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这些食物的独特风味都取决于微生物。 margouillat照片/Shutterstock.com

很难想象有一个面包,肉,蔬菜,葡萄酒,啤酒或一盘法国奶酪的假期餐桌,让那些味蕾更具冒险精神的人无法享用。 与家人和朋友一起品尝这些美味佳肴是让假期变得如此有趣的一部分。

这些食物和饮料由几种不同的动物,植物和微生物驯化而成。 由于人们认为植物和动物的驯化已被深入研究 最重大的变化 在最近的人类历史中。

但是,科学家对微生物的驯化了解得很少,因此,社会无法欣赏它们对我们全年享用的食品和饮料的关键作用。

我是研究真菌的进化生物学家,一群被驯化的微生物 许多美味的产品。 长期以来,我一直对两个问题着迷:导致其驯化的遗传变化是什么? 在地球上,我们的祖先如何弄清楚如何驯化它们呢?

也好奇吗? 最近的研究揭示了这些问题,因此,请品尝卡门培尔奶酪和啤酒,然后继续阅读。

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感谢各种各样的微生物(包括真菌)提供的这些国际奶酪。 Umomos / Shutterstock.com

啤酒中的杂种

就驯化而言,很难超越啤酒酵母的珩磨。 酿酒酵母是烘烤,酿造和酿酒行业的基石,具有将植物果实和谷物中的糖类转化为酒精的卓越能力。 啤酒酵母如何发展这种灵活性?


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通过发现新的酵母种类并对其基因组进行测序,科学家知道酿造中使用的某些酵母是杂种。 也就是说,它们是来自两种不同酵母物种的个体的古老交配联盟的后代。 杂种往往与两个亲本相似。 想起海豚(鲸鱼-海豚)或驯鹿(狮子-老虎).

感谢Fungi给您的奶酪,葡萄酒和啤酒 强大的啤酒酵母细胞,是烘烤,酿造和酿酒行业的基石。 维基百科

例如,大型啤酒酵母是两个密切相关物种的杂种: 啤酒酵母 酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) 酿酒酵母. 酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) 会产生可口的啤酒,例如英式淡啤酒,但在温暖的温度下会生长得更好。 相反, 酿酒酵母 寒冷时生长会更好,但会产生使啤酒变味的化合物。 较大的酵母杂种兼具两者的优点-来自 酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) 和在较低温度下的生长,这要归功于 酿酒酵母。 这使这些杂种非常适合在欧洲寒冷的冬天酿造啤酒的地方,在那里发明了贮藏啤酒。

研究人员还发现 来自其他人的联合的自然杂交 酿酒 种类。 尚不清楚的是,杂交是人类在过去几千年来用于制造发酵饮料的酵母中的常规还是例外。

为了解决这个问题,由 威斯康星大学研究生Quinn Langdon 和另一个由 比利时根特和鲁汶大学的博士后研究员Brigida Gallone 检查了涉及酿造和酿酒的数百种酵母的基因组。 他们的底线? 杂种规则。

例如, 四分之一从工业环境中收集的酵母包括啤酒和葡萄酒制造商在内的都是混合动力车。

令人惊讶的是,一些杂种的起源可以追溯到 三种或四种不同的亲本物种。 您为什么会问为什么所有这些杂交? 就像大型杂种一样 这些新发现的杂种在它们喜欢吃的食物和生长的速度方面有所不同。 这些喜好来自杂交,不仅影响人们在酿造中的使用方式,而且还影响所酿造啤酒的风味。

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各种啤酒样式和口味均来自啤酒酵母及其对杂交的喜爱。 布伦特·霍法克/Shutterstock.com

奶酪中的突变体

将驯化真菌的基因组与其野生近缘种进行比较,有助于科学家了解导致某些喜爱的食物和饮料的遗传变化。 但是我们的祖先实际上是如何驯化这些野生真菌的呢? 我们没有人在那里见证一切的开始。 为了解决这个谜团,科学家正在对野生真菌进行实验,以了解它们是否可以进化为类似于我们今天用来制作食物的生物。

塔夫茨大学微生物学家本杰明·沃尔夫(Benjamin Wolfe)及其团队 疯狂地解决了这个问题 青霉 在他的实验室中使用一种包含奶酪的物质对样品进行塑造和培养一个月。 对于人们来说,这听起来可能是一个短暂的时期,但对于真菌而言,这是一个跨越了几代人的时期。

野生真菌与卡门培尔奶酪生产中的奶酪行业所使用的真菌菌株有非常密切的关系,但是看起来与它们有很大的不同。 例如,与白色和无味的工业菌株相比,野生菌株为绿色且有气味,发霉。

感谢Fungi给您的奶酪,葡萄酒和啤酒 从青纹干酪隔绝的青霉菌殖民地。 白色菌落是野生霉菌的驯化版本。 本杰明·沃尔夫, 创用CC BY-SA

对于沃尔夫来说,最大的问题是他是否可以通过实验来重建驯化过程,以及驯化的程度如何。 经过一个月的奶酪生长后,野生菌株的外观和气味如何? 值得注意的是,他和他的团队发现,在实验结束时,野生菌株看起来与已知的工业菌株更为相似,而不是其野生祖先。 例如, 他们是白色的,闻起来少发霉.

真菌花费大量能量生产色素和刺激性化合物,使它们能够竞争并捍卫自己。 在奶酪饮食上过舒适的生活,并远离食肉动物,这意味着丧失生产色素的能力实际上可能是有利的。 那是因为节省下来的能量可以花在真菌菌落的生长上。

但是野生菌株如何变成驯化版本? 它变异了吗? 通过对野生祖先和家养后代的基因组进行测序,并测量其在奶酪上生长时的基因活性,Wolfe的团队发现了这些变化 不是通过生物体基因组的突变而发生的。 相反,它们很可能是通过 改变特定基因活性的化学改变 但实际上不要更改遗传密码。 所谓的 表观遗传修饰 可以比突变发生得快得多。 驯化的道路似乎比以前认为的要快,这可能会鼓励冒险的奶酪制造商开始尝试驯化野生真菌以获得新口味。

在这个假期里,您可以品尝自己喜欢的食物和饮料时,不妨考虑一下这些微观真菌,它们如何发展自己的强大力量,而如果没有它们,我们的世界将会变得多么乏味。

关于作者

Antonis Rokas,Cornelius Vanderbilt生物科学主席,生物科学和生物医学信息学教授, 范德比尔特大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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