当全球大流行迫使前研究生德文·博兰德（Devon Boland）博士从实验室工作转变为计算机研究时，他发现广泛研究的物种波罗科科斯·布劳尼（Botryococcus braunii）存在显著差异——意识到这不仅仅是一种物种，而是三种不同的物种。
波罗科科斯·布劳尼（Botryococcus braunii）最初在19世纪中叶被识别。由于其进行光合作用的能力，它被归类为植物，并且它显著生成大量可以作为可再生能源的碳氢化合物。
之前，人们假设它是由三种“种群”组成的单一物种：A、B和L，这三种已知产生略微不同类型的油。然而，来自德克萨斯农工大学的一个研究团队发现这些种群之间存在20-30%的显著遗传差异，促使他们提出新的分类，并实现生物学家命名新物种的梦想。
“作为一名研究生，我阅读了无数篇声称这是一种具有三种化学种群的单一物种的论文，我开始相信这一点，”博兰德分享道，他是基因组比较研究的主要作者。“你很容易受到既定智慧的影响，尤其是当你看到那些科学家在他们的职业生涯中花了数年时，而我感觉自己只是个孩子。”
“最终，我能够提出新物种的名称，并被正式接受发表，这是我从未预料到的。”
出于必要和环境驱动
在加入德克萨斯农工大学之前，博兰德在本科学习中专注于基础生物化学话题，例如蛋白质工程。他的研究生论文最初打算探索波罗科科斯·布劳尼（Botryococcus braunii）生成其独特碳氢化合物的过程。
然而，随着COVID-19大流行的开始，博兰德担心他会在论文上失去宝贵时间，这可能会推迟他的毕业。
德克萨斯农工大学生物化学与生物物理系本科项目副主任、助理教授蒂姆·德瓦伦（Tim Devarenne）鼓励博兰德利用这个机会探索基因数据和生物信息学。
“有你研究的生物体基因组被绘制出来总是有利的，因为这有助于定位特定基因并了解其功能，”德瓦伦解释道。
实验室的另一个研究生丹尼尔·布朗（Daniel Browne）之前已经完成了B种群的基因组测序和组装。在他们的定期讨论中，德瓦伦建议他们试图对A种群和L种群也进行同样的工作。
“这种方法有两方面的好处，”博兰德表示。“我们在探索前所未有的事物，同时也增强了我们对碳氢化合物生物合成的理解。”
尽管在显微镜下观察这些种群几乎无法区分，但博兰德提到曾讨论过是否可以将这些分类为不同的物种。他们渴望看看基因组研究是否能够澄清这个问题。
与德瓦伦一起，研究团队还包括德瓦伦实验室的博士后研究员伊维特·科尔内霍·科罗纳（Ivette Cornejo Corona）、生物化学与生物物理系的另一位研究员和教授约翰·马利特（John Mullet）、马利特实验室的前研究生丽贝卡·墨菲（Rebecca Murphy）以及东京大学的教授、长期合作的波罗科科斯研究者冈田茂（Shigeru Okada）。
蒂姆·德瓦伦博士在德克萨斯农工大学生物化学与生物物理系的实验室研究绿色微藻波罗科科斯·布劳尼的生物燃料特性。（蒂姆·德瓦伦，凯瑟琳·菲利普斯/德克萨斯农工大学农业生命）
遗传评估
尽管波罗科科斯常常被用于研究其碳氢化合物的生成，但基因组测序相当具有挑战性。
博兰德现在是德克萨斯农工大学基因组科学与社会研究所的助理研究科学家，在大流行转型期间，他对生物信息学产生了热情。他现在在他的当前角色中每天都在利用生物信息学。（德克萨斯农工大学基金会）
博兰德提到，细胞所处的浓厚油性环境使得DNA提取和分离变得复杂，然而团队渴望检查基因组以识别与每种碳氢化合物生产相关的基因和蛋白质的相似性。
然而，当他们拼凑基因组并使用德克萨斯农工大学高性能研究计算中心的超级计算机进行基因组比较时，博兰德指出，这些生物体显然是不同的物种。
“就好像我们检查的每一个方面都透露出差异，”他说。
最终，研究人员发现大约五个基因中就有一个是每个波罗科科斯种群独有的。为提供背景，人类与我们的最近进化亲属——黑猩猩之间的遗传差异低于2%。
经过进一步的验证，博兰德和德瓦伦开始重新分类波罗科科斯种群。团队花了几个月的时间进行不同名称的头脑风暴。
他们保留了B种群的原名波罗科科斯·布劳尼，以纪念其历史意义，同时将A种群重命名为波罗科科斯·烯烃（Botryococcus alkenealis），将L种群重命名为波罗科科斯·地衣（Botryococcus lycopadienor），反映了每种群产生的碳氢化合物类型。
定义物种
最近，生物学家越来越依赖基因和基因组数据来分类生物体。尽管有强有力的证据表明这些波罗科科斯藻类应该作为独立物种被认可，但德瓦伦指出，最终定义物种的是科学界的共识。
在他们的研究发表在同行评审的期刊《PLOS One》后，德瓦伦与超过100名在实验室研究这些生物体的研究人员分享了他们的发现。
“我们用来定义独立物种的标准可能不会改变这些生物体在研究中的利用方式，”他阐明道。“然而，对科学理解至关重要，并重塑我们对这些生物体与彼此以及与所有其他物种的关系的看法。”
博兰德强调，他与德瓦伦将他们的工作发表在开放获取期刊上，以便其他科学家能够在他们的发现基础上进一步研究。 这些物种的完整基因组也可以在国家生物技术信息中心网站上获取。
“我们希望在出版时使这些信息能够公开访问，”他解释道。“科学依靠社区的参与。我们的最终目标是提升集体知识，这正是我们所取得的成就。”
