Disse matvarene er alle avhengige av mikroorganismer for sin særegne smak. margouillat photo / Shutterstock.com

Det er vanskelig å forestille seg et høytidsbord uten brød, kjøtt, grønnsaker, vin, øl eller et bord med franske oster for de med mer eventyrlige ganer. Å nyte disse delikatessene med familie og venner er en del av det som gjør høytiden så morsom.

Disse matvarene og drinkene er høflighet av domestisering av flere forskjellige dyr, planter og mikrober. Planting og dyre domestisering har blitt studert godt, siden det antas å ha vært det den mest betydningsfulle endringen i nyere menneskelig historie.

Forskere vet imidlertid mye mindre om domestisering av mikrober, og som et resultat mislykkes samfunnet deres viktige bidrag til mat og drikke som vi gleder oss over hele året.

Jeg er en evolusjonsbiolog som studerer sopp, en gruppe mikrober hvis domestisering har gitt oss mange smakfulle produkter. Jeg har lenge vært fascinert av to spørsmål: Hva er de genetiske endringene som førte til deres domestisering? Og hvordan i all verden fant forfedrene våre ut hvordan de skulle domestisere dem?

Nysgjerrig også? Nyere studier belyser disse spørsmålene, så ta litt Camembertost og en øl, og fortsett å lese.

Takk det store utvalget av mikrober, inkludert sopp, for dette utvalget av internasjonale oster. Umomos / Shutterstock.com

Hybridene i pilselen din

Når det gjelder domestisering, er det vanskelig å toppe av bryggergjæren. Hjørnesteinen i bakervarer, bryggeri og vinproduksjonsindustri, bryggergjær har den bemerkelsesverdige evnen til å gjøre sukker fra plantefrukter og korn til alkohol. Hvordan utviklet bryggergjæren denne fleksibiliteten?

Ved å oppdage nye gjærarter og sekvensere genene deres, vet forskere at noen gjær som brukes i brygging er hybrider; det vil si at de er etterkommere av gamle parringsforeninger av individer fra to forskjellige gjærarter. Hybrider har en tendens til å ligne begge foreldre-artene - tenk på wholpins (hval-delfin) eller ligers (løve-tiger).

Celler av den mektige bryggergjæren, hjørnesteinen i bakervarer, bryggeri og vinfremstilling. wikipedia

For eksempel er ølgjær hybrider av to nært beslektede arter: bryggergjæren Saccharomyces cerevisiae og Saccharomyces eubayanus. Saccharomyces cerevisiae produserer velsmakende øl, som de britiske øl, men vokser bedre ved varmere temperaturer. I motsetning, Saccharomyces eubayanus vokser bedre i kulden, men produserer forbindelser som smaker ølsmaken. Lager gjærhybrider kombinerer det beste fra begge - gode smaker fra Saccharomyces cerevisiae og vekst ved kaldere temperaturer, takket være Saccharomyces eubayanus. Dette gjør disse hybridene ypperlige til å brygge øl i de kalde vintrene i Europa, der lagers ble oppfunnet.

Forskere har også oppdaget naturlige hybrider fra forening av andre Saccharomyces arter. Det som fremdeles er ukjent er om hybridisering er normen eller unntaket i gjærene som mennesker har brukt til å lage fermentert drikke i årtusener.

For å møte dette spørsmålet, et team ledet av doktorgradsstudent Quinn Langdon ved University of Wisconsin og et annet lag ledet av postdoktor Brigida Gallone ved Universitetene i Gent og Leuven i Belgia undersøkte genomene til hundrevis av gjær involvert i brygging og vinframstilling. Deres bunnlinje? Hybrider hersker.

For eksempel, en fjerdedel gjær hentet fra industrimiljøer, inkludert øl- og vinprodusenter, er hybrider.

