Alle diese Lebensmittel sind aufgrund ihres unverwechselbaren Geschmacks von Mikroorganismen abhängig. margouillat photo / Shutterstock.com

Ein Feiertagstisch ohne Brot, Fleisch, Gemüse, Wein, Bier oder eine Tafel französischen Käses ist für abenteuerlustige Gaumen kaum vorstellbar. Das Genießen dieser Köstlichkeiten mit Familie und Freunden ist Teil dessen, was die Ferien so viel Spaß macht.

Diese Lebensmittel und Getränke stammen aus der Domestikation verschiedener Tiere, Pflanzen und Mikroben. Die Domestizierung von Pflanzen und Tieren ist seit jeher gut untersucht die bedeutendste Veränderung in der jüngeren Geschichte der Menschheit.

Die Wissenschaftler wissen jedoch viel weniger über die Domestizierung von Mikroben Bescheid. Infolgedessen schätzt die Gesellschaft ihre entscheidenden Beiträge zu den Lebensmitteln und Getränken, die wir das ganze Jahr über genießen, nicht.

Ich bin Evolutionsbiologe und studiere Pilze, eine Gruppe von Mikroben, deren Domestizierung uns gegeben hat viele leckere Produkte. Zwei Fragen haben mich schon lange fasziniert: Welche genetischen Veränderungen haben zu ihrer Domestizierung geführt? Und wie um alles in der Welt haben unsere Vorfahren herausgefunden, wie sie domestiziert werden können?

Neugierig auch? Aktuelle Studien geben Aufschluss über diese Fragen. Nehmen Sie sich Camembertkäse und ein Bier und lesen Sie weiter.

Wir danken der großen Vielfalt an Mikroben, einschließlich Pilzen, für diese Auswahl an internationalen Käsesorten. Umomos / Shutterstock.com

Die Hybriden in Ihrem Lager

Bei der Domestizierung ist das Honen von Bierhefe kaum zu übertreffen. Bierhefe ist der Grundstein der Back-, Brau- und Weinindustrie und besitzt die bemerkenswerte Fähigkeit, den Zucker pflanzlicher Früchte und Getreide in Alkohol umzuwandeln. Wie hat die Bierhefe diese Flexibilität entwickelt?

Durch die Entdeckung neuer Hefearten und die Sequenzierung ihrer Genome wissen die Wissenschaftler, dass es sich bei einigen beim Brauen verwendeten Hefen um Hybriden handelt. das heißt, sie sind Nachkommen von alten Paarungsvereinigungen von Individuen aus zwei verschiedenen Hefespezies. Hybriden ähneln in der Regel beiden Elternarten. denke an wholpins (whale-dolphin) oder ligers (lion-tiger).

Zellen der mächtigen Bierhefe, der Grundpfeiler der Back-, Brau- und Weinindustrie. wikipedia

Lagerbierhefen sind beispielsweise Hybriden zweier eng verwandter Arten: die Bierhefe Saccharomyces cerevisiae und Saccharomyces eubayanus. Saccharomyces cerevisiae produziert leckere Biere wie das britische Ales, wächst aber bei wärmeren Temperaturen besser. Im Gegensatz, Saccharomyces eubayanus wächst besser in der Kälte, produziert jedoch Verbindungen, die den Geschmack des Biers beeinträchtigen. Lagerhefe-Hybriden vereinen das Beste aus beiden - gute Aromen aus Saccharomyces cerevisiae und Wachstum bei kälteren Temperaturen dank Saccharomyces eubayanus. Damit eignen sich diese Hybriden hervorragend zum Brauen von Bier in den kalten Wintern Europas, in denen Lagerbiere erfunden wurden.

Forscher haben auch entdeckt natürliche Hybriden aus der Vereinigung anderer Saccharomyces Spezies. Was noch unbekannt ist, ist, ob Hybridisierung die Norm oder die Ausnahme bei den Hefen ist, mit denen Menschen seit Jahrtausenden fermentierte Getränke herstellen.

Um diese Frage zu beantworten, führte ein Team von Doktorandin Quinn Langdon an der University of Wisconsin und ein anderes Team unter der Leitung von Postdoc-Stipendiatin Brigida Gallone an den Universitäten Gent und Leuven in Belgien untersuchten die Genome von Hunderten von Hefen, die beim Brauen und bei der Weinherstellung beteiligt sind. Ihr Fazit? Hybriden herrschen.

Zum Beispiel, Ein Viertel der Hefen stammt aus Industriegebieten, einschließlich Bier- und Weinhersteller, sind Hybriden.

