สัตว์ตัวนี้มี DNA มากกว่าคุณ 38 เท่า

สุนัขน้ำ Neuse River อาจมีอายุมากกว่า 50 ปี แต่มันไม่เคยเติบโต

ซาลาแมนเดอร์สีน้ำตาลดำตัวนี้แฝงตัวอยู่ในแม่น้ำและลำธารของนอร์ธแคโรไลนา เช่นเดียวกับญาติสนิท กบ และคางคก มันคือสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ มันเริ่มต้นชีวิตเหมือนลูกอ๊อดก่อนจะเติบโตขา แต่ต่างจากญาติที่กำลังกระโดดของมัน หมาน้ำไม่เคยโตเร็วกว่าตัวอ่อนของมัน

หางยังคงเป็นครีบเหมือนลูกอ๊อด ขาเล็กๆ ที่เงอะงะของมันจะไม่ใหญ่พอสำหรับร่างกายของมัน ตีนหลังของมันไม่เคยงอกนิ้วเท้าจนหมด และมันใช้เวลาทั้งชีวิตหายใจผ่านเหงือกของตัวอ่อน มันยื่นออกมาจากคอเหมือนขนนกยูงพอง เนื่องจากวอเตอร์ด็อกไม่เคยเติบโต มันจึงต้องใช้ชีวิตอยู่ในน้ำทั้งชีวิต

มันยังเคลื่อนไหวอย่างช้าๆ ราวกับว่าร่างเล็กๆ ที่อ้วนของมันเต็มไปด้วยตะกั่ว อันที่จริงก็อิ่มแล้ว แต่ละเซลล์ในร่างกายเต็มไปด้วยดีเอ็นเอ ซึ่งมากกว่า DNA ของมนุษย์ถึง 38 เท่า

จีโนมของสัตว์คือชุด DNA ที่สมบูรณ์ในแต่ละเซลล์ โมเลกุลของ DNA แต่ละโมเลกุลมีรูปร่างเหมือนบันไดที่ยาวมาก และแต่ละขั้นบนบันไดเรียกว่า “เบสคู่” สุนัขน้ำในแม่น้ำ Neuse (Noose) มีจีโนมที่ใหญ่ที่สุดในโลก จีโนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นก สัตว์เลื้อยคลาน และปลาส่วนใหญ่อยู่ในช่วงขนาดที่แคบ — ประมาณหนึ่งพันล้านถึงสี่พันล้านคู่เบส แต่จีโนมของซาลาแมนเดอร์มีความหลากหลายมากกว่า — จาก 10 พันล้านถึง 120 พันล้านคู่เบส

ดีเอ็นเอจำนวนมหาศาลนี้ทำให้ร่างกายของซาลาแมนเดอร์บิดเบี้ยวไปอย่างสิ้นเชิง มันทำให้หลายสายพันธุ์ไม่โตเต็มที่ มันทำให้คนอื่นมีสมองที่เรียบง่าย สายตาไม่ดี และกระดูกโก่งที่ไม่มีวันแข็งกระด้าง

David Wake นักชีววิทยากล่าวว่า “จีโนมขนาดใหญ่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของสิ่งที่เป็นซาลาแมนเดอร์ “พวกมันยังมีชีวิตอยู่ ตัวอ่อนเดินได้” ก่อนที่เขาจะเสียชีวิตในปีที่แล้ว เขาใช้เวลาหลายสิบปีที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ เพื่อศึกษาเรื่องซาลาแมนเดอร์

ดีเอ็นเอมักถูกเรียกว่าพิมพ์เขียวแห่งชีวิต ยีนใน DNA ของเรากำหนดว่าเรามีขน เกล็ด หรือขน สิ่งเหล่านี้เป็นแนวทางในการแตกแขนงของหลอดเลือดและเซลล์ประสาทของเรา แต่ซาลาแมนเดอร์กำลังเปิดเผยว่า DNA หล่อหลอมเราในลักษณะที่ไม่เกี่ยวข้องกับยีนหรือข้อมูลที่พวกมันมีอยู่

เช่นเดียวกับการเติมครีมใน Twinkie ดีเอ็นเอจะขยายตัวเพื่อเติมเต็มพื้นที่ให้มากที่สุด ทุกสายพันธุ์พยายามดิ้นรนเพื่อป้องกันไม่ให้ DNA ของมันเติบโตมากเกินไป การต่อสู้ครั้งนี้ได้หล่อหลอมสัตว์ทุกชนิด ตั้งแต่อาร์ดวาร์กไปจนถึงปลาม้าลาย และมีแนวโน้มว่าจะเป็นสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ด้วยเช่นกัน

