在我們的骨干祖先爬上陸地之前，有一群古老的藻類(lèi)在世界的海洋中進(jìn)化。它們?nèi)绱吮姸?，以至于它們巨大的花朵?huì)影響天氣，它們占世界海洋中所有光合作用的30%至40%。但是直到最近，對(duì)這些單細(xì)胞生物感興趣的科學(xué)家對(duì)他們的基因幾乎一無(wú)所知。

華盛頓大學(xué)的科學(xué)家們對(duì)其中一種藻類(lèi)的完整基因組成進(jìn)行了測(cè)序。正如他們最近在PLOS遺傳學(xué)雜志上報(bào)道的那樣，這是研究人員第二次對(duì)其中一種生態(tài)學(xué)上重要且豐富的藻類(lèi)(稱(chēng)為haptophytes)的基因組進(jìn)行測(cè)序。研究人員希望能夠更好地了解它們，并將它們轉(zhuǎn)化為水產(chǎn)養(yǎng)殖，生物燃料生產(chǎn)和營(yíng)養(yǎng)的重要新工具。

“Haptophytes在二氧化碳管理中非常重要，它們?cè)谒a(chǎn)食物鏈中形成了一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，”資深作者和UW生物學(xué)教授Rose Ann Cattolico說(shuō)。“這個(gè)新的基因組向我們展示了這個(gè)群體。”

Cattolico和她的團(tuán)隊(duì)研究的haptophyte是Chrysochromulina tobin，它在全球的海洋中茁壯成長(zhǎng)。研究人員花了數(shù)年時(shí)間進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，對(duì)所有的Chrysochromulina基因進(jìn)行測(cè)序，并了解這種生物如何在一天內(nèi)打開(kāi)和關(guān)閉不同的基因。在這個(gè)過(guò)程中，他們發(fā)現(xiàn)Chrysochromulina將成為研究藻類(lèi)如何產(chǎn)生脂肪的理想主題，這是一個(gè)對(duì)營(yíng)養(yǎng)，生態(tài)和生物燃料生產(chǎn)很重要的過(guò)程。

“事實(shí)證明，他們的脂肪含量在白天變高，在夜間下降，”Cattolico說(shuō)。“一個(gè)非常簡(jiǎn)單的模式，非常適合后續(xù)行動(dòng)。”

她認(rèn)為脂肪含量的這些極端變化 - 即使在一天的范圍內(nèi) - 可能有助于生態(tài)學(xué)家了解水柱中的微觀動(dòng)物何時(shí)選擇對(duì)這些藻類(lèi)進(jìn)行盛宴。但是關(guān)于藻類(lèi)如何調(diào)節(jié)其脂肪儲(chǔ)存的知識(shí)也可以幫助人類(lèi)。

“由于生物燃料的生產(chǎn)，藻類(lèi)最近對(duì)普通民眾越來(lái)越熟悉，”卡托利科說(shuō)。“我們需要一種簡(jiǎn)單的藻類(lèi)來(lái)觀察脂肪生產(chǎn)和脂肪調(diào)節(jié)。”

這導(dǎo)致Cattolico與當(dāng)時(shí)在華盛頓大學(xué)基因組科學(xué)系的研究生Blake Hovde合作，對(duì)該物種的完整基因組進(jìn)行測(cè)序。Hovde希望在生物燃料生產(chǎn)中研究藻類(lèi)，而Chrysochromulina非常適合這項(xiàng)任務(wù)，因?yàn)榕c大多數(shù)其他的haptophytes不同，它沒(méi)有保護(hù)性細(xì)胞壁。

Hovde和Cattolico在Chrysochromulina基因組中發(fā)現(xiàn)了其他驚喜。與其他藻類(lèi)和植物一樣，Chrysochromulina通過(guò)光合作用使用光來(lái)制作食物。但是他們還發(fā)現(xiàn)了另一種叫做xanthorhodopsin的基因，它可以讓藻類(lèi)收獲光照并在傳統(tǒng)的光合作用途徑之外起作用。Cattolico不知道藻類(lèi)如何使用這種基因，但希望將來(lái)對(duì)此進(jìn)行研究。

此外，他們發(fā)現(xiàn)了許多似乎具有抗生素活性的基因，這可能是有用的，因?yàn)閷?duì)新抗生素的需求持續(xù)增加。但Chrysochromulina并非普遍反對(duì)細(xì)菌。通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目，Cattolico和她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，至少有10種細(xì)菌似乎可以在Chrysochromulina附近生活。

“這導(dǎo)致了一些有趣的問(wèn)題，”卡托利科說(shuō)。“Chrysochromulina是否選擇性地使用其抗菌藥物?它的附近是否'養(yǎng)殖'有益細(xì)菌?”Cattolico想了解這些細(xì)菌如何影響Chrysochromulina開(kāi)關(guān)的基因。這些信息可能為對(duì)植物生態(tài)學(xué)的新研究鋪平道路，這對(duì)于面對(duì)不斷變化的全球氣候可能至關(guān)重要。“Haptophytes對(duì)我們的海洋健康非常重要，特別是他們制造的這些巨大的有毒花朵，”Cattolico說(shuō)。“我們需要了解這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)只會(huì)因氣候變化而受到更多的影響。”