在為交通運(yùn)輸提供碳中性（平衡）燃料這條漫長(zhǎng)且艱難的道路上，美國(guó)能源部正尋求多種途徑力圖實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)。能源部的努力包括探尋自然界中潛在的新型燃料資源,，它們包括從陸地上可作為纖維質(zhì)原料的植物（如快速生長(zhǎng)的樹(shù)木和多年生牧草）到水中及其他生長(zhǎng)環(huán)境中的產(chǎn)油生物（如海藻和細(xì)菌），極具多樣性,。
對(duì)生物燃料研究人員而言,，近期美國(guó)《科學(xué)》雜志刊登的一項(xiàng)成果無(wú)疑是一條喜訊。根據(jù)該雜志的報(bào)道,，美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所（JGI）和索爾克研究所領(lǐng)導(dǎo)的研究人員破譯了carteri團(tuán)藻（Volvox）的基因組,。carteri團(tuán)藻是一種多細(xì)胞海藻，它通過(guò)光合作用獲取光能,。
藻類光合作用藏“玄機(jī)”
據(jù)悉,，美國(guó)能源部之所以大力支持光合成生物體內(nèi)復(fù)雜機(jī)制的研究，為的是更好地認(rèn)識(shí)生物體如何將陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成能量,，以及光合成細(xì)胞如何控制生物的新陳代謝過(guò)程,。這些信息有助于未來(lái)可再生生物燃料的生產(chǎn)。
在《科學(xué)》雜志刊登的文章中,，研究人員將團(tuán)藻基因組同其近親單細(xì)胞萊茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）的基因組進(jìn)行了比較,。3年前，聯(lián)合基因組研究所曾破譯了萊茵衣藻的基因組,。衣藻是人們深入研究的潛在的海藻生物燃料資源,。團(tuán)藻和衣藻均屬于團(tuán)藻目家族，團(tuán)藻基因測(cè)序的重要價(jià)值在于它可以作為衣藻基因參照物（對(duì)比物）,，研究人員通過(guò)數(shù)據(jù)比較來(lái)研究它們的光合作用機(jī)理以及多細(xì)胞生物的演化,。
與衣藻不同，團(tuán)藻包含兩種細(xì)胞：一種是數(shù)量較少的生殖細(xì)胞,，另一種則是數(shù)量較多的體細(xì)胞,。生殖細(xì)胞能夠分化形成新的菌落，與此同時(shí),，體細(xì)胞則提供機(jī)動(dòng)力,，并分泌能導(dǎo)致生物體擴(kuò)展的細(xì)胞外基質(zhì),。團(tuán)藻內(nèi)兩種細(xì)胞的分工使得團(tuán)藻比衣藻生長(zhǎng)和游動(dòng)都要快，從而幫助團(tuán)藻能夠躲避捕食者,，同時(shí)在更深的水域獲取營(yíng)養(yǎng),。
文章第一合著者、索爾克研究所科學(xué)家吉姆·伍曼表示,，團(tuán)藻特別令人著迷的地方是它如何有選擇地減少光合作用或調(diào)節(jié)光合作用以支持另一種細(xì)胞,。雖然目前人們還沒(méi)有很好地認(rèn)識(shí)團(tuán)藻的這一特性，但該特性有可能幫助人們通過(guò)轉(zhuǎn)基因工程讓光合生物進(jìn)行相應(yīng)變化,，生產(chǎn)生物燃料或其他產(chǎn)品,。
并不是“越小越簡(jiǎn)單”
聯(lián)合基因組研究所生物信息學(xué)家西蒙·普魯克尼克解釋說(shuō)，研究團(tuán)藻目生物的興趣點(diǎn)在于單細(xì)胞祖先在較短的進(jìn)化時(shí)間段演化成多細(xì)胞和復(fù)雜的細(xì)胞過(guò)程,。研究人員發(fā)現(xiàn),，盡管團(tuán)藻和衣藻兩種生物的復(fù)雜程度和生命史存在很大差異，二者的基因組卻有相似的蛋白編碼潛能,。與萊茵衣藻相比,，專家在團(tuán)藻細(xì)胞內(nèi)只發(fā)現(xiàn)了很少該生物特有的基因，也就是說(shuō),，多細(xì)胞的團(tuán)藻基因組缺乏創(chuàng)新,。因此，越小越簡(jiǎn)單的理念開(kāi)始受到挑戰(zhàn),，科研人員由此推斷,，從單細(xì)胞生物演變?yōu)槎嗉?xì)胞生物并非必須大幅提高基因的數(shù)目，在這種演變中,，基因如何以及何時(shí)編碼合成特定的蛋白才具有決定意義,。相信隨著更多的單分子生物的基因組被破譯,，人們對(duì)此將會(huì)有更多的了解,。
分析顯示，大約有1800個(gè)蛋白質(zhì)家族屬于團(tuán)藻和衣藻所獨(dú)有,。這些蛋白質(zhì)家族是多細(xì)胞物種生長(zhǎng)和發(fā)生形態(tài)變化的基因物質(zhì)資源,，尤其是經(jīng)查明，某些蛋白質(zhì)家族與多細(xì)胞體相關(guān),。團(tuán)藻和衣藻在利用這些蛋白質(zhì)家族方面的不同之處將是人們未來(lái)準(zhǔn)備研究的問(wèn)題,。伍曼表示，團(tuán)藻基因組為衣藻基因組工程以及精確認(rèn)識(shí)形態(tài)進(jìn)化和蛋白質(zhì)創(chuàng)新增加了巨大的價(jià)值,，現(xiàn)在人們需要靜下來(lái)研究這些基因的功能,。
普魯克尼克認(rèn)為，團(tuán)藻和衣藻作為易駕馭的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ缴?，它們的信息可以被人們廣泛使用,，包括那些對(duì)團(tuán)藻生物學(xué)不感興趣的研究人員,。他表示，團(tuán)藻基因組是指導(dǎo)其對(duì)目標(biāo)領(lǐng)域進(jìn)行深入研究的極好資源,。
華盛頓大學(xué)名譽(yù)教授大衛(wèi)·科克預(yù)計(jì),，由于團(tuán)藻基因組的破譯，在未來(lái)5年里,，研究團(tuán)藻的群體人數(shù)將迅速增加,。他說(shuō)：“認(rèn)識(shí)多細(xì)胞體的起源是我畢生的興趣，隨著基因組測(cè)序完成,，這項(xiàng)工作開(kāi)始起步了?，F(xiàn)在，人們可以輕而易舉地獲得更多的答案,。真希望自己出生得晚些,，這樣可以成為研究的參與者。不過(guò),，我將在一旁為研究者歡呼,。”（生物谷Bioon.com）
