5.9: Розміри геному
- Page ID
- 5749
Геном організму - це повний набір генів, що визначають, як буде розвиватися його фенотип (при певному наборі умов навколишнього середовища). У цьому сенсі диплоїдні організми (як і ми) містять два геноми, один успадкований від нашої матері, інший від нашого батька. У таблиці нижче представлена добірка репрезентативних розмірів геному з швидко зростаючого списку організмів, геноми яких були секвеновані.
Базові пари | гени | Нотатки | |
---|---|---|---|
Φx174 | 5 386 | 11 | вірус кишкової палички |
Мітохондріон людини | 16 569 | 37 | |
Насуя дельтоцефалінікола | 112 091 | 137 | найменший геном ще виявлений у бактерії. Ця β-протеобактерія живе в мутуалістичних стосунках всередині спеціального органу комахи (бункера листя), який він постачає незамінними амінокислотами. |
Вірус Епштейна-Барра (EBV) | 172 282 | 80 | викликає мононуклеоз |
нуклеоморф гільярдії тета | 551 264 | 511 | все, що залишилося від ядерного генома червоної водорості (еукаріот), охопленої давно іншим еукаріот |
Мікоплазма геніталій | 580,073 | 525 | два найменших справжніх організмів |
Мікоплазма пневмонії | 816 394 | 679 | |
Провазекія Рікетсія | 1 111 523 | 834 | бактерія, що викликає епідемічний висипний тиф |
Трепонема паллідум | 1 138 011 | 1 039 | бактерія, яка викликає сифіліс |
Пелагібактер унікальний | 1 308 759 | 1 354 | найменший геном, виявлений у вільноживому організмі (морська α-протеобактерія) |
Хелікобактер пілорі | 1 667 867 | 1 589 | головна причина виразки шлунка (не стрес і дієта) |
Метанокальдокок | 1 664 970 | 1 783 | Ці одноклітинні мікроби виглядають як типові бактерії, але їх гени настільки відрізняються від генів бактерій або еукаріотів, що вони класифікуються в третьому царстві: Археї. |
Аеропірум Пернікс | 1 669 695 | 1 885 | |
Метанотермобактер термоавтотрофік | 1 751 377 | 2 008 | |
стрептокок пневмонії | 2 160 837 | 2 236 | пневмокок |
вірус пандори | 2 473 870 | 2556 | Вірус (амеби) з геном більшим, ніж у бактерій та археї вище, і приблизно такий же, як у деяких паразитичних еукаріотів. |
Лістерія моноцитогенів | 2 944 528 | 2 926 | 2853 з них кодують білки; решта РНК |
синехоцистит | 3 573 470 | 4 003 | морська ціанобактерія («синьо-зелена водорость») |
Кишкова паличка К-12 | 4 639 221 | 4 377 | 4 290 з цих генів кодують білки; решта РНК |
Кишкова паличка O157: H7 | 5,44 х 10 6 | 5 416 | патогенний для людини штам; має 1346 генів, які не виявлені в E. coli K-12 |
Шизосахароміцес насос | 12 462 637 | 4 929 | Ділення дріжджів. Еукаріот з меншою кількістю генів, ніж три бактерії нижче. |
Агробактерія Tumefaciens | 4 674 062 | 5 419 | Корисний вектор для створення трансгенних рослин; ділиться багатьма генами з Sinorhizobium meliloti |
синьогнійна паличка | 6,3 х 10 6 | 5 570 | Все частіше зустрічається причина опортуністичних інфекцій у людини. |
Синоргізобіум Мелілоті | 6 691 694 | 6 204 | Ризобіальний симбіонт люцерни. Геном складається з однієї хромосоми і 2 великих плазмід. |
Сахароміцети церевізійні | 12 495 682 | 5 770 | Бутонізація дріжджів. Еукаріот. |
Невроспора | 38 639 769 | 10 082 | Плюс 498 генів РНК. |
Таласіосіра псевдонанна | 34,5 х 10 6 | 11 242 | Діатом. Плюс 144 хлоропласту і 40 мітохондріальних генів, що кодують білки |
