在全球疫情迫使德文·博兰博士离开实验室，转向电脑工作时，他意外发现了布劳尼芽孢杆菌物种中隐藏的不同世界——实际上它并不是一个物种，而是三个。
布朗杆菌于19世纪中期首次被发现，技术上它是一种植物，能够进行光合作用，最吸引研究者的是它能产生大量可再生燃料的碳氢化合物。
之前被认为是一个单一物种的布朗杆菌，实际上有三个种族：A、B和L，每个种族产生的油类型略有不同。然而，随着发现种族间存在20-30%的基因差异，德克萨斯农工大学的农业生物研究小组提出了新的分类方法，完成了生物学家命名物种的梦想。
博兰表示：“作为研究生，你阅读的论文都在说这是一个单一物种，有三个化学种族，你内化了这个观点。你开始相信这一定是对的，毕竟许多科学家的职业生涯都比我长。”
“但我最终为一个物种提出了被接受的名称，这是我从未想过的事情。”
一半是必要，一半是环境
在德州农工大学之前，博兰的本科研究集中在蛋白质工程等生物化学领域。他的毕业论文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。
然而，随着新冠疫情的爆发，博兰担心写论文会浪费时间，可能会延迟毕业。
德州农工大学农业与生命科学学院的蒂姆·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：“绘制你感兴趣生物体的基因组总是理想的，因为这能帮助你更容易找到基因并确定它们的功能。”
另一名研究生丹尼尔·布朗之前进行了一些测序，并组装了B族的基因组。在一次例会上，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，同时也能更好地理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，但博兰提到，关于它们是否属于不同物种一直存在争论。他们希望基因组研究能解决这个问题。
研究团队还包括Devarenne实验室的博士后研究员Ivette Cornejo Corona博士，生物化学和生物物理系的约翰·穆雷博士，穆雷实验室的前研究生丽贝卡·墨菲博士，以及日本东京大学的冈田茂教授。
Tim Devarenne博士在他的实验室中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
尽管芽孢球菌的碳氢化合物生产通常受到关注，但对其基因组的测序却颇具挑战。
德文·博兰博士在蒂姆·德瓦雷纳实验室工作时，因疫情首次接触生物信息学。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)
博兰表示，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，研究小组决定分析基因组，查看每个种族在生物燃料生产过程中涉及的基因和蛋白质之间的相似性。
在将基因组拼凑并使用德州农工大学的超级计算机进行比较后，博兰发现这些生物体并非同一物种。
“我们看到的每个地方都不一样，”他说。
最终，研究人员表示，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%。
经过进一步验证后，Boland和Devarenne开始重新分类芽孢球菌。博兰提到，研究小组花了几个月的时间研究不同的名称。
为了保留历史，他们保留了B种的原有名称——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)，以反映它们产生的碳氢化合物类型。
是什么造就了一个物种
在最近的研究中，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指出，即使有证据表明这些芽孢球菌藻类被认为是独立物种，真正构成一个物种的仍是科学界的普遍接受。
在《公共科学图书馆·综合》上发表同行评议研究后，Devarenne与其他100多名研究这些生物的研究人员分享了他们的研究成果。
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，但这对科学理解至关重要。”
博兰提到，他和德瓦雷纳在开放获取期刊上发表了论文，以便其他科学家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，最终目标是促进我们的集体知识。”
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希望本篇文章《三种不同物种的关键生物燃料微藻被发现》能对你有所帮助！
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