El genoma del pequeño
helecho Tmesipteris
oblanceolata, cuyas ramitas con esporangios se muestran en la fotografía
anterior, contiene 160 mil millones de pares de bases,
aproximadamente cincuenta veces más pares de bases que el de un ser humano y,
si pudiera extenderse, el ADN empaquetado en una sola de sus células se
extendería más allá de la longitud de un campo de fútbol. Si hiciéramos lo
mismo con nuestro genoma, podríamos alargarlo solamente unos dos metros.
El helecho Tmesipteris
oblanceolata, que los
botánicos acaban de descifrar, tiene el genoma más largo conocido de
cualquier organismo. Los helechos son conocidos por ser unos “acumuladores de
cromosomas”, es decir por poseer los genomas particularmente grandes. De hecho,
el genoma de este helecho es mucho más largo que el del anterior poseedor del
récord, Paris japonica, una planta con flores que crece en Japón y tiene
149 mil millones de pares de bases en su código genético.
El ADN no es más que un
manual de instrucciones para fabricar un ser vivo. Una molécula de ADN —como
seguramente recordará el lector de innumerables programas de televisión, si no
de las clases de biología en la escuela— está constituida por dos hebras unidas
por peldaños formados por pares de bases de nucleótidos que unen un lado de la
escalera con el otro que forman la famosa escalera de caracol conocida como
doble hélice.
Un tramo de ADN se
divide en segmentos llamados cromosomas y unidades individuales más cortas
llamadas genes. La suma de todos los genes forma el genoma. El tamaño de un
genoma está determinado por el número de pares de bases que lo forman.
En contra de la
intuición, el número total de pares de bases no parece estar relacionado con la
complejidad de un organismo. Los humanos tenemos alrededor de tres mil millones
de pares de bases y T. oblanceolata tiene aproximadamente 50 veces más.
El genoma del helecho es 61.000 veces más grande que el genoma eucariota más
pequeño.
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| Diversidad del tamaño del genoma en eucariotas. (A) Distribución actual del tamaño del genoma en los principales linajes de plantas, animales y hongos. (B) Top 10 de los registros de tamaño de genoma más grandes en eucariotas. |
El significado biológico
de toda esta variación en el tamaño, cómo crecen y se reducen los genomas y
cuáles son las causas y consecuencias evolutivas de esos fenómenos constituye
un misterio aun no descifrado.
Los científicos han descifrado
los genomas de unas 20.000 especies. Entre los animales, los peces pulmonados y
un grupo de salamandras acuáticas tienen algunos de los genomas más grandes. El
genoma eucariota más pequeño conocido, que se encuentra en Encephalitozoon intestinalis, un parásito fúngico unicelular, tiene 2,6 millones de
pares de bases. Pero la mayoría de los genomas más largos se encuentran entre las
plantas.
El estudio de organismos
con genomas grandes puede ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo
se relaciona el tamaño genómico con la evolución y la ecología. En el nuevo
estudio, los investigadores se centraron en miembros del género Tmesipteris,
que incluye alrededor de 15 especies de helechos que crecen en Oceanía y varias
islas del Pacífico. Antes de esta investigación, los científicos habían
registrado el tamaño del genoma de otras dos especies del género, que tienen 73
mil millones y 147 mil millones pares de bases, respectivamente.
Mientras que Tmesipteris oblanceolata se levanta a sólo unos centímetros
del suelo, el ADN desenrollado de una sola célula mediría unos 100 m de largo.
Los genomas de las
plantas pueden crecer en tamaño cuando heredan copias adicionales de cromosomas
o acumulan secuencias repetidas de ADN. Los investigadores no están seguros de
por qué los genomas de algunas plantas crecen tanto. Por ejemplo, cada vez que
una célula de este helecho se divide tiene que copiar unos 100 metros de
material genético, lo que parece absolutamente ineficiente. Es difícil imaginar
que un ADN repetitivo como el de este helecho le confiera algún tipo de ventaja
selectiva. Es una carga increíble crear ADN para cada célula, para luego empaquetarlo
y protegerlo.
Aunque los científicos
ni siquiera se han acercado a medir los genomas de todas las especies, los
autores del estudio sugieren que es poco probable que se encuentre un genoma
mucho más grande que el de T. oblanceolata.
Aunque en la naturaleza,
es bien sabido, las sorpresas no faltan.