ปรสิตอาละวาด

ความลึกลับของซาลาแมนเดอร์เริ่มขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์เพิ่งแสดงให้เห็นว่า DNA เป็นโมเลกุลทางพันธุกรรมของชีวิต พวกเขาได้แสดงให้เห็นว่ามันมียีนที่ถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่น

ในปีพ.ศ. 2493 ผู้คนมีความเชื่ออย่างแรงกล้าว่าจีโนมมนุษย์จะเปรียบเทียบกับผู้อื่นได้อย่างไร

“เราคิดว่าเราเป็นสัตว์ที่ซับซ้อนที่สุดในโลก” T. Ryan Gregory กล่าว เขากล่าวว่า “เราควรมียีนมากที่สุด เราควรจะมี DNA มากที่สุด” สมมติฐานนั้นกลับกลายเป็นว่าผิดมาก Gregory เป็นนักชีววิทยาที่ศึกษาขนาดจีโนมที่มหาวิทยาลัย Guelph ในออนแทรีโอ ประเทศแคนาดา

ในปี 1951 นักวิทยาศาสตร์สองคนได้ตรวจวัดดีเอ็นเอในเซลล์จากปลา 54 ชนิด สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ สัตว์เลื้อยคลาน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและนก ซาลาแมนเดอร์มีดีเอ็นเอมากกว่ามนุษย์และสัตว์อื่นๆ หลายสิบเท่า Lungfish – ปลาแปลก ๆ ที่สามารถเดินบนครีบและหายใจได้ – มี DNA จำนวนมากเช่นกัน ทั้งคู่ได้ตีพิมพ์การค้นพบนี้ใน Journal of General Physiology จีโนมยักษ์ดังกล่าวทำให้นักวิทยาศาสตร์สนใจตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา

ดีเอ็นเอ ‘ปรสิต’

ในช่วงครึ่งศตวรรษต่อมา ผู้คนค่อยๆ ตระหนักว่าซาลาแมนเดอร์และปลาปอดไม่มียีนมากกว่าสัตว์อื่นๆ

DNA มีมากกว่ายีน และสิ่งอื่น ๆ บางส่วนไม่มีหน้าที่ที่ชัดเจน นักวิทยาศาสตร์บางครั้งเรียกสิ่งนี้ว่า DNA ขยะพิเศษ ในบรรดา DNA ที่ไม่ใช่ยีนนี้มีสิ่งที่เรียกว่า transposons (Trans-POH-zahns) ซาลาแมนเดอร์และปลาปอดมีดีเอ็นเอขยะมากกว่าสัตว์อื่น ๆ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในทรานสโปซอนเหล่านั้น

คิดว่า transposons เป็นปรสิตดีเอ็นเอ

ปรสิตมักเป็นสัตว์ขนาดเล็กที่อาศัยอยู่ในหรือบนร่างของสัตว์ที่ใหญ่กว่า ในบรรดาที่รู้จักกันดี ได้แก่ พยาธิตัวตืด พยาธิปากขอ เหาและเห็บ พวกเขามักจะทำร้ายครอบครัว ทำให้สุขภาพไม่ดี Transposons ทำงานเหมือนปรสิตของจีโนม ตัวอย่าง DNA เหล่านี้สร้างสำเนาของตัวเองใหม่อย่างต่อเนื่อง จากนั้นจึงแทรกเข้าไปในจีโนมของโฮสต์

และบางครั้งอาจเป็นอันตรายต่อโฮสต์ หากปรสิตเหล่านี้อยู่ตรงกลางของยีน พวกมันอาจหยุดไม่ให้มันทำงานอย่างถูกต้อง และสิ่งนี้อาจทำให้เกิดมะเร็ง — หรือพิการแต่กำเนิด ซึ่งสัตว์เกิดมาพร้อมกับแขนขาที่หายไป หัวใจผิดปกติ หรือปัญหาอื่นๆ

เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ สัตว์ทุกตัวมีโปรตีนพิเศษที่ทำงานเหมือนกับระบบภูมิคุ้มกันของจีโนม โปรตีนเหล่านี้ทำให้ทรานสโปซอนคัดลอกตัวเองได้ยากขึ้น แต่ในปี 2011 ราเชล มูลเลอร์พบว่ามีบางอย่างผิดปกติอย่างน่ากลัวในตัวซาลาแมนเดอร์ transposons ของพวกเขาทวีคูณจนควบคุมไม่ได้

Mueller เป็นนักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการที่ Colorado State University ใน Fort Collins เธอจัดลำดับ DNA จากซาลาแมนเดอร์หกสายพันธุ์ และทรานส์โพซอนหลายสิบตัวในซาลาแมนเดอร์ก็ปรากฏขึ้นในระดับสูง เมื่อเทียบกับในกบ ปลาม้าลาย คน และสัตว์อื่นๆ หนึ่งในผู้บุกรุกเหล่านี้ เรียกว่า Ty3/gypsy อาจมีสำเนามากกว่าหนึ่งล้านเล่มที่แทรกเข้าไปในจีโนมของซาลาแมนเดอร์ Mueller และทีมของเธอได้แบ่งปันสิ่งที่ค้นพบใน Genome Biology and Evolution

ไม่มีใครรู้ว่าทำไม transposons จึงเพิ่มจำนวนขึ้นจากการควบคุมในซาลาแมนเดอร์ แต่ DNA ส่วนเกินนั้นได้ทำให้ชีวิตของพวกเขาช้าลงและทำให้ร่างกายของพวกเขาบิดเบี้ยว

ทารกถาวร

ซาลาแมนเดอร์พัฒนาช้าเพราะยีนที่ชี้นำการเจริญเติบโตใช้เวลานานกว่าจะตื่นตัวและตื่นตัว หากต้องการให้ยีนทำงาน ต้องคัดลอกความยาวทั้งหมดไปเป็นโมเลกุลของสารที่เรียกว่า RNA ยีนที่ยาวขึ้นใช้เวลาในการคัดลอกมากขึ้น เนื่องจากยีนของซาลาแมนเดอร์นั้นเต็มไปด้วยทรานสโพซอน พวกมันจึงมักจะยาวกว่ายีนของมนุษย์ถึงห้าเท่า เป็นผลให้สัญญาณสำคัญที่ชี้นำการเจริญเติบโตของส่วนต่างๆของร่างกายสามารถล่าช้าในซาลาแมนเดอร์

“โดยพื้นฐานแล้วซาลาแมนเดอร์เป็นทารกที่เดินไปมา” สแตนลีย์ เซสชั่นส์สรุป “พวกเขาไม่ค่อยโตเลย” เขาเป็นนักชีววิทยาซาลาแมนเดอร์เกษียณที่ Hartwick College ใน Oneonta รัฐนิวยอร์ก

ซาลาแมนเดอร์ที่มีจีโนมที่ใหญ่ที่สุด เช่น สุนัขน้ำ จะไม่มีวันเปลี่ยนแปลง นั่นคือกระบวนการเปลี่ยนจากลูกอ๊อดให้กลายเป็นผู้ใหญ่ที่อาศัยบนบก

บางชนิดยังไม่งอกกิ่งและนิ้วเท้า พิจารณาครอบครัว amphiuma (Am-fee-OOM-ah) ซาลาแมนเดอร์ส่วนใหญ่มีสี่นิ้วที่เท้าหน้าและห้านิ้วที่หลัง แต่แอมฟิอูมามีน้อยกว่า – บางครั้งก็มีนิ้วเท้าเพียงข้างเดียว ขาของพวกมันเล็กมากจนสัตว์เหล่านี้ดูเหมือนปลาไหล พวกเขามักถูกเรียกว่า “ปลาไหลคอนเจอร์” และซาลาแมนเดอร์ในครอบครัวอื่น – ไซเรน – อย่าแตกหน่อที่ขาหลัง

ซาลาแมนเดอร์หลายตัวที่มีจีโนมเล็กกว่าจะเติบโตเป็นผู้ใหญ่ที่อาศัยอยู่ในแผ่นดินด้วยขาและนิ้วเท้าทั้งหมด แต่นักวิทยาศาสตร์พบว่าแม้สิ่งเหล่านี้จะยังไม่บรรลุนิติภาวะ

