Nämä elintarvikkeet ovat kaikki riippuvaisia ​​mikro-organismeista erottuvan maunsa vuoksi. margouillat kuva / Shutterstock.com

On vaikea kuvitella lomataulua ilman leipää, lihaa, vihanneksia, viiniä, olutta tai ranskalaisten juustojen taulua niille, joilla on enemmän seikkailunhaluisia makuja. Näiden herkkujen nauttiminen perheen ja ystävien kanssa on osa lomaa, joka tekee hauskasta.

Nämä ruuat ja juomat ovat kohteliaita useiden erilaisten eläinten, kasvien ja mikrobien kodistamisessa. Kasvien ja eläinten kodistamista on tutkittu hyvin, koska sen oletetaan olleen merkittävin muutos viime ihmiskunnan historiassa.

Tutkijat tietävät kuitenkin paljon vähemmän mikrobien kodistumisesta, ja sen seurauksena yhteiskunta ei arvosta heidän keskeistä panostaan ​​ruokia ja juomia, joita nautimme ympäri vuoden.

Olen evoluutiobiologi, joka opiskelee sieniä, mikrobien ryhmä, jonka kodistaminen on antanut meille monia maukkaita tuotteita. Olen jo kauan kiehtonut kahta kysymystä: Mitkä ovat geneettiset muutokset, jotka johtivat heidän kodistamiseen? Ja kuinka maan päällä esivanhempamme keksivät kuinka kotouttaa heidät?

Utelias myös? Viimeaikaiset tutkimukset valaisevat näitä kysymyksiä, joten tartu jonkin verran Camembert-juustoa ja olutta ja jatka lukemista.

Kiitos monenlaiselle mikrobille, mukaan lukien sienet, tästä kansainvälisten juustovalikoimasta. Umomos / Shutterstock.com

Lagerin hybridit

Kodinnuttamisen osalta panimohiivan hionta on vaikeaa ylittää. Leipomo-, panimo- ja viiniteollisuuden kulmakivi, panimohiivalla on merkittävä kyky muuttaa kasvihedelmien ja jyvien sokerit alkoholiksi. Kuinka panimohiiva kehitti tämän joustavuuden?

Tutkiessaan uusia hiivalajeja ja sekvensoimalla niiden genomit tutkijat tietävät, että jotkut panimoon käytetyt hiivat ovat hybridejä; toisin sanoen, he ovat muinaisten pariutumisjärjestöjen jälkeläisiä kahdesta eri hiivalajista. Hybrideillä on taipumus muistuttaa molempia vanhempia lajeja - ajattele wholpinsia (valaiden delfiinejä) tai ligereitä (leijona-tiikeri).

Mahtava panimohiivan solut, leipomo-, panimo- ja viiniteollisuuden kulmakivi. wikipedia

Esimerkiksi lager-oluthiivat ovat kahden läheisesti sukua olevan lajin hybridit: panimohiiva Saccharomyces cerevisiae ja Saccharomyces eubayanus. Saccharomyces cerevisiae tuottaa maukkaita oluita, kuten brittiläisiä aleita, mutta kasvaa paremmin lämpimämpissä lämpötiloissa. Verrattuna, Saccharomyces eubayanus kasvaa paremmin kylmässä, mutta tuottaa yhdisteitä, jotka pilaavat oluen maun. Lager-hiivahybridit yhdistävät molemmat parhaat - hyvät maut Saccharomyces cerevisiae ja kasvu kylmempiä lämpötiloja ansiosta Saccharomyces eubayanus. Tämä tekee näistä hybrideistä loistavan oluen panimoksi Euroopan kylmissä talvissa, joissa keksittiin lageria.

Tutkijat ovat myös löytäneet luonnolliset hybridit muiden yhdistyksestä Saccharomyces laji. Vielä ei tiedetä, onko hybridisaatio normi vai poikkeus hiivoissa, joita ihmiset ovat käyttäneet käymisjuomien valmistukseen vuosituhansien ajan.

Vastaamaan tähän kysymykseen ryhmä, jota johtaa jatko-opiskelija Quinn Langdon Wisconsinin yliopistossa ja toinen joukkue, jota johtaa tutkijatohtori Brigida Gallone Gentin ja Leuvenin yliopistoista Belgiassa tutkinut satojen panimoon ja viininvalmistukseen osallistuvien hiivojen genomeja. Heidän tuloksensa? Hybridit.

Esimerkiksi neljännes hiivoista kerätty teollisuusympäristöistä, mukaan lukien oluen ja viinin valmistajat, ovat hybridejä.

