Всі ці продукти залежать від мікроорганізмів своїм характерним смаком. margouillat photo / Shutterstock.com

Важко уявити святковий стіл без хліба, м’яса, овочів, вина, пива чи дошки французьких сирів для тих, хто має більше пригод. Насолоджуватися цими смаколиками з родиною та друзями - це частина того, що робить свята настільки веселими.

Ці продукти та напої надані завдяки прирученню кількох різних тварин, рослин та мікробів. Приручення рослин і тварин було добре вивчене, оскільки вважається, що воно було найважливіша зміна в новітній історії людства.

Однак вчені знають набагато менше про одомашнення мікробів, однак, як наслідок, суспільство не оцінює їх основний внесок у продукти та напої, якими ми насолоджуємось протягом усього року.

Я біолог-еволюціоніст, який вивчає гриби, група мікробів, приручення яких нам дало багато смачних продуктів. Мене давно захоплюють два питання: які генетичні зміни призвели до їх одомашнення? І як на Землі наші предки придумали, як їх одомашнити?

Цікаво теж? Нещодавні дослідження проливають світло на ці питання, тож захопіть трохи сиру камамбер і пива і продовжуйте читати.

Подякуйте великій різноманітності мікробів, включаючи гриби, за цей асортимент міжнародних сирів. Umomos / Shutterstock.com

Гібриди у вашому лагері

Що стосується одомашнення, важко перевершити хонінг пивних дріжджів. Пивоварні дріжджі, що є наріжним каменем хлібопекарської, пивоварної та виноробної промисловості, мають надзвичайну здатність перетворювати цукор рослинних фруктів та зерен у спирт. Як пивні дріжджі розвинули цю гнучкість?

Відкриваючи нові види дріжджів та проводячи послідовності їх геномів, вчені знають, що деякі дріжджі, що використовуються у пивоварінні, є гібридами; тобто вони є нащадками давніх шлюбних союзів особин з двох різних видів дріжджів. Гібриди, як правило, нагадують обидва батьківські види - подумайте про цілокрилих (кит-дельфін) або лігрів (лев-тигр).

Клітини могутніх пивних дріжджів, наріжний камінь хлібопекарської, пивоварної та виноробної промисловості. Вікіпедія

Наприклад, пивні дріжджі світлого кольору - це гібриди двох близьких видів: пивні дріжджі Saccharomyces CEREVISIAE та Saccharomyces eubayanus. Saccharomyces CEREVISIAE виробляє смачне пиво, таке як британський ель, але краще росте за більш високих температур. У контрасті, Saccharomyces eubayanus краще росте на холоді, але утворює сполуки, які погіршують смак пива. Гібриди світлих дріжджів поєднують в собі найкраще з обох - хороші аромати Saccharomyces CEREVISIAE і зростання при більш холодних температурах, завдяки Saccharomyces eubayanus. Це робить ці гібриди чудовими для варіння пива в холодні зими Європи, де були винайдені лагери.

Дослідники також виявили природні гібриди від союзу інших Сахароміцети вид. Досі невідомо, чи є гібридизація нормою чи винятком для дріжджів, які люди використовували для виготовлення ферментованих напоїв протягом тисячоліть.

Для вирішення цього питання команда на чолі з аспірант Квін Ленгдон з Університету Вісконсіна та інша команда на чолі з докторант Бригіда Галлоне в університетах Гента і Лювена в Бельгії досліджував геноми сотень дріжджів, які беруть участь у пивоварінні та виноробстві. Їх суть? Правлять гібриди.

Наприклад, чверть дріжджів, зібраних в промислових умовах, в тому числі виробники пива та вина, є гібридами.

Дивно, але деякі гібриди ведуть своє походження три-чотири різних батьківських види. Чому вся ця гібридизація ?, можете запитати. Подібно до гібридів світлого кольору, ці нещодавно відкриті гібриди відрізняються тим, що їм подобається їсти, і тим, як швидко вони ростуть. Ці вподобання, які надані люб’язно завдяки гібридизації, впливають не тільки на те, як люди використовують їх у пивоварінні, але й на смакові профілі отриманих браг.

Цей асортимент пивних стилів та ароматів наданий люб’язністю пивних дріжджів та їх прихильністю до гібридизації. Брент Хофакер / Shutterstock.com

Мутанти у вашому сирі

Порівняння геномів одомашнених грибів з їх дикими родичами допомагає вченим зрозуміти генетичні зміни, які породили деякі улюблені страви та напої. Але як насправді наші предки приручили цих диких грибів? Ніхто з нас не був там, щоб засвідчити, як усе починалося. Щоб розгадати цю таємницю, вчені експериментують з дикими грибами, щоб побачити, чи можуть вони перерости в організми, схожі на ті, які ми використовуємо для приготування їжі сьогодні.

Бенджамін Вулф, мікробіолог з університету Тафтса, та його команда вирішив це питання, взявши дику пеницилл формувати і вирощувати зразки протягом одного місяця у своїй лабораторії на речовині, що включала сир. Це може здатися коротким періодом для людей, але це той, який охоплює багато поколінь на наявність грибків.

Дикі гриби дуже тісно пов’язані із штамами грибів, що використовуються сирною промисловістю для виготовлення сиру камамбер, але зовні дуже відрізняються від них. Наприклад, дикі штами мають зелений колір і запах, ну, запліснявіли в порівнянні з білими та промисловими штамами без запаху.

Колонії цвілі Penicillium, ізольовані від блакитного сиру. Біла колонія - одомашнена версія дикої цвілі. Бенджамін Вулф, CC BY-SA

Для Вульфа великим питанням було те, чи міг він експериментально відтворити процес одомашнення і в якій мірі. Як виглядали і пахнули дикі штами після місяця зростання на сирі? Примітно, що він та його команда виявили, що наприкінці експерименту дикі штами виглядали набагато більше схожими на відомі промислові штами, ніж на їх диких предків. Наприклад, вони були білого кольору і пахли набагато менше запліснявілим.

Гриби витрачають багато енергії, виробляючи пігменти та їдкі сполуки, які дозволяють їм конкурувати та захищатися. Комфортно жити на дієті з сиром та захищати від хижаків означає, що втрата здатності виробляти, скажімо, пігменти, насправді може бути вигідною. Це тому, що заощаджену енергію замість цього можна витратити на зростання колонії грибків.

Але як дикий штам перетворився на одомашнену версію? Це мутувало? Шляхом секвенування геномів як диких предків, так і одомашнених нащадків та вимірювання активності генів під час вирощування на сирі, команда Вульфа з’ясувала, що ці зміни не сталося через мутації в геномах організмів. Швидше за все, вони відбулися через хімічні зміни, що модифікують активність певних генів але насправді не змінюйте генетичний код. Такі т.зв. епігенетичні модифікації може відбуватися набагато швидше, ніж мутації. Шлях до одомашнення виявляється швидшим, ніж вважалося раніше, що, можливо, спонукає авантюрних виробників сиру розпочати експерименти з одомашненням диких грибів для отримання нових ароматів.

Поки ви насолоджуєтесь улюбленою їжею та напоями у цей святковий сезон, не подумайте про ці мікроскопічні грибки, про те, як вони розвинули свої могутні сили та наскільки м'якшим був би наш світ без них.

Про автора

Антоніс Рокас, кафедра біологічних наук Корнелія Вандербільта та професор біологічних наук та біомедичної інформатики, Університету Вандербільта

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

книги_науки