Сколько ДНК можно упаковать в клетку?

Вы когда-нибудь пробовали упаковать чемодан? Если это так, вы знаете, что независимо от того, как сильно вы стараетесь, есть ограничение на количество вещей, которые вы можете в него втиснуть. Если у вас больше вещей, вам нужен больший чемодан! 

Каждый живой организм, будь то роза, бактерия, муха или слон, имеет набор чертежей, говорящих его клеткам, как сформировать организм, как сделать все необходимые белки и как функционировать. Эти чертежи хранятся в виде дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в клетках организма. Существует четыре различных единицы ДНК, или нуклеотидные основания: аденин (а), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (С). Может существовать почти бесконечное число комбинаций в последовательностях различной длины, что приводит к очень точным инструкциям о том, как строить организмы, настолько разные, как, например, человек и медуза.

Требуется много нуклеотидных оснований, чтобы сформулировать все необходимые организму инструкции. Общий набор инструкций для человека составляет более 3 миллиардов нуклеотидов. Тем не менее, вся эта ДНК должна вписываться в клетку - почти каждая клетка в организме содержит один и тот же набор ДНК. Чтобы все это соответствовало, ДНК плотно наматывается на структуры, называемые хромосомами, и упаковывается в отсек в клетке, называемый ядром. Многие организмы диплоидны, то есть у них есть две копии каждой хромосомы - одна от матери и одна от отца. Одна копия всех хромосом называется геномом. Например, у человека 23 пары хромосом (всего 46 отдельных хромосом) и человеческий геном состоит из одной копии каждой из 23 хромосом.

Размер генома измеряется в терминах веса. Чем больше ДНК, тем больше вес, и тем больше геном. Размер генома часто сообщается в крошечной единице измерения, называемой пикограммами (pg) - это триллионная часть 1 грамма. 

Существует большая вариация в размере генома среди различных животных. Однако размер генома не коррелирует со сложностью животного или даже с количеством генов, которые оно имеет. Большая часть изменений в размере генома происходит от последовательностей ДНК, которые не кодируют белки. 

Ученые все еще пытаются выяснить, почему размер генома так сильно меняется. 

Чтобы дать вам представление о диапазоне размеров генома, скажем, что самый маленький геном животного, принадлежащий растительно-паразитической нематоде Pratylenchus coffeae, составляет 0,02 ПГ, в то время как самый большой геном животного, от мраморной двоякодышащей рыбы Protopterus aethiopicus, составляет чуть более 132 ПГ. Это более чем 6000-кратная разница в содержании ДНК! Это означает, что двоякодышащая рыба должна помещать в свои ядра гораздо больше ДНК, чем нематода. Удивительно, не правда ли?