最近在一只蚱蜢身上发现了所有昆虫中最大的基因组,是人类基因组的七倍。在PLOS ONE发表的一项研究中,来自德国莱布尼茨生物多样性变化分析研究所 (LIB) 和捷克科学院的研究人员证明昆虫基因组相对较小且不太复杂的想法是错误的。
有斑点的嗡嗡蚱蜢 (Bryodemella tuberculata) 是中欧最显眼的蚂蚱之一。同时,它是最稀有的物种之一,除了阿尔卑斯山河流沿岸的少数种群外,几乎已经灭绝。这些受威胁的栖息地是经过数千年河流自然动态的不断变化而形成的。
斑点嗡嗡蝗虫 (Bryodemella tuberculata) 身长四厘米,飞行时后翅呈鲜红色,发出特有的嗡嗡声,是中欧最引人注目的蝗虫物种之一。图片来源:Jakob Andreä
汉堡 LIB 遗传学实验室负责人 Oliver Hawlitschek 假设说:“这种对可变环境条件的适应可能促进了遗传多样性并导致了异常的基因组大小。”“与此同时,与人类相比,我们发现基因组大小与生物体的复杂程度不一定相关。”
这项研究是一系列关于昆虫进化和生物地理历史背景下基因组大小进化的出版物中最新的一篇。这些工作都没有回答为什么在所有昆虫中,某些种类的蚱蜢的基因组特别大的问题。大多数昆虫的基因组要小得多,例如果蝇的基因组,其大小不超过人类基因组的六分之一。
斑点嗡嗡蚱蜢 (Bryodemella tuberculata) 是当今中欧最稀有的蚱蜢物种之一。它在这个国家的最后一个避难所是在阿尔卑斯山,在伊萨尔河和莱赫河的上游。图片来源:Jakob Andreä
不同动物群体的基因组大小差异很大,有时甚至在群体内部也是如此。由于在每次细胞分裂期间都必须复制完整的基因组,因此科学家们正在寻找这种变异背后的原因。他们正试图了解基因组的结构和内容,但这还有很长的路要走。在超过 100 万种已知昆虫中,只有 1,345 种的基因组大小数据可用。所有最大的基因组都在蚱蜢和蟋蟀中被发现。
为了更好地了解蝗虫基因组大小的变化及其进化历史,研究人员使用流式细胞术测量了 50 个物种的基因组,研究了相关物种的变异性。他们在斑点嗡嗡的蚱蜢 (Bryodemella tuberculata) 中发现了最大的基因组,取代了之前的记录保持者亚洲沙漠蟋蟀 (Deracantha onos)。
Oliver Hawlitschek 将更详细的基于序列的基因组分析视为了解更多关于决定基因组大小的进化机制的一种方式。“我相信研究这些极端情况也将为我们提供有关人类基因组功能的许多见解。”