ในบางสปีชีส์ กระดูกกะโหลกศีรษะไม่มีวันเติบโตไปด้วยกัน ซึ่งจะทำให้ช่องว่างบนศีรษะ ช่องว่างทำให้ส่วนหนึ่งของสมองไม่ได้รับการป้องกัน (กะโหลกของเรามีช่องว่างคล้ายกันตั้งแต่แรกเกิด แต่ “จุดอ่อน” นี้จะปิดลงเมื่ออายุสามขวบ)

ในสายพันธุ์ซาลาแมนเดอร์อื่นๆ โครงกระดูกของพวกมันจะไม่แข็งตัวเต็มที่ สัตว์นั้นถูกทิ้งไว้ด้วย “กระดูก” ที่โก่งตัวทำจากกระดูกอ่อน

เซลล์ใหญ่ หุ่นเป๊ะ

ซาลาแมนเดอร์ก็แปลกไปอีกแบบหนึ่งที่สำคัญ เซลล์ของพวกมันมีขนาดใหญ่มาก สิ่งนี้ถูกค้นพบมานานก่อนที่ใครจะรู้เกี่ยวกับจีโนมขนาดใหญ่ของพวกมัน ศัลยแพทย์กองทัพอังกฤษชื่อ George Gulliver สังเกตเห็นเซลล์ขนาดใหญ่เหล่านั้นในปี 1875

เขาเดินทางไปทั่วโลกพร้อมกับกองทัพอังกฤษ กัลลิเวอร์เก็บเลือดจากหลายร้อยชนิดและวัดขนาดของเซลล์เม็ดเลือดแดงของพวกมัน เขาพบว่าซาลาแมนเดอร์แอมฟิอูมามีเซลล์ที่ใหญ่กว่าเซลล์ของมนุษย์เกือบ 300 เท่า

ตอนนี้ผู้คนเข้าใจว่าซาลาแมนเดอร์มีเซลล์ขนาดใหญ่เพราะ DNA ของพวกมันใช้พื้นที่มาก ยิ่งจีโนมใหญ่เท่าใด เซลล์ก็จะยิ่งมีขนาดใหญ่ขึ้นเท่านั้น ในบางสปีชีส์ คุณสามารถเห็นเซลล์เม็ดเลือดแดงเคลื่อนตัวผ่านเส้นเลือดในเหงือกโดยใช้เพียงแว่นขยาย (ในสัตว์อื่นๆ คุณต้องมีกล้องจุลทรรศน์ที่มีประสิทธิภาพเพื่อดูเซลล์เม็ดเลือดแดง)

การมีเซลล์ขนาดใหญ่จะเปลี่ยนวิธีการประกอบซาลาแมนเดอร์

สัตว์เหล่านี้กลายเป็น “ตัวหนังสือ” เซสชั่นกล่าว ในภาพถ่ายดิจิทัล ความชัดเจนของภาพจะเปลี่ยนไปเมื่อคุณแทนที่จุดสีเล็กๆ หรือพิกเซลด้วยบล็อกสีที่ใหญ่ขึ้น มันเหมือนกับใบหน้าของบุคคลในเกมคอมพิวเตอร์ Minecraft หัวบล็อกมีลักษณะเรียบง่าย ตาและปากเป็นเพียงสี่เหลี่ยมจัตุรัส และรายละเอียดอย่างริมฝีปากและขนตาก็หลุดออกมา เซสชั่นบอกว่ามันเป็นแบบนั้นกับซาลาแมนเดอร์

ในบางสปีชีส์ สมองถูกแยกออกจากโลกภายนอกด้วยเซลล์ผิวหนังเพียงชั้นเดียว กระดูกโคนขาบางครั้งหนาเพียงสองหรือสามเซลล์เท่านั้น

ในปี 1994 Wake at UC Berkeley ทำงานร่วมกับ Gerhard Roth นักวิทยาศาสตร์ด้านสมองที่ University of Bremen ในเยอรมนี ทั้งสองแสดงให้เห็นว่าซาลาแมนเดอร์ที่มีเซลล์ใหญ่กว่าก็มีสมองที่ง่ายกว่าเช่นกัน พวกมันมีเซลล์ในเส้นประสาทน้อยลงซึ่งส่งสัญญาณจากดวงตาไปยังสมอง และมีเซลล์ในบริเวณสมองน้อยลงที่รับสัญญาณจากดวงตา