Наглерія грубері | 41 х 10 6 | 15 727 | Цей вільно живий одноклітинний організм живе як амебоїдна, так і джгутикова форма. 4,133 його гени також знаходяться в інших еукаріотів, що дозволяють припустити, що вони були присутні у спільного предка всіх еукаріотів. Велика різноманітність функцій, закодованих цими генами, також говорить про те, що загальний предок всіх еукаріотів був сам по собі таким же складним, як і багато сучасних одноклітинних членів. |
Дрозофіла меланогастер | 122 653 977 | ~17 000 | «дрозофіла» |
Каенорабдітіс Елеганс | 100 258 171 | 21 733 | |
Люди | 3,3 х 10 9 | ~21 000 | |
Тетраодон Нігровірідіс (Тетраодон Нігровірідіс) | 3,42 х 10 8 | 27 918 | Хоча Тетраодон, здається, має більше генів, що кодують білок, ніж у нас, він має набагато менше некодуючих ДНК, тому його загальний геном становить приблизно десяту частину розміру нашого. |
Миша | 2,8 х 10 9 | ~23 000 | |
Земноводні | 10 9 —10 11 | ? | |
Арабідопсис таліана | 0,135 х 10 9 | 27 407 | квітуча рослина (покритосперма) з одним з найменших геномів, відомих в рослинному царстві. |
Піча немовлята | 19,6 х 10 9 | 28 354 | ялина норвезька, хвойне дерево (голонасперм). Незважаючи на те, що він має лише на ~ 900 генів більше, ніж у арабідопсису, він має в 145 разів більше ДНК. Більшість з цього, здається, походить від транспозонів. |
Псилотум голий | 2,5 х 10 11 | ? |
Незважаючи на те, що Psilotum nudum (іноді його називають «віночком папороті») є набагато простішою рослиною, ніж Арабідопсіс (у нього немає справжніх листя, квітів чи плодів), у нього в 3000 разів більше ДНК. Ніхто не знає чому, але 80% і більше з них - це повторювана ДНК, що не містить генетичної інформації. Це також стосується деяких земноводних, які містять в 30 разів більше ДНК, ніж ми, але, звичайно, не в 30 разів такі складні. Загальна кількість ДНК в гаплоїдному геномі називається його значенням С. Відсутність послідовного зв'язку між значенням С і складністю організму (наприклад, земноводні проти ссавців) називається парадоксом значення С.
Не всі гени незамінні
Вчені Інституту геномних досліджень (нині відомий як Інститут Дж. Крейга Вентера), які визначили послідовність Mycoplasma genitalium, стежили за цією роботою, систематично знищуючи його гени (мутуючи їх вставками), щоб побачити, які з них є важливими для життя і які є необхідними. З 485 генів, що кодують білок, вони дійшли висновку, що лише 381 з них є важливим для життя. Іншими словами, втрата будь-якого з 381 смертельна; втрата будь-якого з інших - ні. (Це не означає, що всі потреби організму - це 381 - див. «Мінімальний геном?» нижче.)
Використовуючи подібні методи, три групи нещодавно виявили, що лише близько 10% генів у геномі людини (~ 2000 з них) повинні бути присутніми для успішного росту людських клітин в культурі. Ці гени кодують білки для таких важливих функцій, як контроль клітинного циклу, реплікація ДНК, транскрипція ДНК та трансляція РНК. Клітини можуть переносити втрату будь-якого з інших ~ 18 000 генів. Таким чином, геном людини, здається, має надлишкові шляхи, які часто можуть компенсувати втрату одного гена принаймні для клітин, що ростуть в культурі. Ймовірно, інші виявляться важливими для розвитку та функціонування різних типів диференційованих клітин в неушкодженому організмі.
У березні 2016 року працівники Інституту Джей Крейга Вентера повідомили, що створили штам мікоплазми, що містить лише 473 гени. Цей синтетичний організм, який енергійно росте в культурі, зараз утримує рекорд для найменшого геному вільно живого організму.