Но всего несколько лет назад ученые определили южноамериканские дрожжи, которые сотни лет назад каким-то образом попали в Баварию, и в сочетании с одомашненными дрожжами Старого Света, тысячелетиями использовавшимися для приготовления эля и хлеба, образовали гибрид, который дает лагер или пиво холодного хранения.Тайна адаптированных к холоду дрожжей, которые смешались с дальним родственником, чтобы создать гибрид для взбивания лагера, просуществовала почти 500 лет и является символом биологических черных ящиков, которые управляют большей частью промышленного брожения, даже в эпоху, когда брожение лежит в основе производства. всего, от соевого соуса до биотоплива.Однако теперь ученые начинают раскрашивать границы экологии и генетики дрожжей, выявляя новые штаммы в новых условиях и используя инструменты молекулярной биологии для выявления признаков, которые могут помочь в промышленных технологиях ферментации. В своей статье в журнале Molecular Ecology команда под руководством профессора генетики Университета Висконсин-Мэдисон Крис Хиттингер подтверждает, что Saccharomyces eubayanus, странствующий родитель гибридных лагерных дрожжей, обнаруженных в 2011 году, действительно является уроженцем Патагонии.
Анализ генетической последовательности дрожжей показал их самое близкое родство с одной из двух очень разнообразных популяций Патагонии, подтвердив, что это был холодолюбивый микроб, который 500 лет назад нашел свой путь в пещеры и монастырские подвалы Баварии, где впервые было пиво. состряпали.«Эти дрожжи действительно родом из Патагонии», — объясняет Хиттингер, который был частью международной группы, открывшей Saccharomyces eubayanus три года назад. «Мы обнаружили две основные популяции, которые кажутся разными. Деревья, с которыми они связаны, кажется, дают все, что им нужно.
Они счастливы там».Коллега Хиттингера, Диего Либкинд из Института исследований биоразнообразия и окружающей среды в Барилоче, Аргентина, и соавтор нового исследования, провел обширные полевые исследования, изучив ландшафт Патагонии, где, по-видимому, встречаются обнаруженные им дрожжи, адаптированные к холоду. по очень высокой ставке.
Несмотря на их распространенность в Патагонии, новое исследование предоставляет доказательства того, что они больше не являются исключительными для Южной Америки. Хиттингер и его группа также обнаружили Saccharomyces eubayanus с генетическими признаками патагонских штаммов в одном месте в Северной Америке: в парке Indian Mound, недалеко от Шебойгана, штат Висконсин. Это первый случай, когда микроб был обнаружен в природе в Северной Америке или действительно за пределами Патагонии. Как выяснила студентка из Калифорнийского университета в Мэдисоне Кайла Сильвестр, член группы Хиттингера, дрожжи встречаются только с очень низкой частотой и, вероятно, были случайно занесены, точно так же, как их предок попал в Европу и положил начало производству холодного пива. светлое пиво сотни лет назад.
«Если бы мне пришлось делать ставку, я бы положил деньги на лыжных бездельников или перелетных птиц», — говорит Хиттингер. «Мы думаем, что происходит то, что устоявшиеся, генетически разнообразные группы населения отправляют мигрантов по всему миру. Как правило, они не добиваются успеха, но иногда это удается».К счастью, Saccharomyces eubayanus встретил достойных соперников в Европе, чтобы сформировать лагерный гибрид. Около 1500 описанных дрожжей в мире являются мастерами того, что ученые называют ретикулярной эволюцией, способностью добавлять признаки путем гибридизации или иного комбинирования различных видов.
Несмотря на то, что они редки в природе, огромные популяции и сильный отбор, существующие в промышленных ферментациях, позволяют восстанавливать даже редкие гибриды, если они будут предпочтительны.Изучая естественную среду обитания дрожжей и пытаясь увидеть, где еще в мире они появились, ученые могут раскрыть секреты генетики и гибридизации дрожжей с огромной экономической выгодой.«Дрожжи важны для процессов ферментации и биотехнологии», — отмечает аспирант генетики Дэвид Перис, также из UW-Madison и соавтор нового исследования. «Ценность изучения разнообразия заключается в том, что вы можете извлечь гены или штаммы, которые можно использовать в конкретном производственном процессе».Их основная задача в установках промышленной ферментации — расщеплять сахара, превращая их в спирт.
Грааль современных исследований в области промышленной ферментации — это совершенствование процессов ферментации для таких вещей, как биотопливо. В настоящее время известно, что четыре из семи известных природных видов дрожжей Saccharomyces участвуют в промышленных процессах, по крайней мере, как межвидовые гибриды.«Идея, — говорит Хиттингер, — состоит в том, чтобы задействовать биоразнообразие и найти штаммы, которые лучше ферментируют, и эти штаммы или их гены можно использовать в промышленных процессах».Он отмечает, что пивовары и виноделы невольно выбрали гибриды.
Он объясняет, что инструменты современной биотехнологии потенциально могут улучшить промышленную ферментацию путем смешивания и сопоставления генов, которые приводят к лучшему превращению сахара в алкоголь.Новое исследование было поддержано грантом Национального научного фонда и частично профинансировано Министерством энергетики Центра исследований биоэнергетики Великих озер.