Aceste alimente sunt toate dependente de microorganisme pentru aroma lor distinctivă. foto margouillat / Shutterstock.com

Este greu de imaginat o masă de vacanță fără pâine, carne, legume, vin, bere sau o placă de brânzeturi franceze pentru cei cu palate mai aventuroase. Savurarea acestor delicatese cu familia și prietenii face parte din ceea ce face sărbătorile atât de distractive.

Aceste alimente și băuturi sunt oferite de domesticirea mai multor animale, plante și microbi. Domesticirea plantelor și a animalelor a fost bine studiată, deoarece se crede că a fost cea mai importantă schimbare în istoria umană recentă.

Oamenii de știință știu mult mai puțin despre domesticirea microbilor, totuși și, ca rezultat, societatea nu reușește să aprecieze contribuțiile lor esențiale la alimentele și băuturile de care ne bucurăm tot timpul anului.

Sunt un biolog evoluționist care studiază ciuperci, un grup de microbi a căror domesticire ne-a dat multe produse gustoase. De mult am fost fascinat de două întrebări: Care sunt schimbările genetice care au dus la domesticirea lor? Și cum pe Pământ și-au dat seama strămoșii cum să-i domesticească?

Și tu ești curios? Studii recente pun în lumină aceste întrebări, așa că luați niște brânză Camembert și o bere și continuați să citiți.

Mulțumim varietății mari de microbi, inclusiv ciupercilor, pentru acest sortiment de brânzeturi internaționale. Umomos / Shutterstock.com

Hibrizii din lagerul tău

În ceea ce privește domesticirea, este greu să depășești drojdia de drojdie de bere. Piatra de temelie a industriilor de panificație, fabricare a berii și producției de vin, drojdia de bere are capacitatea remarcabilă de a transforma zaharurile din fructele și cerealele plantelor în alcool. Cum a evoluat drojdia de bere această flexibilitate?

Prin descoperirea de noi specii de drojdie și secvențierea genomului lor, oamenii de știință știu că unele drojdii utilizate la fabricarea berii sunt hibrizi; adică sunt descendenți ai vechilor uniuni de împerechere de indivizi din două specii diferite de drojdie. Hibrizii tind să semene cu ambele specii parentale - gândiți-vă la wholpins (balenă-delfin) sau ligeri (leu-tigru).

Celulele drojdiei de bere puternice, piatra de temelie a industriilor de coacere, fabricare a berii și vinificație. Wikipedia

De exemplu, drojdiile de bere lager sunt hibrizi ai două specii strâns legate: drojdia de bere Saccharomyces cerevisiae și Saccharomyces eubayanus. Saccharomyces cerevisiae produce beri gustoase, precum ale britanice, dar crește mai bine la temperaturi mai calde. În contrast, Saccharomyces eubayanus crește mai bine la rece, dar produce compuși care afectează aroma berii. Hibrizii de drojdie Lager combină cele mai bune dintre ambele - arome bune din Saccharomyces cerevisiae și creștere la temperaturi mai reci, datorită Saccharomyces eubayanus. Acest lucru face ca acești hibrizi să fie minunați pentru prepararea berii în iernile reci ale Europei, unde au fost inventate lagerele.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea hibrizi naturali din unirea celorlalți Saccharomyces specie. Ceea ce este încă necunoscut este dacă hibridizarea este norma sau excepția din drojdiile pe care oamenii le-au folosit pentru fabricarea băuturilor fermentate de milenii.

Pentru a aborda această întrebare, o echipă condusă de student absolvent Quinn Langdon la Universitatea din Wisconsin și o altă echipă condusă de colegă postdoctorală Brigida Gallone la Universitățile din Gent și Leuven din Belgia a examinat genomul a sute de drojdii implicate în fabricarea berii și producerea vinului. Concluzia lor? Hibrizii guvernează.

De exemplu, un sfert din drojdii colectate din medii industriale, inclusiv producătorii de bere și vin, sunt hibrizi.