ไม่มีใครรู้แน่ชัดว่าสิ่งนี้มีความหมายต่อสัตว์อย่างไร แต่รอธสงสัยว่าสปีชีส์ที่ได้รับผลกระทบอาจมีการมองเห็นที่จำกัดเมื่อเทียบกับเซลล์สมองที่เล็กกว่าและมีจำนวนมากกว่า

ซาลาแมนเดอร์ที่มีจีโนมและเซลล์ที่ใหญ่กว่าก็ดูเหมือนจะมีหัวใจที่อ่อนแอเช่นกัน Michael Itgen ค้นพบสิ่งนี้เมื่อเปรียบเทียบโครงสร้างหัวใจของเก้าสายพันธุ์ Itgen เป็นนักศึกษาปริญญาเอกที่ทำงานกับ Mueller ในโคโลราโด เขากำลังศึกษาซาลาแมนเดอร์ที่มีจีโนมตั้งแต่ 9 ถึง 22 เท่าของขนาดจีโนมมนุษย์

ผู้ที่มีจีโนมที่เล็กกว่าจะมีหัวใจที่มีผนังหนาและมีกล้ามเนื้อหนา Itgen พบ พวกเขาอาจจะสามารถสูบฉีดเลือดได้อย่างแรง แต่เมื่อจีโนมใหญ่ขึ้น หัวใจก็กลวงขึ้น และผนังของพวกเขาบาง สัตว์ที่มีจีโนมที่ใหญ่ที่สุดจะมีผนังหัวใจบอบบาง กล้ามเนื้อหัวใจบางครั้งหนาเพียงเซลล์เดียว!

“ฉันตกใจมาก” อิทเกนกล่าว หัวใจที่ผอมบางเหล่านั้นอาจไม่สามารถสูบฉีดโลหิตได้อย่างแรงกล้า เขาและมูลเลอร์อธิบายการค้นพบของพวกเขาในเดือนมิถุนายนในวารสาร Evolution

อิทเกนเชื่อว่าจีโนมและขนาดเซลล์อาจส่งผลต่อโครงสร้างของทุกอวัยวะในร่างกายของซาลาแมนเดอร์ เขาศึกษาตับซึ่งขจัดสารพิษและเซลล์เม็ดเลือดแดงที่เสียหายออกจากเลือด เขาพบความแตกต่างในอวัยวะนั้นด้วย

ทนต่อ DNA

ผลกระทบเหล่านี้เผยให้เห็นความท้าทายที่มาพร้อมกับการมี DNA มากมาย และซาลาแมนเดอร์ก็ทำได้ดีอย่างชัดเจน ท้ายที่สุดพวกเขารอดชีวิตมาได้ 200 ล้านปี ด้วยเหตุนี้ บางคนจึงสงสัยว่า DNA ที่เกินมานั้นช่วยสัตว์ได้หรือไม่

เซสชั่นคิดว่ามันไม่ ซาลามานเดอร์มีความสามารถที่น่าทึ่งในการสร้างใหม่ เขาตั้งข้อสังเกต หากขาหรือหางขาด ก็สามารถงอกใหม่ได้ เขาเชื่อว่าจีโนมขนาดใหญ่ของสัตว์ช่วยได้ที่นี่

เนื่องจากซาลาแมนเดอร์พัฒนาช้า Sessions เชื่อว่าผู้ใหญ่ยังมีเซลล์ตัวอ่อนอยู่มากมาย “สเต็มเซลล์” เหล่านี้อาจมีความสามารถในการเติบโตในเนื้อเยื่อพิเศษหลายชนิด เช่น กล้ามเนื้อ ผิวหนัง หรือกระดูก หากสัตว์สูญเสียขาไปในภายหลัง เซลล์เหล่านี้อาจช่วยให้มันงอกใหม่ได้

ปลาปอดยังสามารถงอกใหม่ได้ และเช่นเดียวกับซาลาแมนเดอร์ ปลาปอดมีจีโนมขนาดใหญ่ ใช้ชีวิตอย่างช้าๆ และไม่มีวันเติบโต “ปลาปอดเป็นข้อยกเว้นที่พิสูจน์กฎ” Sessions กล่าว เขาและเวคตีพิมพ์ทฤษฎีนี้เมื่อปีที่แล้วใน Developmental Dynamics

