当一场全球性的流行病迫使之前的研究生德文·博兰博士离开实验室，来到电脑上时，他发现了一个隐藏在长期研究的布劳尼芽孢杆菌物种中的不同世界——并发现它根本不是一个物种，而是三个物种。
布朗杆菌是在19世纪中期首次被发现的。从技术上讲，它是一种植物，它进行光合作用，最令研究人员感兴趣的是，它产生大量的碳氢化合物，可以用作可再生燃料。
它以前被认为是一个单一的物种，有三个种族:a、B和L，每个种族产生的油类型略有不同。但在发现每个种族之间存在20-30%的基因差异后，德克萨斯农工大学农业生物研究小组提出了一种新的分类方法——完成了生物学家命名物种的梦想。
“作为一名研究生，你读的论文都说同样的事情，这是一个单一的物种，有三个化学种族，你内化了它，”博兰说，他是展示基因组比较的研究的第一作者。你开始认为这一定是对的。没有人发现不是这样的，所有这些科学家的职业生涯都比我长得多——我只是个孩子。
“但我最终为一个物种提出了被接受发表的名字，这是我从未想过会发生的事情。”
一半是必要，一半是环境
在来德州农工大学之前，博兰德的本科研究领域是蛋白质工程等领域的“面包和黄油”生物化学研究。他的毕业论文旨在围绕布朗氏芽孢杆菌合成其独特碳氢化合物的生产过程展开。
但当新冠肺炎大流行来袭时，博兰担心会浪费时间写论文，而且可能会推迟毕业。
作为回应，德州农工大学农业与生命科学学院生物化学与生物物理系副教授、本科项目副主任蒂姆·德瓦雷恩博士建议博兰抓住机会深入研究遗传数据和生物信息学。
Devarenne说:“把你感兴趣的生物体的基因组绘制出来，在研究中总是理想的，因为它让你更容易找到基因，并努力确定它们的功能。”
之前在实验室的另一名研究生丹尼尔·布朗(Daniel Browne)进行了一些测序，并组装了B族的基因组。在Devarenne和Boland的一次每周例会上，Devarenne建议他们尝试在A和L的比赛中做同样的事情。
“这有双重好处，”博兰说。“我们能够做一些以前没有做过的事情，而且它可以帮助我们更好地了解碳氢化合物的生物合成。”
尽管这些种族在显微镜下几乎无法区分，但博兰说，关于它们是否属于不同的物种，一直存在一些争论。他们很想知道基因组研究是否能解决这个问题。
除了Devarenne、Boland和Browne，研究团队还包括Devarenne实验室的博士后研究员Ivette Cornejo Corona博士;约翰·穆雷博士，生物化学和生物物理系的另一位研究员和教授;丽贝卡·墨菲博士，穆雷实验室的前研究生;以及日本东京大学教授冈田茂博士(Shigeru Okada)在芽孢球菌研究方面的长期合作伙伴。
Tim Devarenne博士在他生物化学和生物物理系的实验室里研究一种常见的绿色微藻的生物燃料特性，这种微藻被称为布朗杆菌。(Tim Devarenne, Kathleen Phillips/Texas A&M AgriLife)
基因分析
尽管人们通常研究芽孢球菌的碳氢化合物生产，但对其基因组进行测序已被证明是困难的。
德文·博兰德博士是蒂姆·德瓦雷纳实验室的前研究生研究员，当COVID-19大流行迫使他离开实验室时，他第一次发现了他对生物信息学的热爱。他现在在德州农工大学基因组科学与社会研究所工作，每天都在使用生物信息学。(德州农工基金会)
博兰德现在是德州农工大学基因组科学与社会研究所的助理研究科学家，他说，细胞所处的厚而油的培养基使得提取和分离DNA成为一项挑战。
尽管如此，研究小组还是决定分析基因组，看看每个种族的生物燃料生产过程中涉及的基因和蛋白质之间的相似性。
但是，在将基因组拼凑在一起，并使用德州农工大学高性能研究计算中心的超级计算机进行基因组比较后，博兰说，很明显，这些生物体不是同一物种。
“好像我们看到的每一个地方都不一样，”他说。
最后，研究人员表示，大约每五个基因中就有一个是每个芽孢球菌种族所独有的。从这20%的差异来看，人类和黑猩猩之间的基因差异不到2%。
经过一些进一步的验证后，Boland和Devarenne开始重新分类芽孢球菌。博兰说，研究小组花了几个月的时间研究不同的名字。
为了保存历史，他们保留了B种原有的名称——布朗氏葡萄球菌(Botryococcus braunii)，并将A种重新命名为烯质葡萄球菌(Botryococcus alkenealis)，将L种重新命名为番茄二色葡萄球菌(Botryococcus lycopadienor)，以表示它们产生的碳氢化合物的类型。
是什么造就了一个物种
在最近的过去，生物学家在对生物进行分类时更加重视基因和基因组。
但Devarenne说，即使有所有证据表明这些芽孢球菌藻类被认为是独立的物种，真正构成一个物种的是科学界的普遍接受。
在《公共科学图书馆·综合》上发表了他们的同行评议研究后，Devarenne与其他100多名在自己的实验室里研究这些生物的研究人员分享了他们的研究结果。
他说:“我们对不同物种的定义可能不会随着这些生物在研究中的使用而发生太大变化。”“但这对科学理解很重要，我们如何看待这些生物彼此之间以及与所有其他物种之间的关系。”
博兰说，他和德瓦雷纳在一份开放获取的期刊上发表了论文，这样其他科学家就可以在他们的研究基础上进一步发展。该物种的完整基因组也可在国家生物技术信息中心网站上获得。
他说:“对我们来说，重要的是，当这些信息准备好发布时，就可以公开获取。”“科学是社区驱动的。最终的目标永远是促进我们的集体知识，我认为这就是我们在这里所取得的成就。”
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希望本篇文章《发现三种关键微藻物种可用于生物燃料》能对你有所帮助！
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