Dessa livsmedel är alla beroende av mikroorganismer för sin distinkta smak. margouillat photo/Shutterstock.com
Det är svårt att föreställa sig ett semesterbord utan bröd, kött, grönsaker, vin, öl eller en skiva med franska ostar för de med mer äventyrliga smaker. Att njuta av dessa delikatesser med familj och vänner är en del av det som gör semestern så rolig.
Dessa livsmedel och drycker är artighet av domesticering av flera olika djur, växter och mikrober. Tämjning av växter och djur har studerats väl, eftersom det tros ha varit det den mest betydelsefulla förändringen i mänsklighetens senaste historia.
Forskare vet dock mycket mindre om domesticering av mikrober, och som ett resultat misslyckas samhället med att uppskatta deras avgörande bidrag till maten och dryckerna som vi njuter av året runt.
Jag är en evolutionsbiolog som studerar svampar, en grupp mikrober vars domesticering har gett oss många läckra produkter. Jag har länge varit fascinerad av två frågor: Vilka är de genetiska förändringarna som ledde till deras domesticering? Och hur i hela friden kom våra förfäder på hur de skulle tama dem?
Nyfiken också? Nyligen genomförda studier kastar ljus över dessa frågor, så ta lite camembertost och en öl och fortsätt läsa.
Hybriderna i din lager
När det gäller domesticering är det svårt att toppa finslipningen av bryggjäst. Hörnstenen i industrin för bakning, bryggning och vinframställning, bryggerijäst har den anmärkningsvärda förmågan att förvandla sockerarter från växtfrukter och spannmål till alkohol. Hur utvecklade öljäst denna flexibilitet?
Genom att upptäcka nya jästarter och sekvensera deras genom vet forskarna att vissa jästsvampar som används vid bryggning är hybrider; det vill säga, de är ättlingar till forntida parningsföreningar av individer från två olika jästarter. Hybrider tenderar att likna båda föräldraarterna - tänk på wholpins (val-delfin) eller ligers (lejon-tiger).
wikipedia
Till exempel är lageröljäst hybrider av två närbesläktade arter: öljästen Saccharomyces cerevisiae och Saccharomyces eubayanus. Saccharomyces cerevisiae producerar välsmakande öl, som den brittiska alen, men växer bättre vid varmare temperaturer. I kontrast, Saccharomyces eubayanus växer bättre i kyla men producerar föreningar som försämrar ölets smak. Lagerjästhybrider kombinerar det bästa av båda - goda smaker från Saccharomyces cerevisiae och tillväxt vid kallare temperaturer, tack vare Saccharomyces eubayanus. Detta gör dessa hybrider utmärkta för att brygga öl under de kalla vintrarna i Europa, där lageröl uppfanns.
Forskare har också upptäckt naturliga hybrider från föreningen av andra Saccharomyces arter. Vad som fortfarande är okänt är om hybridisering är normen eller undantaget i de jästsvampar som människor har använt för att göra fermenterade drycker i årtusenden.
För att ta itu med denna fråga, ett team ledd av doktorand Quinn Langdon vid University of Wisconsin och ett annat lag under ledning av postdoktor Brigida Gallone vid universiteten i Gent och Leuven i Belgien undersökte genomen från hundratals jästsvampar som är involverade i bryggning och vinframställning. Deras resultat? Hybrider härskar.
Till exempel, en fjärdedel av jästsvampar som samlats in från industrimiljöer, inklusive öl- och vintillverkare, är hybrider.
Otroligt nog spår vissa hybrider sitt ursprung till tre eller fyra olika föräldraarter. Varför all denna hybridisering?, kan du fråga dig. Ungefär som lagerhybriderna, dessa nyupptäckta hybrider skiljer sig åt i vad de gillar att äta och hur snabbt de växer. Dessa preferenser, som kommer med tillstånd av hybridisering, påverkar inte bara hur människor använder dem i bryggning utan också smakprofilerna för de resulterande bryggningarna.
Brent Hofacker/Shutterstock.com
Mutanterna i din ost
Att jämföra genomen av tama svampar med deras vilda släktingar hjälper forskare att förstå de genetiska förändringarna som gav upphov till vissa favoritmat och drycker. Men hur tämjde egentligen våra förfäder dessa vilda svampar? Ingen av oss var där för att bevittna hur det hela började. För att lösa detta mysterium experimenterar forskare med vilda svampar för att se om de kan utvecklas till organismer som liknar dem som vi använder för att göra vår mat idag.
Benjamin Wolfe, en mikrobiolog vid Tufts University, och hans team tog upp denna fråga genom att ta vild Penicillium mögel och odla proverna under en månad i sitt labb på ett ämne som inkluderade ost. Det kan låta som en kort period för människor, men det är en period som sträcker sig över många generationer för svampar.
De vilda svamparna är mycket nära besläktade med svampstammar som används av ostindustrin vid tillverkning av camembertost, men ser väldigt olika ut från dem. Vilda stammar är till exempel gröna och luktar, ja, mögligt jämfört med de vita och luktfria industristammarna.
Benjamin Wolfe, CC BY-SA
För Wolfe var den stora frågan om han experimentellt kunde återskapa, och i vilken grad, domesticeringsprocessen. Hur såg och luktade de vilda stammarna efter en månads tillväxt på ost? Anmärkningsvärt, vad han och hans team fann var att, i slutet av experimentet, såg de vilda stammarna mycket mer ut som kända industriella stammar än deras vilda förfader. Till exempel, de var vita till färgen och luktade mycket mindre mögligt.
Svampar spenderar mycket energi på att producera pigment och skarpa föreningar som gör att de kan tävla och försvara sig själva. Att leva bekvämt på en diet av ost och säkert från rovdjur innebär att det faktiskt kan vara fördelaktigt att förlora förmågan att producera, säg, pigment. Det beror på att den energi som sparas istället kan användas för tillväxt av svampkolonin.
Men hur förvandlades den vilda stammen till en domesticerad version? muterade den? Genom att sekvensera arvsmassan från både de vilda förfäderna och de domesticerade ättlingarna, och mäta aktiviteten hos generna medan de odlade på ost, kom Wolfes team på att dessa förändringar skedde inte genom mutationer i organismernas genom. Snarare inträffade de troligen igenom kemiska förändringar som modifierar aktiviteten hos specifika gener men ändra faktiskt inte den genetiska koden. Sådana sk epigenetiska modifieringar kan ske mycket snabbare än mutationer. Vägen mot domesticering verkar vara snabbare än man tidigare trott, vilket kanske kommer att uppmuntra äventyrliga ostmakare att börja experimentera med att tama vilda svampar för nya smaker.
Medan du njuter av din favoritmat och dina favoritdrycker den här semestersäsongen, spara en tanke på dessa mikroskopiska svampar, hur de utvecklade sina mäktiga krafter och hur mycket mer intetsägande vår värld skulle vara utan dem.
Om författaren
Antonis Rokas, Cornelius Vanderbilt Stol i biologiska vetenskaper och professor i biovetenskap och biomedicinsk informatik, Vanderbilt University
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
books_science