ermöglichten.

Forscher haben beispielsweise gezeigt, dass die genetische Maschinerie, die die Aktivität der sogenannten „Sonic Hedgehog” (Psst)das wichtige Schritte während der Embryonalentwicklung regelt, regelte wahrscheinlich die Bildung des knöchernen Äquivalents der Finger in der Flosse von Lungenfischen. Diese Strukturen auf der Flosse von Lungenfischen entwickelten sich schließlich zu Fingern und Zehen Tetrapoden.

„Die Vorfahren der Tetrapoden eroberten die Erde mit Gliedmaßen, die sich aus Flossen entwickelten, und atmeten Luft durch die Lunge. Diese Merkmale stammen wahrscheinlich aus der Zeit vor der Kolonisierung der Kontinente. Nur durch die Untersuchung der Biologie überlebender Lungenfischlinien können wir die genomischen Grundlagen und molekularen Entwicklungsmechanismen untersuchen, die den Übergang von Wasser zu Land von Wirbeltieren erleichterten.„disse Igor Schneider.