Warum sind die Genome mancher Bäume so groß?

Beispielsweise gehört das derzeit größte bekannte Genom zu einem Baum: http://motherboard.vice.com/read/the-largest-genome-ever-sequenced-belongs-to-a-tree

Ich habe gehört, dass dies möglicherweise daran liegen könnte, dass Bäume viele Duplikate bestimmter Gene benötigen, da sie ihr ganzes Leben lang direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind.

Kennt jemand einige spezifische wissenschaftliche Hypothesen, warum dies der Fall sein könnte?

Alte Frage, und offensichtlich weiß sonst niemand etwas über die zitierte Hypothese, aber ich habe sie vom längsten zum größten geändert, da es eine Frage der Polyploidie und nicht der Länge ist.

Antworten (1)

Diese Studie der kürzlich sequenzierten Kiefernarten besagt, dass 82 % des Genoms repetitiv sind . Dies ist charakteristisch für jedes komplexe Genom, einschließlich des Menschen. Solche Sequenzen wurden oft als „ Müll-DNA “ angesehen, obwohl Ihnen jeder Wissenschaftler sagen wird, dass nur weil wir ihren Zweck nicht kennen, dies nicht bedeutet, dass sie keinen hat. Allerdings ist ein guter Teil der Wiederholungen auf transponierbare Elemente zurückzuführen , effektiv intrazelluläre Parasiten, deren einziger Zweck vermutlich die Selbstverstärkung ist und die meistens schädlich sind. Diese eingestreuten Wiederholungen machen etwa 45 % des menschlichen Genoms aus. In diesem Artikel wird erwähnt, dass basierend auf der Sequenzhomologie ~ 65 % des Genoms der Kiefer aus diesen Wiederholungen bestehen (das sind 15 Milliarden Basenpaare).

Es ist interessant, dass das Genom der Kiefer, obwohl es etwa siebenmal größer ist als das eines Menschen, nur doppelt so viele vorhergesagte Gene enthält. Die Kiefer hat ungefähr 50.000 hypothetische Gene, aber nur ungefähr 16.000 sind das, was die Autoren als hohes Vertrauen bezeichnen. Als das menschliche Genom zum ersten Mal sequenziert wurde, gab es ungefähr 35.000 hypothetische Gene, aber jetzt, ungefähr 10 Jahre später, gibt es nur noch ungefähr 21.000 vorhergesagte Gene. Es scheint zu früh, die beiden zu vergleichen. Dies bringt auch den wichtigen Punkt hervor, dass die Anzahl der Gene nicht unbedingt mit der Komplexität des Organismus zusammenhängt: Der Wurm C. elegans hat etwa 20.000 Gene.

Aus dem Papier:

Die große Genomgröße wurde hauptsächlich einem umfangreichen Beitrag von eingestreuten repetitiven Inhalten zugeschrieben (Morse et al. 2009; Kovach et al. 2010; Wegrzyn et al. 2013). Die Assemblierung des Genoms der Rotfichte hat gezeigt, dass insbesondere LTR-Retrotransposons häufig in den langen Introns einiger Genfamilien verschachtelt sind (Nystedt et al. 2013). Darüber hinaus gibt es Hinweise auf Genduplikationen, Pseudogene und Paraloge, deren Ausmaß jedoch nicht klar ist (Kovach et al. 2010; Pavy et al. 2012).

Ich habe noch nie von der Hypothese gehört, die Sie erwähnen (nicht, dass das etwas bedeutet), aber es scheint mir, dass es viel zu früh ist, um dies zu sagen.

Es gibt noch etwas Interessantes zu beachten – Pflanzen (und auch Hefen) tolerieren Polyploidie. Ich kenne den Grund dafür nicht. Es gibt eine interessante Tatsache, dass Pflanzen und Hefen keine Kernlamine haben; aber ich weiß nicht, wie das mit Polyploidie zusammenhängt. Dieser Artikel bezieht sich auf den Verlust von Laminen auf Polyploidie. Ich spekuliere ( eher eine wilde Vermutung ), dass diese strukturellen Einschränkungen auch die Genomgröße begrenzen könnten.
+1. Ein weiterer interessanter Punkt ist, dass es einige Hinweise darauf gibt, dass die Retrotranspositionen von repetitiven Sequenzen wie Alu (das 10 % des menschlichen Genoms ausmacht) unter zellulären Stressbedingungen aktiviert werden und dazu beitragen können, das Genom zu verändern und neue Vielfalt zu schaffen.
@WYSIWYG Ja das ist interessant. Sie können die Antwort gerne bearbeiten, wenn Sie dies für richtig halten (ich könnte sie angesichts der Zeit auch hinzufügen).
@terdon Das ist auch sehr interessant. Es gab eine Studie aus dem Jahr 2003 mit 3 Bordatella-Arten, die ergab, dass sich B. perrtussis (die Ursache von Keuchhusten) aus B. bronchispetica entwickelt hat, aufgrund einer massiven Genomveränderung, die durch transponierbare Elemente vermittelt wurde.
@WYSIWYG Korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege, aber ich glaube, ich habe irgendwo gelesen, dass Pflanzen Polyploidie aufgrund fehlender Geschlechtschromosomen tolerieren können. In Bezug auf die Genomgröße ist der Biochemiker Nick Lane der Ansicht, dass Eukaryoten sich sehr große und „wirklich verschwenderische“ Genome „leisten“ können, da Nukleotide aufgrund der gesamten von Mitochondrien bereitgestellten Leistung billig zu produzieren sind. Im Wesentlichen können Eukaryoten große Mengen an „wirklicher Junk“-DNA tolerieren. Andererseits wäre Junk-DNA für Bakterien sehr schädlich, da es für sie teurer ist, Nukleotide zu synthetisieren (viele von ihnen haben nicht einmal eine aerobe Atmung).
@ Jagoe, vielleicht hast du Recht. Es war nur eine Spekulation. Wenn Sie möchten, können Sie die im Kommentar angesprochenen Punkte erweitern und eine Antwort posten. Denken Sie daran, die Links zu geeigneten Referenzen einzufügen.
@WYSIWYG Ich zuerst über Nick Lanes Hypothese im Kommentarbereich eines "skeptischen" Blogs, Sandwalk. Allerdings habe ich einen interessanten Artikel über ihn gefunden: nature.com/articles/nature09486.pdf . Ich weiß selbst nicht viel über Genomik, sorry.