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科罗拉多州立大学的生物学家与德国和中国的研究人员合作，揭示了这些藻类进化过程中产生新的棕色色素的基本新见解，这种色素被称为褐藻黄质。
想到藻类，你可能会想到小溪中摇曳的亮绿色的水丝，或者入侵湖泊的蓝绿色花朵。但这些将阳光转化为能量的多样化水生生物的大多数都是棕色的，就像在极地地区或加利福尼亚沿海地区发现的大片海草林。
褐藻是棕色的(因此不那么漂亮)，因为它们进化出了一套特殊的色素，可以吸收比绿色植物和绿藻更多的光进行光合作用。这使得棕色藻类对地球上的生命极为重要，它们产生了我们呼吸的20%的氧气。这些褐藻如此善于将阳光转化为能量的生化机制，迄今为止一直是科学家们的一个谜。
科罗拉多州立大学的生物学家与德国和中国的研究人员合作，揭示了这些藻类进化过程中产生新的棕色色素的基本新见解，这种色素被称为褐藻黄质。
芝加哥州立大学生物系副教授Graham Peers与德国Johannes Gutenberg-Universit?t的Martin Lohr以及中国杭州西湖大学的李晓波共同领导了这项研究。该研究小组发表在《美国国家科学院院刊》上，他们使用了一种名为CRISPR/CAS9的基因调查方法，去除了藻类棕色色素的基因功能，在这个过程中使突变品种变绿。中央州立大学博士后研究员白宇为论文第一作者。
研究光合作用效率和藻类生态生理学的同伴小组确定了基因目标，并进行了实验，使该团队能够看到当这些棕色色素相关基因被禁用时会发生什么。
在过去的十年中，褐藻黄质已成为越来越多的兴趣在营养和制药应用的主题。褐藻黄质的化学结构在20世纪60年代首次在科学文献中被提及。目前尚不清楚藻类是如何合成这种天然产物的。
这个生化合成途径是复杂的;研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表文章称，褐藻黄质是由产生光保护色素的古老基因的复制进化而来的。在这个过程中，这些基因拷贝中的一些获得了越来越复杂的功能，使得合成其他非常适合光合作用的色素成为可能。
皮尔斯说:“这些藻类以某种方式能够混合和匹配，然后重新编程它们的细胞机制，以一种陆地植物没有做到的方式捕获光。”
这项新研究提供了一个丰富的背景，可以在此基础上开展进一步的研究，从而使这种棕色色素的极高效捕光转移到其他生物或用途上。
例如，了解褐藻是如何进化的，可以让科学家更好地了解褐藻黄质色素作为各种健康应用的营养药物。在生物燃料研究中，了解如何改变细胞中这种色素的含量，可以利用更好的光合作用效率，以与传统燃料相同的光、土地和精力生产更多的生物燃料。
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