Молекулярный биолог изучает сыр
Молекулярный биолог Рэйчел Даттон исследует сообщества бактерий и грибов, которые производят различные виды сыров ручной работы, чтобы лучше понять, как формируются и взаимодействуют микробные сообщества.
«Сыр — это лабораторная крыса в моих исследованиях», — говорит она. Её лаборатория в Калифорнийском университете в Сан-Диего заполнена чашками Петри с бактериями, растущими на агаре и молочном твороге — «сыром in vitro», — которые источают характерные запахи рокфора, швейцарского, козьего сыра и камамбера.
В ходе пятилетней независимой стипендии в Гарвардском университете Даттон применила новые методы генетического секвенирования, чтобы выявить бактерии и грибы, ответственные за более чем 130 сортов сыров ручной работы из 10 стран мира.
В отличие от микробиологов, изучающих безопасность пищевых продуктов, Даттон сосредоточилась на том, что делает сыр привлекательным для биолога: это живые сообщества микроорганизмов, которые люди культивировали тысячи лет, не зная деталей того, что придаёт им вкус.
Почему именно сыр?
Сыр представляет собой «промежуточный уровень разнообразия» — он не слишком сложен и не слишком прост. В нём присутствуют и бактерии, и грибы, что позволяет изучать взаимодействия и динамику, которых нет в более простых системах, таких как йогурт (всего два вида бактерий).
Два типа сыра и роль созревания
Сотни сортов сыра делятся на две основные категории: свежие и выдержанные.
- Свежие сыры (например, моцарелла, шевр) получают путём добавления молочнокислых бактерий в молоко.
- Выдержанные сыры (камамбер, рокфор, бри) — результат колонизации свежего творога микробами из окружающей среды в погребе. Их корка представляет собой биоплёнку — живую матрицу из множества видов бактерий и грибов.
Исследование Даттон и её коллег из Гарварда показало, что микробный состав каждого стиля сыра удивительно схож, независимо от места производства (Франция или Висконсин). Однако сейчас она изучает, могут ли различия в геномах этих видов влиять на производство вкуса.
Методология: «Сыр in vitro» и реконструкция сообществ
В лаборатории Даттон и её студенты выращивают сообщества микробов в системе «сыра in vitro» из бактерий и грибов, выделенных из определённых видов сыра.
- Цель — «разобрать» взаимодействия внутри сообщества.
- Используя методы ДНК-секвенирования, разработанные профессором Робом Найтом, они идентифицируют микробы в образцах сыра.
- Изолированные штаммы хранятся в лабораторном морозильнике, а затем комбинируются, чтобы наблюдать, как они взаимодействуют.
«Это позволяет нам контролировать переменные, что и нужно экспериментальному биологу», — объясняет Даттон.
Более широкое значение
Принципы, обнаруженные в этой модельной системе, могут быть применены к любому окружению, будь то микробиом кишечника или кожи. Кроме того, сыр — это экосистема, которую мы едим. Начаты исследования, чтобы выяснить, что происходит с этими микробами при употреблении и влияют ли они на микробиом кишечника.
Рэйчел Даттон является частью общеуниверситетской Микробиомной и микробной научной инициативы и сотрудничает с профессорами Робом Найтом, Питером Доррестейном и Кит Поглиано — своим давним наставником, в чьей лаборатории она начала свой исследовательский путь 16 лет назад, будучи студенткой.