Microbiología

Gracias a los hongos por el queso, el vino y la cerveza en estas fiestas navideñas.

Es difícil imaginar una mesa festiva sin pan, carne, verduras, vino, cerveza o una tabla de quesos franceses para aquellos con paladares más aventureros. Saborear estas delicias con familiares y amigos es parte de lo que hace que las vacaciones sean tan divertidas.

Estos alimentos y bebidas son cortesía de la domesticación de varios animales, plantas y microbios diferentes. La domesticación de plantas y animales ha sido bien estudiada, ya que se cree que fue el cambio más trascendental en la historia humana reciente.

Sin embargo, los científicos saben mucho menos sobre la domesticación de los microbios y, como resultado, la sociedad no aprecia sus contribuciones fundamentales a los alimentos y bebidas que disfrutamos durante todo el año.

Soy un biólogo evolutivo que estudia hongos , un grupo de microbios cuya domesticación nos ha dado muchos productos sabrosos. Durante mucho tiempo me han fascinado dos preguntas: ¿cuáles son los cambios genéticos que llevaron a su domesticación? ¿Y cómo demonios nuestros antepasados ​​descubrieron cómo domesticarlos?

¿Curioso también? Estudios recientes arrojan luz sobre estas preguntas, así que toma un poco de queso Camembert y una cerveza, y sigue leyendo.

Los híbridos en tu cerveza

En lo que respecta a la domesticación, es difícil superar el afinamiento de la levadura de cerveza. La piedra angular de las industrias de panadería, elaboración de cerveza y vinificación, la levadura de cerveza tiene la notable capacidad de convertir los azúcares de las frutas y granos de las plantas en alcohol. ¿Cómo evolucionó la levadura de cerveza esta flexibilidad?

Al descubrir nuevas especies de levadura y secuenciar sus genomas, los científicos saben que algunas levaduras utilizadas en la elaboración de la cerveza son híbridos; es decir, son descendientes de antiguas uniones de apareamiento de individuos de dos especies de levadura diferentes. Los híbridos tienden a parecerse tanto a las especies parentales: piense en los wholpins (ballenas-delfines) o los ligres (león-tigre).

Por ejemplo, las levaduras de cerveza lager son híbridos de dos especies estrechamente relacionadas: la levadura de cerveza Saccharomyces cerevisiae y Saccharomyces eubayanusSaccharomyces cerevisiae produce cervezas sabrosas, como las ales británicas, pero crece mejor a temperaturas más cálidas. 

En contraste, Saccharomyces eubayanus crece mejor en el frío, pero produce compuestos que contaminan el sabor de la cerveza. Los híbridos de levadura lager combinan lo mejor de ambos: buenos sabores de Saccharomyces cerevisiae y crecimiento a temperaturas más frías, gracias a Saccharomyces eubayanus. Esto hace que estos híbridos sean excelentes para elaborar cerveza en los fríos inviernos de Europa, donde se inventaron las cervezas.

Los investigadores también han descubierto híbridos naturales de la unión de otras especies de Saccharomyces. Lo que aún se desconoce es si la hibridación es la norma o la excepción en las levaduras que los humanos han usado para hacer bebidas fermentadas durante milenios.

Para abordar esta pregunta, un equipo dirigido por el estudiante graduado Quinn Langdon en la Universidad de Wisconsin y otro equipo dirigido por la becaria posdoctoral Brigida Gallone en las Universidades de Gante y Lovaina en Bélgica examinaron los genomas de cientos de levaduras involucradas en la elaboración de cerveza y la elaboración del vino. ¿Su conclusión? Los híbridos gobiernan.

Por ejemplo, una cuarta parte de las levaduras recolectadas de entornos industriales , incluidos los fabricantes de cerveza y vino, son híbridos.

Sorprendentemente, algunos híbridos tienen su origen en tres o cuatro especies parentales diferentes. ¿Por qué toda esta hibridación?, puedes preguntar. Al igual que los híbridos lager, estos híbridos recién descubiertos difieren en lo que les gusta comer y la rapidez con que crecen. Estas preferencias, que vienen por cortesía de la hibridación, influyen no solo en cómo las personas las usan en la elaboración de la cerveza, sino también en los perfiles de sabor de las cervezas resultantes.

Los mutantes en tu queso

La comparación de los genomas de hongos domesticados con sus parientes silvestres ayuda a los científicos a comprender los cambios genéticos que dieron lugar a algunas de sus comidas y bebidas favoritas. ¿Pero cómo domesticaron nuestros antepasados ​​estos hongos salvajes? Ninguno de nosotros estaba allí para presenciar cómo empezó todo. 

Para resolver este misterio, los científicos están experimentando con hongos silvestres para ver si pueden evolucionar en organismos que se parecen a los que usamos para hacer nuestra comida hoy.

Benjamin Wolfe, un microbiólogo de la Universidad de Tufts, y su equipo abordaron esta pregunta tomando moho de Penicillium salvaje y cultivando las muestras durante un mes en su laboratorio con una sustancia que incluía queso. Eso puede sonar como un período corto para las personas, pero es uno que abarca muchas generaciones para los hongos.

Los hongos silvestres están muy estrechamente relacionados con las cepas de hongos utilizadas por la industria del queso en la elaboración del queso Camembert, pero se ven muy diferentes de ellos. Por ejemplo, las cepas salvajes son verdes y huelen bien, mohosas en comparación con las cepas industriales blancas e inodoras.

Para Wolfe, la gran pregunta era si podía recrear experimentalmente, y en qué medida, el proceso de domesticación. ¿Cómo se veían y olían las cepas salvajes después de un mes de crecimiento con queso? Sorprendentemente, lo que él y su equipo encontraron fue que, al final del experimento, las cepas silvestres se parecían mucho más a las cepas industriales conocidas que a su ancestro salvaje. Por ejemplo, eran de color blanco y olían mucho menos a moho.

Los hongos gastan mucha energía produciendo pigmentos y compuestos picantes que les permiten competir y defenderse. Vivir cómodamente con una dieta de queso y a salvo de los depredadores significa que perder la capacidad de producir, por ejemplo, pigmentos, puede ser realmente ventajoso. Esto se debe a que la energía ahorrada se puede gastar en el crecimiento de la colonia de hongos.

Pero, ¿cómo se convirtió la cepa salvaje en una versión domesticada? ¿Mutó? Al secuenciar los genomas de los antepasados ​​salvajes y los descendientes domesticados, y medir la actividad de los genes mientras crecen en el queso, el equipo de Wolfe descubrió que estos cambios no ocurrieron a través de mutaciones en los genomas de los organismos. 

Más bien, lo más probable es que ocurrieran a través de alteraciones químicas que modifican la actividad de genes específicos, pero en realidad no cambian el código genético. Dichas modificaciones epigenéticas pueden ocurrir mucho más rápido que las mutaciones. El camino hacia la domesticación parece ser más rápido de lo que se pensaba anteriormente, lo que quizás aliente a los aventureros a comenzar a experimentar con los hongos silvestres para obtener nuevos sabores.

Mientras saborea sus comidas y bebidas favoritas en esta temporada de vacaciones, piense en estos hongos microscópicos, cómo evolucionaron sus poderosos poderes y cuánto más soso sería nuestro mundo sin ellos.

Autor: Antonis Rokas Cátedra Cornelius Vanderbilt en Ciencias Biológicas y Profesor de Ciencias Biológicas e Informática Biomédica, Universidad de Vanderbilt. Este artículo fue publicado en The Conversation bajo una licencia Creative Commons.

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