Erstaunlicherweise gehen einige Hybriden auf ihre Herkunft zurück drei oder vier verschiedene Elternarten. Warum all diese Hybridisierung ?, mögen Sie sich fragen. Ähnlich wie die Lager Hybriden, Diese neu entdeckten Hybriden unterscheiden sich darin, was sie gerne essen und wie schnell sie wachsen. Diese Präferenzen, die durch Hybridisierung entstehen, beeinflussen nicht nur die Art und Weise, wie Menschen sie zum Brauen verwenden, sondern auch die Geschmacksprofile der resultierenden Brauen.

Diese Auswahl an Biersorten und -aromen wurde mit freundlicher Genehmigung von Bierhefen und ihrer Vorliebe für die Hybridisierung zusammengestellt. Brent Hofacker / Shutterstock.com

Die Mutanten in deinem Käse

Der Vergleich der Genome domestizierter Pilze mit ihren wilden Verwandten hilft Wissenschaftlern, die genetischen Veränderungen zu verstehen, die zu einigen bevorzugten Nahrungsmitteln und Getränken geführt haben. Aber wie haben unsere Vorfahren diese wilden Pilze tatsächlich domestiziert? Keiner von uns war da, um mitzuerleben, wie alles begann. Um dieses Rätsel zu lösen, experimentieren Wissenschaftler mit wilden Pilzen, um herauszufinden, ob sie sich zu Organismen entwickeln können, die denen ähneln, mit denen wir heute unser Essen zubereiten.

Benjamin Wolfe, Mikrobiologe an der Tufts University, und sein Team adressierte diese Frage, indem sie wild nahm Penicillium formen und züchten die Proben für einen Monat in seinem Labor auf einer Substanz, die Käse enthielt. Das mag für Menschen nach einer kurzen Periode klingen, aber es ist eine, die viele Generationen von Pilzen umfasst.

Die Wildpilze sind sehr eng mit Pilzstämmen verwandt, die von der Käseindustrie bei der Herstellung von Camembert-Käse verwendet werden, unterscheiden sich jedoch stark von diesen. Zum Beispiel sind wilde Stämme grün und riechen gut, schimmelig im Vergleich zu den weißen und geruchlosen industriellen Stämmen.

Kolonien der Penicilliumform getrennt von einem Blauschimmelkäse. Die weiße Kolonie ist eine domestizierte Version des Wildschimmels. Benjamin Wolfe, CC BY-SA

Für Wolfe war die große Frage, ob er den Prozess der Domestizierung experimentell nachbilden konnte und inwieweit. Wie haben die wilden Sorten nach einem Monat Wachstum auf Käse ausgesehen und gerochen? Bemerkenswerterweise stellten er und sein Team fest, dass die Wildstämme am Ende des Experiments bekannten Industriestämmen viel ähnlicher waren als ihren wilden Vorfahren. Beispielsweise, Sie hatten eine weiße Farbe und rochen viel weniger schimmlig.

Pilze verbrauchen viel Energie und produzieren Pigmente und scharfe Verbindungen, die es ihnen ermöglichen, sich zu behaupten und sich zu behaupten. Wenn Sie sich bequem von einer Käsediät ernähren und vor Raubtieren sicher sind, kann der Verlust der Fähigkeit, beispielsweise Pigmente zu produzieren, tatsächlich von Vorteil sein. Das liegt daran, dass die eingesparte Energie für das Wachstum der Pilzkolonie verwendet werden kann.

Aber wie ist aus der wilden Sorte eine domestizierte Version geworden? Hat es mutiert? Durch die Sequenzierung der Genome sowohl der wilden Vorfahren als auch der domestizierten Nachkommen und die Messung der Aktivität der Gene während des Wachstums auf Käse gelangte das Wolfe-Team zu dem Schluss, dass sich diese Änderungen ändern nicht durch Mutationen im Genom der Organismen geschehen. Vielmehr sind sie höchstwahrscheinlich durchgekommen chemische Veränderungen, die die Aktivität bestimmter Gene verändern aber ändere den genetischen Code nicht wirklich. Solche sogenannten epigenetische Modifikationen kann viel schneller als Mutationen auftreten. Der Weg zur Domestizierung scheint schneller zu sein als bisher angenommen, was vielleicht abenteuerlustige Käsemacher dazu veranlassen wird, mit der Domestizierung wilder Pilze für neue Geschmacksrichtungen zu experimentieren.

Während Sie in dieser Weihnachtszeit Ihre Lieblingsspeisen und -getränke genießen, sollten Sie sich überlegen, wie diese mikroskopisch kleinen Pilze ihre mächtigen Kräfte entfalten und wie langweilig unsere Welt ohne sie wäre.

Über den Autor

Antonis Rokas, Cornelius Vanderbilt-Lehrstuhl für Biowissenschaften und Professor für Biowissenschaften und Biomedizinische Informatik, Vanderbilt University

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