แต่อาจมีเหตุผลลึกซึ้งกว่านั้นว่าทำไมซาลาแมนเดอร์ถึงสามารถทนต่อจีโนมขนาดใหญ่ได้ พวกมันได้พัฒนาวิถีชีวิตที่ไม่ต้องการให้พวกมันเคลื่อนไหวหรือเติบโตเร็วเท่ากับสัตว์อื่นๆ ดังนั้นจึงไม่สร้างความแตกต่างหากจีโนมขนาดใหญ่ของพวกมันกำหนดขีดจำกัดความเร็วไว้

ซาลาแมนเดอร์มีการเผาผลาญอาหารช้ากว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นก หรือแม้แต่สัตว์เลื้อยคลานเลือดเย็น พวกเขาไม่ต้องการออกซิเจนเกือบเท่า ในความเป็นจริง ซาลาแมนเดอร์ที่ Itgen และ Mueller ได้ศึกษาไม่ต้องการปอดหรือเหงือกเพื่อรับออกซิเจน ก๊าซนั้นซึมเข้าสู่ผิวหนังจากอากาศโดยตรง

นี้อาจช่วยให้พวกเขาอยู่รอดด้วยหัวใจที่อ่อนแอ Mueller กล่าว คนเราอาศัยหัวใจที่แข็งแรงในการสูบฉีดออกซิเจนจากปอดไปยังส่วนอื่นๆ ของร่างกาย แต่หัวใจของซาลาแมนเดอร์ไม่ต้องทำงานหนักเกือบเท่า

ในความเป็นจริง ซาลาแมนเดอร์บางตัวสามารถเอาชีวิตรอดได้แม้กระทั่งเมื่อต้องเสียหัวใจไปหนึ่งในสี่ส่วน Sessions พบ สิ่งนี้จะฆ่าสัตว์ส่วนใหญ่ได้อย่างรวดเร็ว แต่พวกซาลาแมนเดอร์ก็อายุยืนยาวพอที่จะเติบโตกลับคืนมาได้

การเคลื่อนไหวช้าๆ ของ Salamanders ยังช่วยประหยัดพลังงานอีกด้วย หลายคนมีผิวหนังที่เป็นพิษ ดังนั้นผู้ล่าส่วนใหญ่จึงปล่อยพวกมันไว้ตามลำพัง และซาลาแมนเดอร์สองสามตัวต้องไล่ล่าเหยื่อ พวกเขาแค่นั่งนิ่ง ๆ จนกว่าแมลงจะเข้ามา จากนั้น — แซบ — พวกมันโจมตีด้วยลิ้นที่เร็วราวสายฟ้าหรืออึกอักรุนแรง “นั่นเป็นสิ่งเดียวที่พวกเขาทำได้อย่างรวดเร็ว” เวคกล่าว “แต่มันเร็วมาก”

พัฒนาการของ ‘ซาลามอนเตอร์’

จีโนมของซาลาแมนเดอร์ดูแปลก แต่ก็ยังเผยให้เห็นบทเรียนที่สำคัญเกี่ยวกับทุกชีวิต Transposons มีแนวโน้มที่จะเพิ่มจำนวนขึ้น เช่นเดียวกับไวรัส แบคทีเรีย และกระต่ายกระต่าย เนื่องจากทรานสโพซอนทวีคูณ จีโนมจึงมีแนวโน้มที่จะขยายตัวมากกว่าล้านปี คำถามที่สำคัญคือ DNA ของปรสิตสามารถขยายตัวได้มากเพียงใดโดยไม่ทำร้ายโฮสต์ของมัน

บรรพบุรุษของซาลาแมนเดอร์อาจมีชีวิตอยู่และเติบโตอย่างช้าๆ Mueller กล่าว ดังนั้นพวกมันจึงไม่ได้รับอันตรายเมื่อทรานสโพซอนของพวกเขาทวีคูณและจีโนมของพวกมันก็ขยายตัว สัตว์เหล่านี้ค่อยๆ พัฒนากลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการเอาชีวิตรอดในเลนที่ช้า ในทางกลับกันอาจทำให้จีโนมของพวกมันขยายตัวได้อีก

ทุกวันนี้ ซาลาแมนเดอร์ที่มีจีโนมที่ใหญ่ที่สุด เช่น แอมฟิอูมา ไซเรน และวอเตอร์ด็อก อาศัยอยู่ในสถานที่ที่มีน้ำอยู่เสมอ สิ่งนี้ทำให้จีโนมของพวกมันขยายตัวจนกระทั่งสปีชีส์เหล่านี้สูญเสียความสามารถในการแปรสภาพเป็นผู้ใหญ่ที่อาศัยอยู่บนบก สปีชีส์เหล่านี้คือ “ซาลามอนสเตอร์” เซสชั่นกล่าว พวกเขา “ยอมแพ้ง่ายๆ” ที่พยายามควบคุมทรานสโพซอนของพวกเขา

