Was sind die kleinsten Genome?

Genome sind der Code des Lebens - die molekulare Blaupause, die jeden lebenden Organismus aufbaut. Das menschliche Genom, das im Zellkern in DNA kodiert gefunden wurde, verfügt über etwa 3 Milliarden Aminosäurebasenpaare und 20.000 bis 25.000 proteinkodierende Gene. Dies ist relativ typisch für einen metazoischen Organismus. Die Genomgröße korreliert nicht direkt mit der Komplexität des Organismus, sondern abstrakt, insbesondere beim Vergleich der Genomlängen zwischen mehrzelligen und einzelligen Organismen. Parasiten haben das kleinste Genom eines mehrzelligen Organismus und wurden einem Prozess unterzogen, der als genetische Straffung bezeichnet wird.

Einige Organismen haben wirklich winzige Genome, die kleinsten, die bisher entdeckt wurden. Ab 2011 war das kleinste gemeldete Genom, das außerhalb einer Organelle gefunden wurde, das Tremblaya- Genom, das nur 121 Gene aufweist und in einem Bakterium vorkommt, das in Mehlwanzen gefunden wird. Andere extrem kleine Genome umfassen Candidatus Carsonella rudii, auch als C. rudii bekannt , mit nur 159.662 Basenpaaren und ungefähr 182 Genen. Dieses Bakterium kommt in saftsaugenden Insekten vor, die als springende Pflanzenläuse bezeichnet werden. Der Endosymbiont C. rudii lebt in spezialisierten Organen des Insekts, den Bakteriomen. Sie haben eine für beide Seiten vorteilhafte Beziehung, wobei der Körper des Insekts die Bakterien mit Nährstoffen und Schutz versorgt und die Bakterien die Vitamine und Aminosäuren des Insekts liefern.

Das zweitkleinste nicht-virale Genom befindet sich im Nanoarchaeum equitaans , einem thermophilen Archaikum , das sich zwischen hydrothermalen Quellen auf dem Atlantikboden um den Mittelatlantischen Rücken befindet. N. equitaans ist ein sehr ungewöhnlicher Organismus, dem bestimmte Stoffwechselwege fehlen, die in praktisch jedem anderen Lebewesen zu finden sind, und dem in der Domäne Archaea ein eigenes Phylum verliehen wird. Sein Genom ist 490.885 Basenpaare lang. Dies gehört zu den kleinsten Genomen aller Lebewesen. N. equitaans ist wie C. rudii ein obligater Symbiont eines anderen Organismus, in diesem Fall des Archeon Ignicoccus , aus dem er viele essentielle Biomoleküle gewinnt.

Von allen bereits erwähnten kleinsten Genomen war der genomtragende Organismus ein obligatorischer Symbiont eines anderen. Das kleinste Genom eines frei lebenden Organismus befindet sich jedoch im Bakterium Mycoplasma genitalium , das sich in den Atemwegen und Genitalien von Primaten wie dem Menschen befindet. Dieses Bakterium wurde erstmals 1980 aus Harnröhrenproben zweier männlicher Farben mit Harnröhrenentzündung isoliert. M. gentalium gilt als eines der kleinsten Genome bei der Entdeckung von C. rudii im Jahr 2002 und besitzt nur 582.970 Basenpaare und 482 proteinkodierende Gene. M. genitalium wurde als Modell für das Minimal-Genom-Projekt verwendet, bei dem versucht wird, ein Bakterium mit dem für die Erhaltung des Lebens erforderlichen Mindestgenom zu schaffen.