Unauffälliger“ Farn gewinnt Weltrekord für größtes Genom 2/06/2024

Der seltene Farn kommt auf dem pazifischen Inselgebiet Neukaledonien vor [Pol Fernandez].

Von AFP - Agence France Presse

Unauffälliger“ Farn gewinnt Weltrekord für größtes Genom

Ein kleiner, scheinbar unauffälliger Farn, der nur auf einer abgelegenen Pazifikinsel wächst, wurde am Freitag zum Guinness-Weltrekordhalter für das größte Genom eines Organismus auf der Erde.

Der neukaledonische Farn, Tmesipteris oblanceolata, hat mehr als 50 Mal so viel DNA in seinem Zellkern wie ein Mensch.

Würde man die DNA einer Farnzelle - die nur den Bruchteil eines Millimeters breit ist - entschlüsseln, so würde sie sich auf 106 Meter erstrecken, schreiben die Wissenschaftler in einer neuen Studie.

Aufrecht stehend wäre die DNA höher als der Turm, in dem die berühmte Londoner Glocke Big Ben hängt.

Das Genom des Farns wog satte 160 Gigabasenpaare (Gbp), das Maß für die DNA-Länge.

Das sind sieben Prozent mehr als der bisherige Rekordhalter, die japanische Blütenpflanze Paris japonica.

Das menschliche Genom ist mit 3,1 Gbp relativ mickrig.

Wenn man unsere DNA entschlüsseln würde, wäre sie etwa zwei Meter lang.

Ilia Leitch, Mitautorin der Studie und Forscherin am Royal Botanic Gardens Kew in Großbritannien, erklärte gegenüber AFP, dass das Team „wirklich überrascht war, etwas noch Größeres als Paris japonica zu finden“.

„Wir dachten, wir hätten die biologische Grenze bereits erreicht. Wir stoßen hier an die Grenzen der Biologie", sagte sie.

Der fünf bis zehn Zentimeter hohe Farn kommt nur in Neukaledonien vor, einem französischen Territorium im Pazifik, das in letzter Zeit von Unruhen geplagt wurde.

Zwei Mitglieder des Forschungsteams reisten 2023 auf die Hauptinsel Grand Terre und arbeiteten für die Studie, die in der Zeitschrift iScience veröffentlicht wurde, mit einheimischen Wissenschaftlern zusammen.

Guinness World Records verlieh dem Farn den begehrten Titel des „größten Genoms“.

Der Sieg dieses „harmlos aussehenden“ Farns zeigt, dass „Rekordhalter nicht immer die äußerlich Auffälligsten sind“, so der leitende Redakteur von Guinness World Records, Adam Millward.

- Was ist eigentlich ein Genom? -

Es wird geschätzt, dass der Mensch mehr als 30 Billionen Zellen in seinem Körper hat.

In jeder dieser Zellen befindet sich ein Zellkern, der die DNA enthält, die wie ein „Buch mit Anweisungen ist, das einem Organismus wie uns sagt, wie er leben und überleben soll“, erklärt Leitch.

Die gesamte DNA eines Organismus wird als sein Genom bezeichnet.

Bislang haben Wissenschaftler die Größe des Genoms von etwa 20.000 Organismen geschätzt, also nur einen Bruchteil des Lebens auf der Erde.

Unter den Tieren hat der marmorierte Lungenfisch mit 130 Gbp das größte.

Pflanzen mögen die größten Genome haben, aber sie können auch unglaublich klein sein. Das Genom der fleischfressenden Genlisea aurea ist nur 0,06 Gbp groß.

Aber wir Menschen müssen uns nicht unzulänglich fühlen, wenn wir uns mit dem mächtigen T. oblanceolata vergleichen.

Alles deutet darauf hin, dass ein großes Genom ein Nachteil ist, sagt Leitch.

Je mehr DNA man hat, desto größer müssen die Zellen sein, um alles unterzubringen.

Bei Pflanzen bedeuten größere Zellen, dass z. B. die Poren der Blätter größer sein müssen, was zu einem langsameren Wachstum führen kann.

Außerdem ist es schwieriger, neue Kopien der gesamten DNA zu erstellen, was ihre Reproduktionsfähigkeit einschränkt.

Dies bedeutet, dass die größten Genome in langsam wachsenden, mehrjährigen Pflanzen zu finden sind, die sich nicht so leicht an ungünstige Bedingungen anpassen können oder der Konkurrenz ausgesetzt sind.

Die Genomgröße kann daher beeinflussen, wie Pflanzen auf den Klimawandel, eine veränderte Landnutzung und andere vom Menschen verursachte Umweltprobleme reagieren, so Leitch.

- Wozu ist die ganze DNA gut? -

Es könnte irgendwo da draußen noch größere Genome geben, aber Leitch glaubt, dass dieser Farn nahe an der Grenze ist.

„Ich kann nicht verstehen, wie ein Organismus mit all dieser DNA funktioniert“, sagte sie.

Die Wissenschaftler wissen nicht, was der größte Teil der DNA in solch riesigen Genomen macht, räumte sie ein.

Manche sagen, das meiste davon sei „Junk-DNA“.

„Aber das ist wahrscheinlich unsere Unwissenheit. Vielleicht hat sie eine Funktion, die wir noch nicht gefunden haben", sagte Leitch.

Jonathan Wendel, ein Botaniker an der Iowa State University, der nicht an der Forschung beteiligt war, stimmte zu, dass es „erstaunlich“ sei, wie viel DNA der Farn enthält.

Dies sei aber nur „der erste Schritt“, sagte er gegenüber AFP.

„Ein großes Rätsel ist die Bedeutung all dieser Variationen - wie wachsen und schrumpfen Genome, und was sind die evolutionären Ursachen und Folgen dieser Phänomene?“

Daniel Lawler

dl/gil