Секрет классических бельгийских пив? Средневековые супер-дрожжи

Международная команда учёных под руководством профессоров Кевина Верстрепена (VIB-KU-Leuven) и Стивена Мэра (VIB-UGent) обнаружила, что некоторые из самых известных классических бельгийских пив, включая Гёз и Траппистский эль, сбраживаются с помощью редкой и необычной формы гибридных дрожжей. Эти дрожжи сочетают ДНК традиционных пивных дрожжей Saccharomyces cerevisiae с ДНК более стрессоустойчивых "диких" дрожжей, таких как Saccharomyces kudriavzevii.

Смешанное происхождение

"Эти дрожжи — гибриды двух совершенно разных видов", — говорит доктор Ян Стенселс (VIB—KU Leuven Center for Microbiology), координировавший лабораторную работу. "Представьте льва и тигра, создающих супер-детёныша".

Такие межвидовые гибридизации редки и, по-видимому, благоприятствуются процессом одомашнивания. В данном случае новые гибридные дрожжи объединили важные характеристики обоих родительских видов: способность к брожению обычных пивных дрожжей и стрессоустойчивость, а также способность формировать особые ароматы более древних "диких" дрожжей, таких как S. kudriavzevii, которые случайно попали в пивоварню.

Команда из VIB-KU Leuven Center for Microbiology и Мюнхенского университета при поддержке промышленных партнёров пять лет характеризовала различные дрожжи, используемые в современном производстве пива, вина, хлеба и биотоплива. Генетический анализ этих дрожжей был сложной задачей, поскольку ни один из существующих конвейеров для секвенирования ДНК не может работать с таким смешанным происхождением.

К удивлению, команда могла рассчитывать на экспертизу в области растений профессора Стивена Мэра, специалиста по биоинформатике из VIB-UGent Center for Plant Systems Biology. Маэр объясняет: "Растения имеют одни из самых сложных геномов среди всех живых организмов. Увлекательно, что сложные межвидовые гибриды с удвоенными геномами заметно представлены как среди одомашненных дрожжей, так и среди одомашненных растений".

Сюрприз в ДНК

"Для нас это было немного неожиданно", — говорит доктор Бригида Галлоне (VIB-KU Leuven Center for Microbiology), ведущий автор статьи, опубликованной сегодня в Nature Ecology and Evolution. "В 2016 году мы сообщили, что большинство промышленных дрожжей принадлежат к виду Saccharomyces cerevisiae или произошли от него. Мы обнаружили, что эти промышленные дрожжи сильно отличаются от своих диких предшественников, с разными подсемействами, адаптированными к пивной, винной и хлебопекарной средам. Мы также заметили, что некоторые дрожжи, выделенные из древних бельгийских стилей пива, таких как Гёз и Траппистское, ещё более необычны и содержат ДНК двух разных видов дрожжей".

"Похоже, именно эти уникальные природные дрожжи позволили развиться некоторым из самых известных сортов пива, которыми так славится Бельгия", — говорит доктор Филипп Малькорпс, старший научный сотрудник Global Innovation and Technology Center компании AB InBev, крупнейшего в мире пивовара. Команда Малькорпса помогла с выделением дрожжей из некоторых погребов для спонтанного брожения пива. Эти природные супер-дрожжи — живые свидетели пивоварения доиндустриальной эпохи, адаптированные к суровым условиям брожения крепких Траппистских пив или выживания в длительной выдержке, типичной для пив Гёз.

"Можно сказать, что уникальная среда в деревянных бродильных чанах, созданная предприимчивыми средневековыми бельгийскими пивоварами, позволила этим новым видам процветать вплоть до сегодняшнего дня", — говорит профессор Кевин Верстрепен (VIB-KU Leuven Center for Microbiology).

История дрожжей

Помимо особых бельгийских дрожжей, команда также собрала большое количество гибридов S. eubayanus и S. cerevisiae, или S. uvarum, сильно адаптированных к холодному брожению. Хотя уже было известно, что лагерные дрожжи являются гибридами, полный анализ ДНК большого количества этих дрожжей показал, как эти специфические гибриды возникли в средневековой Германии, а затем распространились по различным европейским пивоварням по мере роста популярности пилснеров.

"Не случайно происхождение сегодняшних пивных дрожжей лежит в Бельгии и Германии, двух странах, которые, пожалуй, наиболее тесно связаны с искусством пивоварения", — говорит профессор Матиас Хутцлер (TU Munich).

Помимо выделения и характеристики дополнительных дрожжей из классических пивоварен, команда Верстрепена теперь также использует эти новые данные для создания новых гибридов, которые ещё лучше подходят для приготовления ароматного пива. Скрещивая различные природные дрожжи, выделенные по всему миру, команда надеется получить новые пивные дрожжи, которые позволят пивоварам создавать новые ароматические профили или варить пиво более экологичным и устойчивым способом, например, ограничивая охлаждение или позволяя брожение с лучшим использованием местного сырья.

Исследование опубликовано в Nature Ecology & Evolution.