Одомашнивание растений и животных сыграло ключевую роль в переходе человечества к оседлому образу жизни, способствовало устойчивому демографическому росту, изменило характер труда и в конечном итоге спровоцировало зарождение первых цивилизаций. В отличие от неплохо изученной истории зерновых культур и домашнего скота,
о процессе одомашнивания микробов известно очень мало, хотя в производстве традиционных и самых базовых продуктов питания эти живые организмы играют важнейшую роль.
Одомашнивание дрожжей, используемых для производства лагера, ставшего наиболее распространенным типом пива, произошло в Баварии в XV веке, когда немецким пивоварам удалось выделить Saccharomyces pastorianus (или Saccharomyces
carlsbergensis) — не встречаемый в естественных условиях гибрид, полученный в результате случайного скрещивания дрожжей, использовавшихся для производства эля, с неким неизвестным видом грибка, способного размножаться при более низких температурах.
О том, что дрожжи, позволяющие запускать ферментирование при 6-9 С и впоследствии оседающие на дно бродильного чана (так называемое низовое брожение, в отличие от более быстрого верхового, идущего при 15–20 С, когда дрожжи остаются на поверхности), являются продуктом скрещивания хорошо известных Saccharomyces cerevisiae, используемых для производства хлеба, вина и эля, с неким холодностойким партнером, было известно уже давно.
Но кто этот партнер, до сих пор оставалось тайной: микробиологам, перебравшим около тысячи родственных дрожжей, никак не удавалось найти кандидата, подарившего гибриду свои гены.
Похоже, эта тайна теперь разгадана: международная команда биологов, опубликовавшая статью в Proceedings of the National Academy of Sciences, уверена, что нашла дикий дрожжевой грибок, которому наряду с картошкой, помидорами и кукурузой потребовалось совершить путешествие в 10 тысяч километров, чтобы в холодных погребах европейских монастырских пивоварен дать начало биокультуре, на которой зиждется успех огромной индустрии с ежегодным оборотом в 250 миллиардов долларов.
Увенчавшиеся успехом поиски грибка, получившего название Saccharomyces eubayanus, были организованы в рамках международного научного проекта, руководили которым два португальских микробиолога из Нового университета Лиссабона — Хосе Пауло Сампайо и Паула Гонсалвеш. После того как стало ясно окончательно, что искать ценного, но неуловимого инвестора среди европейских дрожжей далее бессмысленно, внимание биологов переключилось на заморские территории. И здесь их поджидал сюрприз.
Диего Либкинд из участвующего в проекте Института биоразнообразия и исследований окружающей среды, расположенного в Барилоче (Аргентина), сообщил, что генетический материал грибка, выделенного им из галлов (патологических разрастаний на листьях растений) аргентинского бука,
на 99,5% совпадает с партнерским участком генома лагерных дрожжей Saccharomyces pastorianus, за который уже не отвечают элевые Saccharomyces cerevisiae.
«Буковые галлы очень богаты растительными сахарами, что важно для сахаролюбивых дрожжей», — поясняет первооткрыватель Saccharomyces eubayanus. В буковых галлах так много этих грибков, что опавшие листья начинают бродить в естественных условиях. «Листья, пораженные галлами, опадают и формируют под деревьями толстый влажный ковер, от которого исходит явственный спиртной душок», — увлеченно рассказывает Либкинд.
Обнаруженный грибок отправили в Университет Колорадо (США), где после секвенирования его генома и сравнения данных с геномом Saccharomyces cerevisiae цифра 99,5% подтвердилась окончательно.
Команда из Колорадо также исследовала мутации генома гибридных «лагерных» дрожжей, из-за которых генетическая информация, инвестированная диким патагонцем, не совпадает с его «естественным» геномом на оставшиеся 0,5%. Эти мутации — следствие направленной эволюции удачного гибрида, обнаруженного и выделенного баварскими пивоварами, постоянно экспериментировавшими с разными заквасками и температурными режимами сбраживания сусла. По всей видимости, скрещивание дрожжей произошло в бродильных чанах, куда была занесена пришлая культура.
Каким образом она туда попала — остается лишь гадать.
«Первоначально гибрид мог представлять собой еще несовершенный протолагер, бродивший при низких температурах, имевший более чистый вкус без специфичного фруктового оттенка, свойственного элю, и портившийся не так быстро, как пиво классического «горячего» брожения, при котором размножается больше посторонних грибков и бактерий, — со знанием дела поясняет генетик из Университета Колорадо и соавтор статьи профессор Крист Хиттингер. — Последующая селекция позволила выровнять сахарный метаболизм гибрида и сделать его конкурентоспособным окончательно».