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对于第二次世界大战的士兵来说，“多佛的白崖”是一首鼓舞士气的歌曲，在黑暗时期提升了精神。对于地理学家来说，白色悬崖标志着英格兰最接近欧洲大陆的地方。对于科学家来说，白色悬崖是由白垩白色贝壳制成的高耸结构，包裹着被称为Emiliania huxleyi的单细胞光合藻类 。“ Ehux” 是一种coccolithophore，外骨骼由碳酸钙制成。尽管藻类“盔甲”形成的过程释放出二氧化碳，但 Ehux 可以捕获多达20%的有机碳，这些有机碳来源于某些海洋生态系统。
Ehux 及其兄弟是大多数海洋食物链的基础。浮游植物生物量超过所有海洋动物的总和。的活动 Ehux 如硅藻和其他一些浮游植物影响气候过程，如通过反射太阳光，并通过碳代谢降低海洋温度。它的多功能性有助于从二氧化碳中初步生产有机化合物或增加二氧化碳排放，使得Ehux 成为海洋碳循环的重要参与者。由能源部联合基因组研究所(DOE JGI)统计，将 Ehux 基因组与来自其他藻类分离物的序列和6月12日出版的“ 自然”杂志上报道的结果。
“在光合作用和钙化期间，二氧化碳被固定，”加州州立大学圣马科斯生物科学教授Betsy Read说，他领导了来自十几个国家的75名研究人员的大型国际财团，他们探索了 Ehux 和本文的第一作者。“它也在钙化过程中释放，但我们不知道这种释放如何平衡当Ehux 沉入海底时埋藏的二氧化碳量 。这是一个重要但尚未解决的问题。“
作为第三个最丰富的浮游植物群的一部分，在硅藻和甲藻的背后， 由DOE JGI测序的 Ehux菌株是从南太平洋分离出来的，是coccolithophores的第一个参考基因组。由于Ehux基因组的复杂性和大小，该项目花费的时间比预期的要长 。最初估计约有3000万个碱基，更接近硅藻，但基因组最终接近1.41亿个碱基。从与DOE JGI合作超过十年的个体调查员开始，该团队建立了一个强大的用户社区，以完成项目。
“由于规模和固有的复杂性，基因组中成为被称为‘野兽’并没有从DOE JGI，该项目将不会被完成史诗般的坚持和坚定承诺，”读，谁提出的测序说 Ehux 回在2002年。
随着下一代测序技术的出现，该团队能够对13种Ehux菌株进行比较， 揭示出有史以来第一个藻类“泛基因组” .Ehux 并不是一个具有统一基因组的明确定义的“物种”，而是一个更加分散的基因组群落 - 一个“泛基因组” - 不同的个体拥有共同的“核心”基因，但补充了被认为有助于应对当地环境特殊挑战的不同基因集。
“Ehux 在海洋中广泛的物理化学条件下茁壮成长，”该论文的资深作者Igor Grigoriev说道，他的DOE JGI团队领导了基因组注释和分析。“这是一个复杂的基因组，有许多基因和重复，是对植物的第一个参考，并填补了真核生命树中的另一个空白。令人惊奇的是，当您需要显微镜才能看到这种优雅的雕刻微生物时，您可以从外太空看到在Ehux 绽放期间大面积海洋反射的光线 。
研究小组发现了Ehux 基因组的变异性， 这有助于解释藻类在赤道到亚北极海洋中茁壮成长的能力，并导致春季和夏季的藻类大量繁殖，可以覆盖数十万平方公里。
“ Ehux 是主要的绽放形成的coccolithophore，并且在贫营养海洋中很丰富 - 那些几乎没有维持生命的海洋 - 因此它们对全球碳循环产生了很大的影响，”Read和她的同事写道。“到目前为止，分离株之间相当大的生理和形态变异的潜在机制一直难以捉摸。我们提出的证据表明，这种能力可以部分地通过其泛基因组来解释，这是据报道被认为是单一微生物真核藻类物种的第一种。
研究人员还发现，核心基因组包括允许Ehux 在低水平磷中生长并吸收和分解富含氮的化合物的基因 。此外，藻类基因组提供了Ehux 可能参与全球硫循环的暗示， 因为它能够产生可影响云形成并因此影响气候的化合物。Ehux 生产化合物的条件 和合成的量是研究人员期待跟进的问题。
“该物种的高度多样性表明单一菌株不太可能是典型的 - 或代表所有菌株，”该团队指出。“浮游植物分离株的未来测序将揭示这一发现是否是微藻中独特或更常见的特征。总之，E. huxleyi的生理能力和基因组可塑性 使其成为研究物种形成和适应全球气候变化的有力模型。“
除了使用DNA更好地了解藻类在地球碳和硫循环中的作用外，Read和她同事们看到了Ehux的可用性 基因组序列是解开控制碳酸钙壳的成核，生长和纳米级图案化的分子机制的重要的第一步。“我们有一些线索，”她说，“但更难的是，参与钙化的蛋白质在生物矿化物种中是不保守的，那些可以生长成复合材料的物种。我们迫切需要的是鉴定基因是遗传转化系统。包括我自己在内的几个实验室正在积极研究这个问题。“
Read补充说，识别这一过程中涉及的基因和蛋白质，可以为与骨替代，牙周重建，传感系统，光电器件和疾病治疗相关的应用设计新的复合材料和器件。
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