Disse fødevarer er alle afhængige af mikroorganismer for deres karakteristiske smag. margouillat foto/Shutterstock.com

Det er svært at forestille sig et feriebord uden brød, kød, grøntsager, vin, øl eller et bord med franske oste for dem med mere eventyrlystne ganer. At nyde disse delikatesser med familie og venner er noget af det, der gør ferien så sjov.

Disse fødevarer og drikkevarer er høflighed af domesticering af flere forskellige dyr, planter og mikrober. Plante- og dyrtæmning er blevet grundigt undersøgt, da det menes at have været det den mest betydningsfulde forandring i den nyere menneskelige historie.

Forskere ved dog meget mindre om domesticering af mikrober, og som et resultat heraf undlader samfundet at værdsætte deres afgørende bidrag til de fødevarer og drikkevarer, som vi nyder året rundt.

Jeg er en evolutionsbiolog, der studerer svampe, en gruppe af mikrober, hvis domesticering har givet os mange lækre produkter. Jeg har længe været fascineret af to spørgsmål: Hvad er de genetiske ændringer, der førte til deres domesticering? Og hvordan i alverden fandt vores forfædre ud af, hvordan de skulle tæmme dem?

også nysgerrig? Nylige undersøgelser kaster lys over disse spørgsmål, så snup noget Camembert ost og en øl, og fortsæt med at læse.

Tak det store udvalg af mikrober, herunder svampe, for dette udvalg af internationale oste. Umomos/Shutterstock.com

Hybriderne i din pilsner

Hvad angår domesticering, er det svært at toppe ølgæren. Hjørnestenen i bage-, brygger- og vinfremstillingsindustrien, ølgær har den bemærkelsesværdige evne til at omdanne sukker fra plantefrugter og korn til alkohol. Hvordan udviklede ølgær denne fleksibilitet?

Ved at opdage nye gærarter og sekventere deres genomer ved forskerne, at nogle gærtyper, der bruges i brygning, er hybrider; det vil sige, de er efterkommere af gamle parringsforeninger af individer fra to forskellige gærarter. Hybrider har tendens til at ligne begge forældrearter - tænk på wholpins (hval-delfin) eller ligers (løve-tiger).

Celler af den mægtige ølgær, hjørnestenen i bage-, brygger- og vinfremstillingsindustrien. wikipedia

For eksempel er lagerølgær hybrider af to nært beslægtede arter: ølgæren Saccharomyces cerevisiae , Saccharomyces eubayanus. Saccharomyces cerevisiae producerer velsmagende øl, såsom de britiske ales, men vokser bedre ved varmere temperaturer. I modsætning, Saccharomyces eubayanus vokser bedre i kulde, men producerer forbindelser, der forringer øllets smag. Lagergærhybrider kombinerer det bedste af begge - gode smage fra Saccharomyces cerevisiae og vækst ved koldere temperaturer, takket være Saccharomyces eubayanus. Dette gør disse hybrider gode til at brygge øl i de kolde vintre i Europa, hvor pilsner blev opfundet.

Forskere har også opdaget naturlige hybrider fra foreningen af ​​andre Saccharomyces arter. Hvad der stadig er uvist er, om hybridisering er normen eller undtagelsen i gær, som mennesker har brugt til at fremstille fermenterede drikkevarer i årtusinder.

For at løse dette spørgsmål har et team ledet af kandidatstuderende Quinn Langdon ved University of Wisconsin og et andet hold ledet af postdoc Brigida Gallone ved universiteterne i Gent og Leuven i Belgien undersøgt genomerne af hundredvis af gær, der er involveret i brygning og vinfremstilling. Deres bundlinje? Hybrider hersker.

For eksempel: en fjerdedel af gær indsamlet fra industrielle miljøer, herunder øl- og vinproducenter, er hybrider.

