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這些食物的獨特風味都取決於微生物。 margouillat照片/Shutterstock.com

很難想像有一個麵包,肉,蔬菜,葡萄酒,啤酒或一盤法國奶酪的假期餐桌,讓那些味蕾更具冒險精神的人無法享用。 與家人和朋友一起品嚐這些美味佳餚是讓假期變得如此有趣的一部分。

這些食物和飲料由幾種不同的動物,植物和微生物馴化而成。 由於人們認為植物和動物的馴化已被深入研究 最重大的變化 在最近的人類歷史中。

科學家對微生物的馴化知之甚少,因此,社會無法欣賞它們對我們全年享用的食物和飲料的關鍵作用。

我是研究真菌的進化生物學家,一群被馴化的微生物 許多美味的產品。 長期以來,我一直對兩個問題著迷:導致其馴化的遺傳變化是什麼? 在地球上,我們的祖先如何弄清楚如何馴化它們呢?

也好奇嗎? 最近的研究揭示了這些問題,因此,請品嚐卡門培爾奶酪和啤酒,然後繼續閱讀。

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感謝各種各樣的微生物(包括真菌)提供的這些國際奶酪。 Umomos / Shutterstock.com

啤酒中的雜種

就馴化而言,很難超越啤酒酵母的珩磨。 啤酒酵母是烘烤,釀造和釀酒行業的基礎,具有將植物果實和穀物中的醣類轉化為酒精的卓越能力。 啤酒酵母如何發展這種靈活性?


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通過發現新的酵母種類並對其基因組進行測序,科學家知道釀造中使用的某些酵母是雜種。 也就是說,它們是來自兩種不同酵母物種的個體的古老交配聯盟的後代。 雜種往往與兩個親本相似。 想起海豚(鯨魚-海豚)或馴鹿(獅子-老虎).

感謝Fungi給您的奶酪,葡萄酒和啤酒 強大的啤酒酵母細胞,是烘烤,釀造和釀酒行業的基石。 維基百科

例如,大型啤酒酵母是兩個密切相關物種的雜種: 啤酒酵母 釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) - 釀酒酵母. 釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) 會產生可口的啤酒,例如英式淡啤酒,但在溫暖的溫度下會生長得更好。 相反, 釀酒酵母 寒冷時生長會更好,但會產生使啤酒變味的化合物。 較大的酵母雜種兼具兩者的優點-來自 釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) 和在較低溫度下的生長,這要歸功於 釀酒酵母。 這使這些雜種非常適合在歐洲寒冷的冬天釀造啤酒的地方,在那裡發明了貯藏啤酒。

研究人員還發現 來自其他人的聯合的自然雜交 酵母菌 種類。 尚不清楚的是,雜交是人類在過去幾千年來用於製造發酵飲料的酵母中的常規還是例外。

為了解決這個問題,由 威斯康星大學研究生Quinn Langdon 和另一個由 比利時根特和魯汶大學的博士後研究員Brigida Gallone 檢查了涉及釀造和釀酒的數百種酵母的基因組。 他們的底線? 雜種規則。

例如, 四分之一從工業環境中收集的酵母包括啤酒和葡萄酒製造商在內的都是混合動力車。

令人驚訝的是,一些雜種的起源可以追溯到 三種或四種不同的親本物種。 您為什麼會問為什麼所有這些雜交? 就像大型雜種一樣 這些新發現的雜種在它們喜歡吃的食物和生長的速度方面有所不同。 這些喜好來自雜交,不僅影響人們在釀造中的使用方式,而且還影響所釀造啤酒的風味。

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各種啤酒樣式和口味均來自啤酒酵母及其對雜交的喜愛。 布倫特·霍法克/Shutterstock.com

奶酪中的突變體

將馴化真菌的基因組與其野生近緣種進行比較,有助於科學家了解導致某些喜愛的食物和飲料的遺傳變化。 但是我們的祖先實際上是如何馴化這些野生真菌的呢? 我們沒有人在那裡見證一切的開始。 為了解決這個謎團,科學家正在對野生真菌進行實驗,以了解它們是否可以進化為類似於我們今天用來製作食物的生物。

塔夫茨大學微生物學家本傑明·沃爾夫(Benjamin Wolfe)及其團隊 瘋狂地解決了這個問題 青黴 在他的實驗室中使用一種包含奶酪的物質對樣品進行塑造和培養一個月。 對於人們來說,這聽起來可能是一個短暫的時期,但對於真菌而言,這是一個跨越了幾代人的時期。

野生真菌與卡門培爾奶酪生產中的奶酪行業所使用的真菌菌株有非常密切的關係,但是看起來與它們有很大的不同。 例如,與白色和無味的工業菌株相比,野生菌株為綠色且有氣味,發霉。

感謝Fungi給您的奶酪,葡萄酒和啤酒 從青紋乾酪隔絕的青黴菌殖民地。 白色菌落是野生黴菌的馴化版本。 本傑明·沃爾夫, CC BY-SA

對於沃爾夫來說,最大的問題是他是否可以通過實驗來重建馴化過程,以及馴化的程度如何。 經過一個月的奶酪生長後,野生菌株的外觀和氣味如何? 值得注意的是,他和他的團隊發現,在實驗結束時,野生菌株看起來與已知的工業菌株更為相似,而不是其野生祖先。 例如, 他們是白色的,聞起來少發霉.

真菌花費大量能量生產色素和刺激性化合物,使它們能夠競爭並捍衛自己。 在奶酪飲食上過舒適的生活,並遠離食肉動物,這意味著喪失生產色素的能力實際上可能是有利的。 那是因為節省下來的能量可以花在真菌菌落的生長上。

但是野生菌株如何變成馴化版本? 它變異了嗎? 通過對野生祖先和家養後代的基因組進行測序,並測量其在奶酪上生長時的基因活性,Wolfe的團隊發現了這些變化 不是通過生物體基因組的突變而發生的。 相反,它們很可能是通過 改變特定基因活性的化學改變 但實際上不要更改遺傳密碼。 所謂的 表觀遺傳修飾 可以比突變發生得快得多。 馴化的道路似乎比以前認為的要快,這可能會鼓勵冒險的奶酪製造商開始嘗試馴化野生真菌以獲得新口味。

在這個假期裡,您可以品嚐自己喜歡的食物和飲料時,不妨考慮一下這些微觀真菌,它們如何發展自己的強大力量,而如果沒有它們,我們的世界將會變得多麼乏味。

關於作者

Antonis Rokas,Cornelius Vanderbilt生物科學主席,生物科學和生物醫學信息學教授, 范德堡大學(Vanderbilt University)

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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