Descubren el genoma más grande del planeta

Unos científicos han encontrado un organismo cuyo núcleo celular posee una cantidad de ADN mayor que la presente en el núcleo celular de cualquier otro organismo de la Tierra.

El ser vivo en cuestión es una planta originaria de Nueva Caledonia.

La Tmesipteris oblanceolata es una especie rara de helecho que se encuentra en el archipiélago de Nueva Caledonia, territorio situado en el suroeste del Pacífico, y en algunas de las islas vecinas como Vanuatu. El género Tmesipteris, en sí mismo, es un grupo de plantas poco estudiado que consta de alrededor de 15 especies, la mayoría de las cuales se encuentran distribuidas en diversas islas del Pacífico y Oceanía. Se trata de un género único y fascinante de helechos, cuyos ancestros aparecieron en la historia evolutiva hace unos 350 millones de años, mucho antes de que los dinosaurios pisaran la tierra.

En 2023, unos investigadores del Instituto Botánico de Barcelona (IBB), centro mixto del Consorcio del Museo de Ciencias Naturales de Barcelona (CMCNB) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España, viajaron a Nueva Caledonia para recolectar muestras de Tmesipteris, que fueron posteriormente analizadas para estimar el tamaño de sus genomas mediante la técnica de la citometría de flujo. Los análisis revelaron que la especie Tmesipteris oblanceolata tiene el récord de tamaño de genoma, con 160,45 gigabases (Gb), o sea que es aproximadamente un 7% más grande que el tamaño del genoma de la Paris japónica (148,89 Gb), una planta endémica de Japón que mantenía este récord desde 2010.

Considerando que un par de bases (la unidad básica del ADN que consta de dos nucleótidos), mide aproximadamente 0,34 nanómetros de longitud, si pudiésemos desenredar todo el ADN de una sola célula de este helecho, alcanzaría una longitud de unos 100 metros. En comparación, el genoma humano, que contiene aproximadamente 3,1 Gb distribuidos en 23 cromosomas, tiene una longitud de ADN en cada célula de tan solo alrededor de 2 metros.

Detalle de las estructuras reproductoras de Tmesipteris oblanceolata. (Imagen: Oriane Hidalgo / Pol Fernández)

Más de una década de investigaciones sobre tamaños genómicos

Este estudio, dirigido por investigadores del Instituto Botánico de Barcelona, con la participación del Real Jardín Botánico (RJB) del CSIC, los Jardines de Kew en el Reino Unido, la Universidad Queen Mary de Londres en el Reino Unido y el Herbario de Nueva Caledonia, no es fruto de la casualidad. En palabras de Jaume Pellicer, investigador del Instituto Botánico de Barcelona: “Basándonos en estudios previos, ya anticipábamos la existencia de genomas gigantes en Tmesipteris por lo que, este descubrimiento, lejos de ser un logro casual, es el resultado de más de una década de investigaciones explorando la diversidad de tamaños genómicos entre las plantas”.

Hasta la fecha, especialistas de todo el mundo han estudiado el tamaño del genoma de casi 20.000 organismos eucariotas, “revelando la existencia de una extraordinaria diversidad de tamaños de genomas a lo largo del árbol de la vida”, añade Pellicer. Además, se ha observado que este carácter tiene un impacto profundo no solo en su anatomía, ya que “los genomas más grandes necesitan células más grandes para albergarlos, sino también en cómo funcionan, evolucionan, y dónde y cómo viven”, apunta Oriane Hidalgo, investigadora del Instituto Botánico de Barcelona.

“Sorprendentemente, un tamaño genómico mayor no se refleja necesariamente en un mayor número de genes. Los organismos con genomas gigantes a menudo presentan un exceso de los llamados elementos transponibles. Estos elementos repetidos fueron primeramente descritos por la doctora Barbara McClintock al analizar los cromosomas del maíz, descubrimiento por el cual recibió el Premio Nobel de Medicina”, remarca la investigadora Ramón y Cajal del CSIC en el Real Jardín Botánico de Madrid Lisa Pokorny.

Teniendo en cuenta estas observaciones, la pregunta que ahora se plantean los investigadores es por qué algunas especies tienen genomas tan gigantes y si existe un límite a la cantidad de ADN que un organismo puede albergar en cada célula.

“Hasta ahora, solo un puñado de grupos de animales y vegetales han demostrado tener genomas que se extienden más allá del rango de 100 Gb. Entre los animales, algunos de los genomas más grandes incluyen el del pez pulmonado (Protopterus aethiopicus), con 129,90 Gb, y el del tritón de río (Necturus lewisi), con 117,47 Gb. Sin embargo, llama la atención que seis de los genomas eucarióticos más grandes conocidos hasta el momento se encuentran entre las plantas, incluyendo, por ejemplo, al muérdago europeo (Viscum album), con 100,84 Gb”, concluye Pol Fernández, investigador en el IBB.

El estudio se titula “A 160 Gbp fork fern genome shatters size record for eukaryotes”. Y se ha publicado en la revista académica iScience. (Fuente: RJB / CSIC)