在《iScience》杂志上发表的一项新研究中，来自英国皇家植物园邱园和西班牙巴塞罗那植物研究所(IBB-CSIC)的研究人员发现了地球上生物细胞核中储存的DNA量最多的新纪录。
新喀里多尼亚叉蕨类植物Tmesipterisoblanceolata的DNA长度超过100米，其DNA含量是人类的50多倍，超过了自2010年以来一直保持这一纪录的日本开花植物巴黎花。
此外，该植物还获得了三项吉尼斯世界纪录称号，分别是“最大的植物基因组”、“最大的基因组”和“最大的蕨类植物基因组”(就细胞核中的DNA数量而言)。
T.oblanceolata是一种稀有的蕨类植物，产于岛国新喀里多尼亚，这是法国的海外领土，位于西南太平洋，距离澳大利亚东部约750英里，以及瓦努阿图等一些邻近岛屿。Tmesipteris属是一类研究不足的植物，由大约15种物种组成，其中大多数分布在一系列太平洋岛屿和大洋洲。
到目前为止，科学家仅估计了两种Tmesipteris(T.tannensis和T.obliqua)基因组的大小，发现它们都含有巨大的基因组，分别为73.19和147.29千兆碱基对(Gbp)。
2023年，论文的主要作者JaumePellicer博士和OrianeHidalgo博士(来自IBB，曾就职于RBGKew)前往新喀里多尼亚收集Tmesipteris样本，然后对其进行分析以估计其基因组的大小。这需要分离数千个细胞的细胞核，用染料染色，然后测量每个细胞核内有多少染料与DNA结合——染料越多，基因组就越大。
分析显示，T.oblanceolata物种的基因组大小达到创纪录的160.45Gbp，比P.japonica(148.89Gbp)大约7%。
解开后，这种蕨类植物的每个细胞中的DNA都比伦敦威斯敏斯特的伊丽莎白塔还要高，伊丽莎白塔高96米，是世界著名的大本钟的所在地。相比之下，人类基因组包含约3.1Gbp，分布在23条染色体上，当像毛线球一样拉开时，每个细胞中的DNA长度只有约2米。
进化生物学研究员佩利瑟博士表示：“Tmesipteris是一种独特而迷人的蕨类小属，它的祖先大约在3.5亿年前进化而来——远在恐龙踏上地球之前——它以附生习性(主要生长在树干和树枝上)和大洋洲和几个太平洋岛屿的有限分布为特征。
“长期以来，我们都认为打破日本重楼的尺寸记录是一项不可能完成的任务，但生物学的极限再一次超出了我们最乐观的预测。
“根据我们之前的研究，我们预计Tmesipteris中存在巨大的基因组。也就是说，发现其中最大的基因组不仅仅是一项科学探索壮举，也是近十四年来探索植物基因组无限复杂性和多样性的结果。”
迄今为止，全球科学家已估算了20,000多种真核生物的基因组大小，并在此过程中揭示了生命树中基因组大小的广泛差异。反过来，这些差异不仅对它们的解剖学产生深远影响，因为更大的基因组需要更大的细胞来容纳它们，并且需要更长的时间进行复制，而且还影响它们的功能、进化以及它们的生存地点和方式。
在动物中，一些最大的基因组包括大理石肺鱼(Protopterusaethiopicus)，其基因组大小为129.90Gbp，以及纽斯河水狗(Necturuslewisi)，其基因组大小为117.47Gbp。与此形成鲜明对比的是，已知最大的六个真核生物基因组都存在于植物中，其中包括欧洲槲寄生(Viscumalbum)，其基因组大小为100.84Gbp。
令人惊讶的是，拥有较大的基因组通常并不是一种优势。就植物而言，拥有大量DNA的物种只能成为生长缓慢的多年生植物，光合作用效率较低(植物将太阳能转化为糖的过程)，需要更多的营养物质(尤其是氮和磷酸盐)才能生长并与基因组较小的邻居成功竞争。反过来，这些影响可能会影响植物适应气候变化的能力及其灭绝风险。
皇家植物园邱园特性进化高级研究员IliaLeitch博士表示：“谁会想到这种大多数人走过时都不会注意到的微小、不起眼的植物，会拥有世界纪录的基因组大小。
“与其他生物相比，从DNA层面来看，植物的多样性令人难以置信，这应该让我们停下来思考它们在全球生物多样性更广阔的图景中的内在价值。这一发现还提出了许多关于生物学可能性上限的新问题，我们希望有一天能解开这些谜团。”
吉尼斯世界纪录执行主编亚当·米尔沃德表示：“这种看上去无害的蕨类植物所含的DNA是人类的50倍，这提醒我们，植物界还有很多我们不知道的东西，而纪录保持者并不总是外表最耀眼的。”
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