910億，美洲肺魚擁有最大基因組

在南美洲發(fā)現(xiàn)的一種肺魚是迄今測序的擁有最大基因組的動物。8月14日，一項(xiàng)發(fā)表于《自然》的研究顯示，美洲肺魚的DNA包含了驚人的910億個化學(xué)堿基，是人類基因組的30倍。然而，這910億個堿基只包含與人類相同數(shù)量的基因——大約2萬個，其余都是非編碼的，甚至可能是“垃圾”DNA。此外，通過將美洲肺魚基因組與其他肺魚的基因組進(jìn)行比較，研究人員確定，美洲肺魚每1 000萬年向其DNA中添加相當(dāng)于人類基因組的基因組。

肺魚有時(shí)被稱為“活化石”，是一種呼吸空氣的總鰭魚類，與所有脊椎動物最古老的共同祖先最為相似。自2018年以來，德國維爾茨堡大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家Axel Meyer、Manfred Schartl和同事一直致力于破譯來自三大洲的肺魚基因組，以更好地了解脊椎動物的進(jìn)化。

他們首先對澳大利亞肺魚的鰭骨進(jìn)行了測序，這些鰭骨與人類四肢及其他陸地動物的鰭骨相似。然后他們轉(zhuǎn)向非洲肺魚，它的鰭骨數(shù)量大大減少了。接著他們研究了美洲肺魚，它的鰭也變小了，其基因組是澳大利亞和非洲同類的兩倍。

這個龐大的基因組中包含了生物體的基因，用4種不同的化學(xué)“字母”，即核苷酸或堿基編寫的蛋白質(zhì)指令，以及有用的RNA編碼。但美洲肺魚絕大多數(shù)基因組是由其他東西組成的——被稱為轉(zhuǎn)座因子的重復(fù)片段，它可以自我復(fù)制，并將這些副本插入DNA中。

研究人員發(fā)現(xiàn)，美洲肺魚大約90%的基因組由這些“自私”序列組成，而人類基因組的這一比例約為40%。肺魚基因組是如何被重復(fù)DNA弄得如此混亂的？研究人員將其與其他脊椎動物的基因組進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，它的生長不受控制，因?yàn)槟厦乐藓头侵薜姆昔~失去了關(guān)鍵基因，而正是這些基因的RNA和蛋白質(zhì)產(chǎn)物抑制轉(zhuǎn)座因子。

美洲肺魚的基因組并不是所有生物中最大的。這個頭銜最近被授予了太平洋新喀里多尼亞島上一種擁有1 600億個堿基的蕨。奧地利因斯布魯克大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家Claus Peter Stelzer則希望對石花肺魚基因組進(jìn)行測序，與美洲肺魚一決勝負(fù)。

（來源：中國科學(xué)報(bào)）