Ein internationales Forscherteam hat das Genom eines südamerikanischen Süßwasserfisches,
Lepidosiren paradoxa, sequenziert und herausgefunden, dass er das größte bisher entdeckte tierische Genom besitzt.
Mit 91 Milliarden Basen ist es etwa 30-mal größer als das menschliche Genom, enthält aber nicht mehr Gene, ungefähr 20.000. Der größte Teil dieses Genoms besteht aus nicht-kodierender DNA, die manchmal als "Müll-DNA" bezeichnet wird und deren Funktion weitgehend unbekannt ist.
Die Lungenfische, zu denen auch
L. paradoxa gehört, werden oft als "lebende Fossilien" bezeichnet, da sie ihren uralten Vorfahren sehr ähnlich sehen. Seit 2018 versuchen die Evolutionsbiologen Axel Meyer und Manfred Schartl von der Universität Würzburg, die Genome dieser Fische zu entschlüsseln, um die Evolution der Wirbeltiere besser zu verstehen. Nachdem sie das Genom des australischen Lungenfisches sequenziert haben, widmeten sie sich dem südamerikanischen Lungenfisch, dessen Genom doppelt so groß ist wie das seiner afrikanischen und australischen Verwandten.
Der Großteil dieses umfangreichen Genoms besteht aus transponierbaren Elementen, auch "springende Gene" genannt. Diese DNA-Sequenzen sind in der Lage, sich zu kopieren und an verschiedenen Stellen des Genoms einzufügen. Bei
L. paradoxa bestehen etwa 90 % des Genoms aus diesen repetitiven Sequenzen, verglichen mit etwa 40 % beim Menschen. Diese Proliferation transponierbarer DNA könnte durch den Verlust bestimmter essenzieller Gene erklärt werden, die normalerweise die Vermehrung dieser Elemente regulieren und begrenzen.
Die Folge dieser genomischen Expansion ist, dass 18 der 19 Chromosomen von
L. paradoxa jeweils größer sind als das gesamte menschliche Genom, was erhebliche energetische Kosten für die Replikation und das Aufrechterhalten dieser enormen DNA-Menge mit sich bringt. Ein größeres Genom kann jedoch manchmal einen adaptiven Vorteil bieten, indem es die Genaktivität an die Umweltbedingungen anpasst.
Auch wenn
L. paradoxa derzeit den Rekord für das größte tierische Genom hält, ist es möglich, dass andere Arten, wie der Marmor-Lungenfisch (
Protopterus aethiopicus), konkurrieren könnten, sobald ihr Genom sequenziert ist. Diese Entdeckungen bieten wertvolle Einblicke in die genetischen Mechanismen, die es diesen Fischen ermöglicht haben, sich über Millionen von Jahren an ihre Umwelt anzupassen.