Библиотека, где книги сами себя копируют и втискивают дубликаты между полками, быстро превращается в хаос. Примерно так выглядит геном сапоты — тропического дерева, чьи сладкие плоды знакомы многим как чику. Учёные впервые собрали полную последовательность её ДНК, и оказалось, что геном раздут до 1,63 миллиарда пар оснований — вдвое больше, чем у ближайших родственников, хотя число генов почти не изменилось.
Виновниками оказались мобильные элементы — участки ДНК, способные перемещаться и размножаться внутри генома. Особенно активными были ретротранспозоны Gypsy, которые встраивались в ДНК как саморазмножающиеся книги. Сравнив сапоту с четырьмя другими видами семейства Сапотовые, исследователи реконструировали историю этих вторжений. Пик активности Gypsy пришёлся примерно на 0,09 миллиона лет назад — по эволюционным меркам, вчера. Эти вставки не добавляли новых генов, а раздували промежутки между ними, как если бы в библиотеке между настоящими книгами вставили тысячи пустых страниц.
Клетка не осталась безучастной. Химические метки на ДНК — своего рода ярлыки «не трогать» — у сапоты встречаются чаще, чем у её родственницы M. longifolia, особенно на старых вставках Gypsy. Это похоже на библиотекарей, которые работают сверхурочно, чтобы держать размножившиеся книги под замком. Такое усиленное метилирование помогает стабилизировать геном, не давая мобильным элементам снова прийти в движение.
Но хаос принёс и неожиданную пользу. Среди дуплицированных генов сапоты 5736 оказались перенесены транспозонами, и эти гены особенно часто участвуют в производстве флавоноидов и фенилпропаноидов — веществ, отвечающих за вкус, аромат и лекарственные свойства. Иными словами, паразитические книги случайно принесли с собой рецепты новых блюд.
Теперь, когда у сапоты есть эталонный геном, селекционеры могут искать гены, отвечающие за сладость и аромат, и выводить улучшенные сорта без генной инженерии. А сама сапота становится моделью для понимания того, как растения переживают «геномное ожирение» и превращают его в новые возможности.
Геном сапоты всего в 1,6 раза больше человеческого, но содержит лишь около 35 тысяч генов против 20 тысяч у человека: разница в размере почти целиком обусловлена повторами, а не числом генов.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.