Mamy nowego rekordzistę (na pewien czas, bo można się założyć, że ten rekord zostanie pobity): zwierzę z w pełni zsekwencjonowanym genomem zawierającym 48 miliardów par zasad. Poprzedni rekord sekwencjonowania (43 miliardy par zasad) należał do ryby dwudysznej, rogozęba australijskiego (Neoceratodus forsteri). Dla porównania – genom człowieka (Homo sapiens) zawiera ok. 3,1 miliarda par zasad, więc jest 14 razy mniejszy niż u rogozęba oraz 15,5 raza mniejszy niż u nowego rekordzisty. Ten ostatni nie jest jednak rybą dwudyszną, płazem ogoniastym (one też słyną z ogromnych genomów) ani w ogóle kręgowcem. Jest oceanicznym skorupiakiem o długości ok. 6 cm i masie 1–2 g. Nazywa się kryl antarktyczny (Euphausia superba).

Genom kryla jest tak wielki, ponieważ w ponad 90% składa się z fragmentów powtarzalnych, zwłaszcza takich, które zostały zwielokrotnione przez intensywną aktywność transpozonów DNA –sekwencji mnożących się w genomie metodą „kopiuj i wklej”. Ta powtarzalność bardzo komplikuje sekwencjonowanie, ale w ostatnich latach nauczono się radzić sobie z tym problemem. Mimo tak wielkiej objętości DNA liczba genów kodujących białka jest u kryla co do rzędu wielkości podobna jak u innych zwierząt (ok. 29 tys. według autorów badania). Jest to zastanawiające, bo populacja kryla antarktycznego jest naprawdę gigantyczna, Szacuje się ją na ok. 400 bilionów osobników (co odpowiada setkom milionów ton biomasy). W tak wielkiej populacji dobór naturalny powinien wyraźnie faworyzować nawet minimalne usprawnienia, takie jak redukcja kosztów metabolicznych utrzymywania genomu rozdętego przez transpozony. Być może jednak nacisk selekcyjny w kierunku odchudzenia DNA jest słaby u gatunku żywiącego się łatwo dostępnym fitoplanktonem i niezmuszonego do twardej konkurencji o zasoby pokarmowe.

Poza tym autorzy badania zwrócili uwagę na tzw. efektywną wielkość populacji kryla (decydującą o względnej roli dryfu losowego i doboru w ewolucji gatunku). Jest ona nieoczekiwania mała – aż 5 mld razy niższa od populacji rzeczywistej. Z modelowania historii populacyjnej kryla wynika, że jego liczebność zaczęła spadać ok. 10 mln lat temu, natomiast 100 tys. lat temu, czyli w późnym plejstocenie, odbiła od dna, wychodząc z wąskiego gardła ewolucyjnego i gwałtownie rosnąc. Wskutek tego różnorodność genetyczna populacji jest niska w stosunku do jej wielkości. Kryl jest silnie zależny od warunków klimatycznych, a przy tym sam stanowi bardzo ważne ogniwo oceanicznych łańcuchów pokarmowych. Chłodniejsze wody i obfitość lodu morskiego zapewniają jego ławicom korzystne warunki życia. Dlatego biolodzy spoglądają z niepokojem na wpływ globalnego ocieplenia na ekosystemy Antarktyki.

Kryl jest dobrą ilustracją zasady, że wielkość genomu nie ma szczególnego znaczenia i nie jest skorelowana z „zaawansowaniem ewolucyjnym”: może się różnić o cały rząd wielkości nawet pomiędzy blisko spokrewnionymi gatunkami. Także liczba genów o niczym szczególnym nie świadczy i waha się u zwierząt w niezbyt szerokich granicach. Człowiek ma ich mniej więcej tyle samo co modelowy nicień Caenorhabditis elegans, którego ciało składa się z około tysiąca komórek.

Źródło

Shao, C., Sun, S., Liu, K., Wang, J., Li, S., Liu, Q., Deagle, B.E., Seim, I., Biscontin, A., Wang, Q. et al. 2023. The enormous repetitive Antarctic krill genome reveals environmental adaptations and population insights. Cell 186:1-16.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867423001071