世界上最大的动物基因组属于一种奇怪的、会呼吸空气的鱼

科学家们已经对迄今为止最大的动物基因组进行了测序，它属于一种呼吸空气的类似鳗鱼的鱼。的基因组南美肺鱼(Lepidosiren paradoxa根据上周发表在《华尔街日报》上的一项研究，它以惊人的910亿个碱基对的DNA占据了上风自然界.

“这些鱼如何能够忍受如此大的基因组，这是一个真正的谜，”该研究的合著者说阿克塞尔·迈耶，德国康斯坦茨大学的生物学家，新科学家迈克尔·勒佩奇。

肺鱼对研究人员感兴趣，因为他们是最亲近的在世亲戚到第一个四足生物，它们是所有脊椎动物的祖先。这些早期的四足动物在4.19亿至3.59亿年前的泥盆纪时期进化出水面并生活在陆地上。在鱼类中，肺鱼是与人类最亲近的亲戚。

此前，许多相同的研究人员破译了澳大利亚肺鱼的基因组在这一年里 2021.当时，它被认为是有史以来测序的所有动物中最大的基因组，有430亿个碱基对。南美肺鱼现在击败了澳大利亚肺鱼，拥有两倍多的基因组。它甚至使人类基因组相形见绌，人类基因组只有不到30亿个碱基对。“南美肺鱼的19条染色体中有18条比整个人类基因组都大，”迈耶说。陈述.

为什么肺鱼基因组如此庞大？研究人员表示，这主要是“垃圾DNA”，没有多大作用。它来自称为自主转座子的 DNA 序列，也称为”跳跃基因“——随着时间的推移，它可以自我复制并改变基因组上的位置，导致其扩展，”Imma Perfetto写道宇宙.

这些基因在人类中也很常见，但我们的物种有内在的机制来控制它们。与此同时，南美肺鱼的控制要弱得多。因此，该物种的基因组扩展速度比任何已知的生物都快，而且体积庞大。在每一千万年的进化中，肺鱼的基因组就增长了整个人类基因组的大小。

尽管生长如此迅速，但肺鱼的DNA是稳定的。在适当的情况下，这些跳跃基因可以帮助鱼类适应不断变化的环境和条件，Elizabeth Pennisi报告说科学.保留杂乱数据的基因组也可能推动新基因的进化。

通过比较肺鱼物种的基因组，研究小组还揭示了四足脊椎动物进化的线索。例如，澳大利亚肺鱼仍然具有肢体状的鳍，这使得它的早期亲戚可以从水中迁移到陆地。然而，在过去的1亿年里，非洲和南美洲肺鱼的鳍已经退化为细长的线状细丝。他们发现一种名为声波刺猬据报道，它以视频游戏角色命名，负责在四足生物中形成手指 - 在非洲和南美洲的肺鱼中并不活跃Ars Technica公司约翰·蒂默。在现存的肺鱼物种中寻找共同特征可能暗示可能与四足动物的第一个祖先共享哪些特征。

“只有通过研究幸存的肺鱼谱系的生物学，我们才能研究促进脊椎动物水 - 土地过渡的基因组基础和分子发育机制，”该研究的合著者说伊戈尔·施耐德，路易斯安那州立大学的生物学家，在陈述.

虽然南美肺鱼在动物王国中拥有最大的基因组，但其他生物，如植物，可以拥有更大的基因组。一种叫做新喀里多尼亚叉蕨（Tmesipteris oblanceolata）有1600 亿个碱基对在其DNA中，使其成为地球上已知最大的基因组的拥有者。

“但对于动物来说，”迈耶说科学，“如果有更大的基因组，我会感到惊讶。