Utroligt nok sporer nogle hybrider deres oprindelse til tre eller fire forskellige forældrearter. Hvorfor al denne hybridisering?, spørger du måske. Meget ligesom pilsnerhybrider, disse nyopdagede hybrider adskiller sig i, hvad de kan lide at spise, og hvor hurtigt de vokser. Disse præferencer, der kommer takket være hybridisering, påvirker ikke kun, hvordan folk bruger dem i brygning, men også smagsprofilerne for de resulterende bryg.

Dette udvalg af ølstile og smagsvarianter kommer takket være ølgær og deres forkærlighed for hybridisering. Brent Hofacker/Shutterstock.com

Mutanterne i din ost

Sammenligning af genomerne af tamme svampe med deres vilde slægtninge hjælper videnskabsmænd med at forstå de genetiske ændringer, der gav anledning til nogle yndlingsmad og -drikke. Men hvordan tæmmede vores forfædre egentlig disse vilde svampe? Ingen af ​​os var der for at overvære, hvordan det hele startede. For at løse dette mysterium eksperimenterer videnskabsmænd med vilde svampe for at se, om de kan udvikle sig til organismer, der ligner dem, vi bruger til at lave vores mad i dag.

Benjamin Wolfe, en mikrobiolog ved Tufts University, og hans team adresserede dette spørgsmål ved at tage vildt Penicillium mug og dyrke prøverne i en måned i sit laboratorium på et stof, der inkluderede ost. Det lyder måske som en kort periode for mennesker, men det er en, der strækker sig over mange generationer for svampe.

De vilde svampe er meget nært beslægtet med svampestammer, som osteindustrien bruger til fremstilling af camembert-ost, men ser meget anderledes ud end dem. For eksempel er vilde stammer grønne og lugter, ja, mugne sammenlignet med de hvide og lugtfri industrielle stammer.

Kolonier af Penicillium-skimmel isoleret fra en blåskimmelost. Den hvide koloni er en domesticeret version af den vilde skimmelsvamp. Benjamin Wolfe, CC BY-SA

For Wolfe var det store spørgsmål, om han eksperimentelt kunne genskabe, og i hvilken grad, domesticeringsprocessen. Hvordan så og lugtede de vilde stammer ud efter en måneds vækst på ost? Bemærkelsesværdigt, hvad han og hans team fandt var, at i slutningen af ​​eksperimentet lignede de vilde stammer meget mere om kendte industrielle stammer end deres vilde forfader. For eksempel, de var hvide i farven og lugtede meget mindre mugne.

Svampe bruger meget energi på at producere pigmenter og skarpe forbindelser, der gør dem i stand til at konkurrere og forsvare sig selv. At leve komfortabelt på en diæt af ost og sikkert mod rovdyr betyder, at det faktisk kan være fordelagtigt at miste evnen til at producere f.eks. pigmenter. Det skyldes, at den sparede energi i stedet kan bruges til vækst af svampekolonien.

Men hvordan blev den vilde stamme til en domesticeret version? Muterede det? Ved at sekventere genomerne fra både de vilde forfædre og de domesticerede efterkommere og måle genernes aktivitet, mens de voksede på ost, fandt Wolfes team ud af, at disse ændringer ikke sket gennem mutationer i organismernes genomer. Tværtimod er de højst sandsynligt opstået igennem kemiske ændringer, der modificerer aktiviteten af ​​specifikke gener men du skal faktisk ikke ændre den genetiske kode. Sådanne såkaldte epigenetiske ændringer kan forekomme meget hurtigere end mutationer. Vejen mod domesticering ser ud til at være hurtigere end tidligere antaget, hvilket måske vil tilskynde eventyrlystne osteproducenter til at begynde at eksperimentere med at temme vilde svampe for at få nye smagsvarianter.

Mens du nyder din yndlingsmad og -drikke i denne feriesæson, så læg en tanke til disse mikroskopiske svampe, hvordan de udviklede deres mægtige kræfter, og hvor meget mere intetsigende vores verden ville være uden dem.

Om forfatteren

Antonis Rokas, Cornelius Vanderbilt formand for biologiske videnskaber og professor i biologiske videnskaber og biomedicinsk informatik, Vanderbilt University

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

bøger_videnskab