哥廷根大學研究人員對一種與陸地植物關係密切的藻類–Mesotaenium endlicherianum–進行的研究揭示了重要的遺傳學見解。透過分析藻類對各種環境條件的反應，生物學家發現了藻類和陸地植物之間共享的遺傳機制，加深了對植物演化和恢復能力的理解。

地球的大部分陸地表面都生長著各種各樣的植物，它們構成了陸地上生物量的絕大部分。從纖弱的苔蘚到參天大樹，植物種類繁多。這種令人驚嘆的生物多樣性是由於一次致命的演化事件而形成的：植物陸地化。這是指一類藻類（其現代後代仍可在實驗室中研究）進化成植物併入侵世界各地陸地的時間點。哥廷根大學的研究小組領導了一項對100億個RNA片段的調查，以確定”樞紐基因”。

研究小組領導的一個國際研究小組產生了大規模基因表現數據，以研究陸地植物最近的藻類近親之一–一種名為Mesotaenium endlicherianum 的不起眼的單細胞藻類–體內的分子網絡。他們的研究成果發表在《自然-植物》。

實驗室燒瓶中的內生中苔藻液體樣本，即將在無菌條件下與新鮮培養基混合。圖片來源：Janine Fürst-Jansen

研究人員利用在哥廷根大學（SAG）藻類培養物保藏中心（Algal Culture Collection）安全保存了25 年之久的一株內切藻，並利用那裡獨特的實驗裝置，將內切藻連續暴露在一系列不同的光照強度和溫度下。

哥廷根大學研究員Janine Fürst-Jansen 說：”我們的研究首先檢視了藻類對光和溫度的適應能力極限。我們將其置於8 °C 至29 °C 的寬溫度範圍內。當我們根據深入的生理分析觀察到廣泛的耐溫性和耐光性之間的相互作用時，我們感到非常好奇。”

陸地植物的近緣藻類之一–一種名為Mesotaenium endlicherianum的單細胞藻類的顯微鏡影像（20微米相當於0.02毫米）。圖片來源：Tatyana Darienko

研究人員不僅從形態和生理層面研究了藻類的反應，還讀取了約100 億個RNA 片段的資訊。研究利用網絡分析法同時研究了近兩萬個基因的共同行為。在這些共享模式中，發現了在協調基因表現以響應各種環境訊號方面發揮核心作用的”樞紐基因”。

這種方法不僅為了解藻類基因表現如何針對不同條件進行調控提供了寶貴的見解，而且結合演化分析，也揭示了這些機制是如何成為陸地植物及其藻類親緣植物的共同機制的。

在哥廷根大學（SAG）的藻類培養物保藏中心（Algal Culture Collection）安全保存了超過25 年的中葉藻（Mesotaenium endlicherianum）樣本。這張圖片顯示了獨特的實驗裝置，它使研究人員能夠將內切藻暴露在連續的不同光照強度和溫度範圍內。圖片來源：Janine Fürst-Jansen

哥廷根大學的揚-德-弗里斯（Jan de Vries）教授說：”這項研究的獨特之處在於，我們的網絡分析可以指出這些藻類中不為人知的整個遺傳機制工具箱。當我們觀察這些遺傳工具箱時，我們發現它們在6 億多年的植物和藻類進化過程中是共享的！”

哥廷根大學博士生Armin Dadras 解釋說：”我們的分析使我們能夠確定哪些基因在各種植物和藻類中相互協作。這就好比發現了哪些音符在不同的歌曲中始終保持和諧。這種洞察力量有助於我們發現長期的進化模式，揭示某些基本的基因’音符’是如何在眾多植物物種中保持一致的，就像永恆的旋律在不同的音樂流派中產生共鳴一樣。”