Укрощение дикого сырного грибка

Вкус ферментированных продуктов во многом определяется растущими на них грибками, но эволюционное происхождение этих грибков изучено плохо. Экспериментальные данные, опубликованные на этой неделе в mBio, предлагают микробиологам новый взгляд на то, как эти плесени эволюционируют из диких штаммов в одомашненные, используемые в производстве продуктов питания.

В статье микробиологи сообщают, что дикие плесени рода Penicillium могут эволюционировать быстро, так что уже через несколько недель эти штаммы становятся очень похожими на своего одомашненного родственника — Penicillium camemberti, плесень, которая придает сыру камамбер его характерный вкус. Исследование показывает, как грибок может перестроить свой метаболизм за короткое время; оно также демонстрирует стратегию для изучения эволюции других культур, используемых в пищевой промышленности, заявил руководитель исследования, микробиолог доктор Бенджамин Вулф, Ph.D.

Случайное открытие в лаборатории

Лаборатория Вулфа в Университете Тафтса изучает микробное разнообразие в ферментированных продуктах. Эксперименты начались с неожиданного наблюдения. Исследователи выращивали и изучали Penicillium commune — синеватую дикую плесень, известную своей способностью портить сыр и другие продукты. Вулф сравнивает ее запах с запахом сырого подвала.

Со временем в некоторых лабораторных чашках с этой плесенью стали происходить изменения. «За очень короткое время этот дурно пахнущий, синий, затхлый грибок перестал вырабатывать токсины», — сказал Вулф. Культуры потеряли синеватый оттенок, стали белыми, приобрели запах свежей травы и стали больше походить на P. camemberti. «Это навело на мысль, что в определенных условиях он может меняться очень быстро», — отметил он.

Эксперимент в реальном времени

Чтобы изучить эту эволюцию в реальном времени, Вулф и его коллеги собрали образцы грибков из сырной пещеры в Вермонте, колонизированной дикими штаммами Penicillium. Исследователи выращивали плесени в лабораторных чашках с сырной массой. В одних чашках дикая плесень росла одна, в других — вместе с микробами, которые являются ее известными конкурентами в борьбе за колонизацию сыра.

Через неделя плесень во всех экспериментах оставалась сине-зеленой и пушистой — практически неизменной. Но со временем, в чашках, где плесень росла одна, ее внешний вид изменился. В течение трех-четырех недель последовательного пассажа (переноса популяций плесени в новые чашки с сырной массой) 30–40% образцов стали больше походить на P. camemberti. В одних чашках она становилась белее и глаже, в других — менее пушистой. (В конкурентных условиях дикая плесень не эволюционировала так быстро и заметно.)

Механизм быстрых изменений

В последующих анализах команда Вулфа пыталась найти геномные мутации, которые могли бы объяснить быструю эволюцию, но не обнаружила очевидных причин. «Дело не обязательно только в генетике, — сказал Вулф. — Есть что-то в росте в этой сырной среде, что, вероятно, переключает эпигенетический "выключатель". Мы не знаем, что его запускает, и не знаем, насколько это стабильно».

Исследователи полагают, что микробы, используемые в большинстве ферментированных продуктов (сыр, пиво, вино, саке и др.), были одомашнены непреднамеренно, и их вкусы и текстуры эволюционировали в ответ на рост в пищевой среде. Вулф считает, что исследование его лаборатории показывает, что дикие штаммы можно целенаправленно одомашнивать для создания новых видов ремесленных продуктов.

Начать, конечно, можно с сыра. «Грибки, используемые для производства американского камамбера, — французские, — сказал Вулф. — Но, возможно, мы можем найти дикие штаммы, принести их в лабораторию и одомашнить. У нас может появиться новый, разнообразный подход к сыроварению в Соединенных Штатах».