แต่สำหรับสัตว์ที่ต้องมีชีวิตที่เร็วขึ้นเพื่อเอาชีวิตรอด ร่างกายของพวกมันได้ป้องกันไม่ให้จีโนมของพวกมันโตเกินไป

นกมีจีโนมที่เล็กกว่ามนุษย์ พวกเขาต้องเติบโตอย่างรวดเร็วเพื่อให้สามารถอพยพไปตามฤดูกาลหรือตามชนิดของอาหารได้ นกฮัมมิ่งเบิร์ดมีจีโนมที่เล็กที่สุดบางส่วน บางชนิดมีขนาดน้อยกว่าหนึ่งในสามของจีโนมมนุษย์ เมแทบอลิซึมที่เร็วมากนั้นให้พลังปีกที่เต้นหลายสิบครั้งต่อวินาทีและหัวใจที่เต้นสูงถึง 1,200 ครั้งต่อวินาที “ไม่มีทางที่คุณจะมีนกที่มีจีโนมขนาดเท่าซาลาแมนเดอร์ได้” Gregory กล่าวสรุปที่ Guelph

ในบรรดาสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ค้างคาวมีจีโนมที่เล็กที่สุด ซึ่งมีขนาดใกล้เคียงกับในนก และเนื่องจากค้างคาวบินได้ พวกมันจึงเผชิญกับความท้าทายทางกายภาพที่คล้ายคลึงกัน

กบและคางคกส่วนใหญ่มีจีโนมขนาดใหญ่ แม้ว่าจะไม่ใหญ่เท่ากับซาลาแมนเดอร์ แต่บางตัวยังคงมีขนาดใหญ่กว่าจีโนมมนุษย์ถึงสี่เท่า แต่ในปี 2564 นักวิทยาศาสตร์ได้รายงานข้อยกเว้นที่โดดเด่นอย่างหนึ่ง กบขุดอย่างหรูหรามีจีโนมที่เล็กพอๆ กับของนกฮัมมิงเบิร์ด

กบตัวนี้อาจมีวิวัฒนาการจีโนมเล็ก ๆ ของมันเพราะต้องอยู่รอดในทะเลทราย มันวางไข่ในแอ่งน้ำที่ก่อตัวในช่วงเวลาสั้นๆ หลังฝนตก ลูกอ๊อดที่เกิดใหม่มีเวลาเพียงไม่กี่วันที่จะเติบโตขาและปอดก่อนที่แอ่งน้ำเหล่านี้จะระเหยไป

ความจำเป็นในการพัฒนาอย่างรวดเร็วทำให้สายพันธุ์นี้ต้องอยู่ภายใต้การควบคุม การทำเช่นนี้ได้พัฒนา “ระบบภูมิคุ้มกัน” ของจีโนมที่แข็งแกร่งขึ้น และกว่าล้านปี มันลดจำนวนทรานสโพซอนใน DNA ของมัน ผลลัพธ์ถูกตีพิมพ์เมื่อปีที่แล้วใน Proceedings of the National Academy of Sciences

แม้แต่พืชก็ทำตามรูปแบบที่ยิ่งใหญ่นี้ วัชพืชที่เติบโตอย่างรวดเร็ว เช่น ดอกแดนดิไลออนและพืชมีหนามมักจะมีจีโนมที่เล็กกว่าพืชที่เติบโตช้า ขนาดของจีโนม “ไม่ใช่แบบสุ่ม” Gregory สรุป

การแข่งขันชักเย่อระหว่างสิ่งมีชีวิตกับจีโนมได้หล่อหลอมทุกสปีชีส์ แต่เราอาจไม่เคยรู้เรื่องนี้มาก่อน ถ้าไม่ใช่เพราะสัตว์ประหลาดที่แปลกประหลาดจริงๆ ที่ให้เบาะแสแรกแก่เรา สำหรับสิ่งนี้ เราสามารถขอบคุณสุนัขน้ำที่เฉื่อยชาได้

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ raymaterson.com