Hämmästyttävää, että jotkut hybridit jäljittävät alkuperänsä kolme tai neljä erilaista vanhempainlajia. Miksi kaikki tämä hybridisaatio ?, voit kysyä. Aivan kuten lager-hybridit, nämä hiljattain löydetyt hybridit eroavat toisistaan ​​siitä, mitä he haluavat syödä ja kuinka nopeasti ne kasvavat. Nämä mieltymykset, jotka saadaan hybridisaatiosta, vaikuttavat paitsi siihen, miten ihmiset käyttävät niitä panimossa, myös syntyneiden panimojen makuprofiileihin.

Tämä olutlajien ja -makujen valikoima on kohtelias panimohiivojen ja heidän kiinnostuksensa suhteen hybridisoitua. Brent Hofacker / Shutterstock.com

Juustossa olevat mutantit

Kotieläiminä pidettyjen sienten genomien vertaaminen villiin sukulaisiin auttaa tutkijoita ymmärtämään geneettisiä muutoksia, jotka ovat johtaneet suosikkiruoiin ja juomiin. Mutta kuinka esi-isämme todella kotoivat nämä villisienet? Kukaan meistä ei ollut siellä todistamassa kuinka kaikki alkoi. Tämän mysteerin ratkaisemiseksi tutkijat kokeilevat luonnonvaraisia ​​sieniä selvittääkseen, voivatko ne kehittyä organismeiksi, jotka muistuttavat niitä, joita käytämme tänään ruokamme valmistamiseen.

Benjamin Wolfe, Tuftsin yliopiston mikrobiologi, ja hänen tiiminsä vastasi tähän kysymykseen villinä Penicillium muotti ja kasvattaa näytteitä yhden kuukauden ajan laboratoriossaan aineella, joka sisälsi juustoa. Se voi kuulostaa lyhyeltä ajalta ihmisille, mutta se on se, joka kattaa sienet monien sukupolvien ajan.

Luonnonvaraiset sienet liittyvät hyvin läheisesti sieni-kantoihin, joita juustoteollisuus käyttää Camembert-juuston valmistuksessa, mutta ne näyttävät olevan hyvin erilaisia. Esimerkiksi villikannot ovat vihreitä ja hajuisia, hyvin homeisia verrattuna valkoisiin ja hajuttomiin teollisuuskantoihin.

Sinisestä juustosta eristetyt Penicillium-muottipesäkkeet. Valkoinen siirtomaa on villimuotin kotieläinversio. Benjamin Wolfe, CC BY-SA

Wolfelle iso kysymys oli, voisiko hän luoda kokeellisesti uudelleen ja missä määrin kodinmuodostusprosessin. Miltä villikannat näyttivät ja haisivat kuukauden kasvun jälkeen juustoissa? Merkittävää on, että hän ja hänen tiiminsä havaitsivat, että kokeen lopussa villikannot näyttivät paljon samanlaisempia tunnettujen teollisuuskantojen kuin heidän villien esi-isiensä suhteen. Esimerkiksi, ne olivat valkoisia ja haisivat paljon vähemmän homehtuneilta.

Sienet käyttävät paljon energiaa pigmenttien ja pistävien yhdisteiden tuottamiseen, jotka antavat heille mahdollisuuden kilpailla ja puolustaa itseään. Eläminen mukavasti juustoravinteella ja suojattu petoeläimiltä tarkoittaa, että kyvyn menettäminen esimerkiksi pigmenttien tuottamiseksi voi olla todella hyödyllistä. Tämä johtuu siitä, että säästetty energia voidaan sen sijaan kuluttaa kohti sienipesäkkeen kasvua.

Mutta kuinka villikanta muuttui kotieläinversiona? Onko se muuttunut? Sekvensoimalla sekä villien esi-isien että kotieläinten jälkeläisten genomit ja mittaamalla geenien aktiivisuutta juustoa kasvatettaessa, Wolfe-joukkue selvitti, että nämä muutokset ei tapahtunut mutaatioiden kautta organismien perimissä. Pikemminkin ne tapahtuivat todennäköisesti läpi kemialliset muutokset, jotka muuttavat tiettyjen geenien aktiivisuutta mutta älä itse muuta geneettistä koodia. Tällainen ns epigeneettiset muutokset voi tapahtua paljon nopeammin kuin mutaatiot. Polku kohti kodistamista näyttää olevan nopeampaa kuin aikaisemmin ajateltiin, mikä rohkaisee ehkä seikkailunhaluisia juustojen valmistajia aloittamaan kokeilun villisienten asuttamisesta uusien makujen löytämiseksi.

Vaikka maistat suosikkiruokaasi ja juomaasi tänä lomakaudella, varaa miettiminen näille mikroskooppisille sienille, kuinka ne ovat kehittäneet mahtavat voimansa ja kuinka paljon mautomampi maailmamme olisi ilman niitä.

kirjailijasta

Antonis Rokas, Cornelius Vanderbilt Biologian ja biologian ja biolääketieteen tietotekniikan professori, Vanderbilt University

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

books_science