Utrolig nok sporer noen hybrider sin opprinnelse til tre eller fire forskjellige foreldrearter. Hvorfor all denne hybridiseringen? Spør du kanskje. Mye som pilshybrider, disse nyoppdagede hybridene er forskjellige i hva de liker å spise og hvor raskt de vokser. Disse preferansene, som kommer med hybridisering, påvirker ikke bare hvordan folk bruker dem i brygging, men også smaksprofilene til de resulterende bryggene.

Dette utvalget av ølstiler og smaker kommer med tillatelse fra bryggergjær og deres forkjærlighet for hybridisering. Brent Hofacker / Shutterstock.com

Mutantene i osten din

Når man sammenligner genomene fra domestiserte sopp med sine ville slektninger, hjelper forskere å forstå de genetiske endringene som ga opphav til noen favorittmat og drikke. Men hvordan dominerte forfedrene våre disse ville soppene? Ingen av oss var der for å være vitne til hvordan det hele startet. For å løse dette mysteriet eksperimenterer forskere med ville sopp for å se om de kan utvikle seg til organismer som ligner de vi bruker for å lage maten vår i dag.

Benjamin Wolfe, mikrobiolog ved Tufts University, og teamet hans tok opp dette spørsmålet ved å ta vilt Penicillium mold og dyrke prøvene i en måned i laboratoriet hans på et stoff som inkluderer ost. Det kan høres ut som en kort periode for mennesker, men det er en som spenner over mange generasjoner for sopp.

De ville soppene er veldig nært knyttet til soppstammer som brukes av ostebransjen til fremstilling av Camembertost, men ser veldig annerledes ut enn dem. For eksempel er ville stammer grønne og lukter, vel, mugne sammenlignet med de hvite og luktfrie industristammene.

Kolonier av Penicillium mold isolert fra en blåmuggost. Den hvite kolonien er en domestisert versjon av villformen. Benjamin Wolfe, CC BY-SA

For Wolfe var det store spørsmålet om han eksperimentelt kunne gjenskape og i hvilken grad domestiseringsprosessen. Hvordan så og luktet de ville stammene ut etter en måned med vekst på ost? Det han og teamet hans fant var bemerkelsesverdig at de ville stammene på slutten av eksperimentet lignet mye mer på kjente industristammer enn deres ville stamfar. For eksempel, de var hvite i fargen og luktet mye mindre muggen.

Sopp bruker mye energi på å produsere pigmenter og skarpe forbindelser som gjør dem i stand til å konkurrere og forsvare seg. Å leve komfortabelt på en diett med ost og trygg fra rovdyr betyr at å miste evnen til å produsere, for eksempel, pigmenter faktisk kan være en fordel. Det er fordi energien som spares i stedet kan brukes til vekst av soppkolonien.

Men hvordan ble den ville belastningen til en domestisert versjon? Muterte det? Ved å sekvensere genomene til både de ville forfedrene og de domestiserte etterkommerne, og måle genenes aktivitet mens de vokste på ost, regnet Wolfes team ut at disse endringene skjedde ikke gjennom mutasjoner i organismenes genomer. Snarere skjedde de sannsynligvis gjennom kjemiske endringer som endrer aktiviteten til spesifikke gener men endrer faktisk ikke den genetiske koden. Slike såkalte epigenetiske modifikasjoner kan forekomme mye raskere enn mutasjoner. Veien mot domestisering ser ut til å være raskere enn tidligere antatt, noe som kanskje vil oppmuntre eventyrlystne osteprodusenter til å begynne å eksperimentere med å tamme villsopp for nye smaker.

Mens du nyter din favorittmat og drikke denne høytiden, kan du skaffe deg en tanke for disse mikroskopiske soppene, hvordan de utviklet sine mektige krefter og hvor mye mer blid vår verden ville være uten dem.

om forfatteren

Antonis Rokas, Cornelius Vanderbilt Stol i biologiske vitenskap og professor i biologiske vitenskap og biomedisinsk informatikk, Vanderbilt University

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

books_science