具最大動(dòng)物基因組的魚(yú)

肺魚(yú)是名副其實(shí)的“活化石”，而且是現(xiàn)存所有魚(yú)類(lèi)中和人類(lèi)演化關(guān)系最接近的。約4.2 億年前，人類(lèi)還和肺魚(yú)有一個(gè)共同的老祖先物種，之后，人類(lèi)的祖先登上陸地，肺魚(yú)的祖先選擇留在水里。

早在2018年，一群德國(guó)科學(xué)家對(duì)來(lái)自美洲、非洲和澳大利亞的肺魚(yú)進(jìn)行細(xì)致研究后發(fā)現(xiàn)，雖然都是肺魚(yú)，但它們的差異還挺大。例如，澳大利亞肺魚(yú)有著粗壯的肉鰭，而南美肺魚(yú)的肉鰭纖細(xì)得多——在水中游動(dòng)時(shí)就像四根晃動(dòng)的面條。更神奇的是，南美肺魚(yú)的基因組規(guī)模達(dá)到其他兩種肺魚(yú)的2倍多。

30多倍

南美肺魚(yú)其貌不揚(yáng)，乍一看還容易被誤認(rèn)為是蛇，但根據(jù)一項(xiàng)最新研究，南美肺魚(yú)的基因組規(guī)模竟然是人類(lèi)基因組的30多倍，總堿基數(shù)高達(dá)910億，是目前已知具有動(dòng)物基因組中最大的！

肺魚(yú)有19條染色體，其中18條都特別巨大——每一條的規(guī)模都堪比人類(lèi)整個(gè)基因組。

有趣的是，盡管肺魚(yú)基因組如此龐大，但真正負(fù)責(zé)合成蛋白質(zhì)的“干活兒”基因只有約2萬(wàn)個(gè)，和人類(lèi)基因總數(shù)相當(dāng)。

基因組大，有利有弊

基因組大有利有弊。先說(shuō)缺點(diǎn)，基因組大，合成DNA更費(fèi)時(shí)、費(fèi)能量、費(fèi)原材料。不僅如此，更大的基因組，意味著南美肺魚(yú)細(xì)胞核和細(xì)胞的整體尺寸也要相應(yīng)增加，單個(gè)細(xì)胞的生長(zhǎng)周期就會(huì)延長(zhǎng)，南美肺魚(yú)也就無(wú)法快速成長(zhǎng)。

龐大的基因組給南美肺魚(yú)帶來(lái)了超強(qiáng)的適應(yīng)性。它們基因組中的備用基因更多，這讓它們更有希望在環(huán)境劇變時(shí)生存下來(lái)。同時(shí)，更大的基因組把真正重要的基因隱藏了起來(lái)。這樣，即便生存環(huán)境讓南美肺魚(yú)的基因組承受損傷，相比基因組較小的動(dòng)物，南美肺魚(yú)真正重要的基因受損的比例會(huì)更低，這也能提高它們的生存能力。

轉(zhuǎn)座子

南美肺魚(yú)的基因組如此巨大，原因竟然是轉(zhuǎn)座子它們體內(nèi)缺乏抑制轉(zhuǎn)座子的機(jī)制。這導(dǎo)致它們的基因組都由轉(zhuǎn)座子構(gòu)成，而擁有抑制轉(zhuǎn)座子機(jī)制的人類(lèi)，轉(zhuǎn)座子比例僅為40%。

如果把生物基因組看成一本書(shū)，那么轉(zhuǎn)座子就是一些可以隨意復(fù)制自己并插入書(shū)本任意位置的機(jī)動(dòng)頁(yè)面。如果不加控制，那么隨著轉(zhuǎn)座子的不斷復(fù)制和插入，基因組這本書(shū)最終會(huì)無(wú)比厚重。好在絕大多數(shù)生物都有限制轉(zhuǎn)座子復(fù)制的機(jī)制，但南美肺魚(yú)幾乎沒(méi)有，難怪它們的基因組變得異常巨大。

1600億個(gè)堿基對(duì)是人類(lèi)基因組規(guī)模的50倍

盡管南美肺魚(yú)的基因組規(guī)模冠絕動(dòng)物界，但并不是所有生物中最大的。新喀里多尼亞叉蕨以其1600 億個(gè)堿基對(duì)的基因組規(guī)模，保持著具有最大基因組生物的紀(jì)錄。