Immár egy Dél-Amerikában talált tüdőshal rendelkezik az eddigi legnagyobb szekvenált genommal az állatok közül. A Lepidosiren paradoxa DNS-e elképesztő mennyiségű, 91 milliárd bázist tartalmaz, ami 30-szor annyi, mint amennyit az emberi genom, számoltak be a kutatók ma a Nature című szaklapban. Ez a 91 milliárd DNS-bázis azonban csak körülbelül ugyanannyi gént tartalmaz, mint az emberi genom, vagyis nagyjából 20 ezret, a többi része pedig nem kódoló, valószínűleg jobbára „szemét” DNS-ből áll. Ezt a genomot más tüdőshalakéval összehasonlítva a kutatók megállapították, hogy az L. paradoxa 10 millió évente egy emberi genomnak megfelelő mennyiséggel bővíti a DNS-ét.

„Ez a legnagyobb genomméret, amelyről eddig állatoknál beszámoltak” – mondja Graciela Garcia, az Uruguayi Köztársasági Egyetem evolúciós genetikusa, aki nem vett részt ebben a kutatásban, de a fogaspontyok genomját vizsgálja, amely szintén sok nem kódoló DNS-t tartalmaz.

Az „élő kövületeknek” is nevezett tüdőshalak levegőt lélegző állatok, amelyekről úgy vélik, hogy nagyon hasonlítanak az összes gerinces legősibb közös ősére. Axel Meyer és Manfred Schartl, a würzburgi Julius Maximilians Egyetem evolúcióbiológusai és kollégáik 2018 óta dolgoznak három kontinensről származó tüdőshalak genomjának szekvenálásán, hogy jobban megértsék a gerincesek evolúcióját.

Elsőként az ausztrál tüdőshal genetikai állományát szekvenálták, amelynek uszonycsontjai nagyon hasonlítanak a szárazföldi állatok végtagjaihoz. Ezután áttértek az afrikai tüdőshalakra, amelyek végtagcsontjai sokkal kisebbek. Most pedig egy dél-amerikai tüdőshalat, a pénzes gőtehalat tanulmányozták, amelynek szintén csökevényes az uszonya – és a genomja kétszer akkora, mint ausztrál és afrikai rokonainak.

A hatalmas genom tartalmazza a szervezet működéséhez szükséges géneket, a fehérjék legyártásához való utasításokat négy különböző kémiai „betűvel”, az úgynevezett nukleotid bázisokkal kódolva, valamint a gének szabályozásához szükséges egyéb hasznos részeket is. Az L. paradoxa genomjának túlnyomó többsége azonban valami másból áll: transzpozonoknak nevezett ismétlődő szakaszokból, amelyek képesek másolatokat készíteni magukról, és ezeket beilleszteni a DNS-be. A kutatók szerint az L. paradoxa genomjának mintegy 90%-a ilyen „önző” szekvenciákból áll, szemben az emberi genomra jellemző mintegy 40%-kal.

De hogyan lett a tüdőshal genomja ennyire tele ismétlődő DNS-sel? Más gerincesek genomjával összehasonlítva kiderült, hogy a növekedés gyakorlatilag megállíthatatlan, mivel a dél-amerikai és afrikai tüdőshalak elvesztették azokat a kulcsfontosságú géneket, amelyek RNS- és fehérjetermékei megfékezik a transzpozonokat. „Ez hatalmas költséggel járhat az állatok számára” – mondja Meyer. A tüdőshal 19 kromoszómája egy kivétellel mind akkorák, mint a teljes emberi genom, így a DNS másolása rengeteg energiát igényel. És így a sejtmagnak, valamint magának a sejtnek is nagynak kell lennie.

A nagyobb genom egyes esetekben segíthet egy szervezetnek alkalmazkodni a változó körülményekhez, jegyzi meg Garcia. Amikor a transzpozonok egy génben vagy annak közelében landolnak, megváltoztathatják annak az aktivitását, ami megfelelő körülmények között előnyös lehet. A DNS így módosult darabjai akár teljesen új gének alapjaként is szolgálhatnak. Azonban mindez veszélyeket is tartogat, hiszen a transzpozonok a szervezet életképességét biztosító géneket is megzavarhatják. Nem világos tehát, hogy a halak miért nem fejlesztettek ki új módszereket az ilyen ugráló gének terjedésének szabályozására. Meyer szerint ezeket a halakat az evolúció látszólag elfelejtette.

A L. paradoxa genomja még mindig nem a legnagyobb az ismert élőlények között. A jelenlegi abszolút rekorder a Tmesipteris oblanceolate nevű páfrány, amelynek a genomja 160 milliárd bázisból áll. És számos más növény is ismert, amely ennél a tüdőshalnál nagyobb genommal rendelkezik, az állatok között azonban jelenleg ez a faj tartja a rekordot, mondja Meyer.