Ключевая для производства биотоплива микроводоросль, считавшаяся одним видом, оказалась тремя

Когда глобальная пандемия вынудила аспиранта Девона Боланда, Ph.D., покинуть лабораторию и сесть за компьютер, он обнаружил огромную разницу внутри давно изучаемого вида Botryococcus braunii — и выяснил, что это не один вид, а три.

Botryococcus braunii был впервые обнаружен в середине 1800-х годов. Технически это растение, оно осуществляет фотосинтез и, что наиболее интересно для исследователей, производит большое количество углеводородов, которые можно использовать как возобновляемое топливо.

Ранее считалось, что это один вид с тремя расами: A, B и L, каждая из которых производит немного разные типы масел. Но обнаружив драматическую разницу в 20%–30% между геномами каждой расы, команда исследователей из Texas A&M AgriLife предложила новую классификацию и осуществила мечту любого биолога — дать названия видам.

Генетический анализ

Несмотря на то, что Botryococcus часто изучают из-за производства углеводородов, секвенирование его генома оказалось сложной задачей. Густая маслянистая среда, в которой живут клетки, затрудняет выделение и изоляцию ДНК.

Команда, включавшая Девона Боланда, Тима Деваренна, Ph.D., и других исследователей, собрала геномы рас A и L (геном расы B был собран ранее). Используя суперкомпьютеры Texas A&M High Performance Research Computing Center для геномных сравнений, они обнаружили, что эти организмы не являются одним видом.

Оказалось, что примерно каждый пятый ген (около 20%) уникален для каждой из рас Botryococcus. Для сравнения: генетическая разница между человеком и шимпанзе, нашим ближайшим эволюционным родственником, составляет менее 2%.

Переклассификация видов

После дополнительных проверок команда переклассифицировала расы Botryococcus:

• Раса B сохранила свое первоначальное название Botryococcus braunii, чтобы сохранить историческую преемственность.
• Раса A была переименована в Botryococcus alkenealis.
• Раса L была переименована в Botryococcus lycopadienor.

Названия отражают тип углеводородов, которые производит каждый вид.

Что определяет вид

Хотя в последнее время биологи придают больше веса генам и геномам при классификации организмов, по словам Деваренна, то, что действительно делает вид, — это общее признание научным сообществом.

После публикации исследования в PLOS ONE команда поделилась результатами с более чем 100 другими исследователями, изучающими эти организмы.

Полные геномы новых видов доступны на сайте Национального центра биотехнологической информации (NCBI). Исследование было опубликовано в журнале с открытым доступом, чтобы другие ученые могли развивать эту работу.