În mod uimitor, unii hibrizi își urmăresc originile trei sau patru specii parentale diferite. De ce toată această hibridizare ?, vă puteți întreba. La fel ca hibrizii lager, acești hibrizi nou descoperi diferă în ceea ce le place să mănânce și cât de repede cresc. Aceste preferințe, care vin prin amabilitatea hibridizării, influențează nu numai modul în care oamenii le folosesc la fabricarea berii, ci și profilurile de aromă ale berelor rezultate.

Acest sortiment de stiluri și arome de bere vine prin amabilitatea drojdiilor de bere și a dragostei lor pentru hibridizare. Brent Hofacker / Shutterstock.com

Mutanții din brânza ta

Compararea genomului ciupercilor domesticite cu rudele lor sălbatice îi ajută pe oamenii de știință să înțeleagă modificările genetice care au dat naștere unor alimente și băuturi preferate. Dar cum au domesticit strămoșii noștri aceste ciuperci sălbatice? Niciunul dintre noi nu a fost acolo pentru a asista la cum a început totul. Pentru a rezolva acest mister, oamenii de știință experimentează cu ciuperci sălbatice pentru a vedea dacă pot evolua în organisme asemănătoare cu cele pe care le folosim astăzi pentru a ne hrăni.

Benjamin Wolfe, microbiolog la Universitatea Tufts și echipa sa a abordat această întrebare luând sălbatic Penicillium mucegai și creșterea probelor timp de o lună în laboratorul său pe o substanță care a inclus brânză. Aceasta poate suna ca o perioadă scurtă pentru oameni, dar este una care se întinde pe mai multe generații pentru ciuperci.

Ciupercile sălbatice sunt foarte strâns legate de tulpinile fungice utilizate de industria brânzeturilor la fabricarea brânzei Camembert, dar arată foarte diferit de ele. De exemplu, tulpinile sălbatice sunt verzi și miros, bine, mucegăite în comparație cu tulpinile industriale albe și inodor.

Colonii de mucegai Penicillium izolate dintr-o brânză albastră. Colonia albă este o versiune domesticită a mucegaiului sălbatic. Benjamin Wolfe, CC BY-SA

Pentru Wolfe, marea întrebare a fost dacă ar putea recrea experimental și în ce măsură procesul de domesticire. Cum arătau și miroseau tulpinile sălbatice după o lună de creștere a brânzei? În mod remarcabil, ceea ce el și echipa sa au descoperit a fost că, la sfârșitul experimentului, tulpinile sălbatice arătau mult mai asemănătoare cu tulpinile industriale cunoscute decât cu strămoșul lor sălbatic. De exemplu, erau de culoare albă și miroseau mult mai puțin mucegăiți.

Ciupercile cheltuiesc multă energie producând pigmenți și compuși înțepători care le permit să concureze și să se apere. A trăi confortabil cu o dietă de brânză și ferit de prădători înseamnă că pierderea capacității de a produce, să spunem, pigmenți poate fi de fapt avantajoasă. Asta pentru că energia economisită poate fi cheltuită în schimb pentru creșterea coloniei fungice.

Dar cum s-a transformat tulpina sălbatică într-o versiune domesticită? A mutat? Prin secvențierea genomului atât a strămoșilor sălbatici, cât și a descendenților domestici și măsurarea activității genelor în timp ce crește pe brânză, echipa lui Wolfe a dat seama că aceste schimbări nu s-a întâmplat prin mutații ale genomului organismelor. Mai degrabă, cel mai probabil au avut loc alterări chimice care modifică activitatea genelor specifice dar nu schimba de fapt codul genetic. Așa-numitele modificări epigenetice poate apărea mult mai repede decât mutațiile. Calea către domesticire pare a fi mai rapidă decât se credea anterior, ceea ce va încuraja probabil producătorii de brânză aventuroși să înceapă să experimenteze domesticirea ciupercilor sălbatice pentru arome noi.

În timp ce savurați mâncărurile și băuturile preferate în acest sezon de sărbători, gândiți-vă la aceste ciuperci microscopice, la modul în care și-au evoluat puterile puternice și la cât de mult ar fi lumea noastră fără ele.

Despre autor

Antonis Rokas, catedra Cornelius Vanderbilt în științe biologice și profesor de științe biologice și informatică biomedicală, Universitatea Vanderbilt

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.

carti_stiinta