هذه الأطعمة كلها تعتمد على الكائنات الحية الدقيقة لنكهتها المميزة. الصور المروجية / Shutterstock.com
من الصعب تخيل طاولة العطلات بدون الخبز أو اللحوم أو الخضراوات أو النبيذ أو البيرة أو لوح من الجبن الفرنسي لأولئك الذين لديهم أذواق أكثر ميلًا إلى المغامرة. إن تذوق هذه الأطباق الشهية مع العائلة والأصدقاء هو جزء مما يجعل العطلات ممتعة للغاية.
هذه الأطعمة والمشروبات مجاملة لتدجين العديد من الحيوانات والنباتات والميكروبات المختلفة. تم تدجين النبات والحيوان بشكل جيد ، لأنه يعتقد أنه كان كذلك التغيير الأكثر أهمية في التاريخ البشري الحديث.
ومع ذلك ، فإن العلماء لا يعرفون الكثير عن تدجين الميكروبات ، ونتيجة لذلك ، يفشل المجتمع في تقدير مساهماتهم المحورية في الأطعمة والمشروبات التي نستمتع بها طوال العام.
أنا عالم أحياء تطوري أدرس الفطريات، مجموعة من الميكروبات التي أعطانا تدجينها العديد من المنتجات اللذيذة. لطالما فتنت بسؤالين: ما هي التغييرات الجينية التي أدت إلى تدجينها؟ وكيف اكتشف أسلافنا على الأرض كيفية تدجينهم؟
فضولي جدا؟ ألقت الدراسات الحديثة الضوء على هذه الأسئلة ، لذا تناول بعضًا من جبن Camembert والبيرة ، واستمر في القراءة.
أشكر مجموعة كبيرة ومتنوعة من الميكروبات ، بما في ذلك الفطريات ، على هذه المجموعة المتنوعة من الجبن الدولي. Umomos / Shutterstock.com
الهجينة في الجعة الخاصة بك
بقدر ما يتعلق الأمر بالتدجين ، من الصعب أن تتصدر خميرة البيرة. حجر الزاوية في صناعة الخبز والتخمير وصناعة النبيذ ، خميرة البيرة لديه القدرة الرائعة على تحويل السكريات من الفواكه والحبوب النباتية إلى كحول. كيف تطورت خميرة البيرة هذه المرونة؟
من خلال اكتشاف أنواع الخميرة الجديدة وتسلسل جينوماتها ، يعرف العلماء أن بعض الخمائر المستخدمة في التخمير هي هجينة ؛ أي أنهم أحفاد نقابات التزاوج القديمة للأفراد من نوعين مختلفين من الخميرة. الهجينة تميل إلى تشبه كلا الوالدين - التفكير في wholpins (الحيتان الدلفين) أو النمور (الأسد النمر).
خلايا خميرة البيرة القوية ، حجر الزاوية في صناعة الخبز وصناعة النبيذ. ويكيبيديا
على سبيل المثال ، تعد خمائر البيرة اللاذرة هجينًا من نوعين وثيقي الصلة: خميرة البيرة خميرة الخباز و خميرة eubayanus. خميرة الخباز تنتج البيرة اللذيذة ، مثل البيرة البريطانية ، ولكنها تنمو بشكل أفضل في درجات الحرارة الدافئة. فى المقابل، خميرة eubayanus ينمو بشكل أفضل في البرد ولكنه ينتج مركبات تشوه نكهة البيرة. الجمع بين الخميرة الهجينة الهجينة تجمع بين الأفضل من النكهات الجيدة خميرة الخباز والنمو في درجات الحرارة الباردة ، وذلك بفضل خميرة eubayanus. هذا يجعل هذه الهجينة رائعة لتخمير الجعة في فصول الشتاء الباردة في أوروبا ، حيث تم اختراع الصمغ.
اكتشف الباحثون أيضا الهجينة الطبيعية من اتحاد الآخر خميرة نوع. ما لا يزال مجهولا هو ما إذا كان التهجين هو القاعدة أو الاستثناء في الخمائر التي استخدمها البشر لصنع المشروبات المخمرة لآلاف السنين.
لمعالجة هذا السؤال ، فريق بقيادة طالب الدراسات العليا كوين لانغدون في جامعة ويسكونسن وفريق آخر بقيادة زميلة ما بعد الدكتوراة بريجيدا جالون في جامعتي غنت و لوفين في بلجيكا فحص الجينوم لمئات الخمائر المشاركة في تخمير النبيذ وصنعه. بيت القصيد؟ حكم الهجينة.
على سبيل المثال، ربع الخمائر التي تم جمعها من البيئات الصناعية، بما في ذلك مصنعي البيرة والنبيذ ، هي الهجينة.
مثير للدهشة ، بعض الهجينة تتبع أصولها ل ثلاثة أو أربعة أنواع مختلفة من الوالدين. لماذا كل هذا التهجين؟ ، قد تسأل. يشبه إلى حد كبير الهجينة الجعة ، هذه الهجينة المكتشفة حديثًا تختلف في ما تحب أكله ومدى نموها. تؤثر هذه التفضيلات ، التي تأتي من باب المجاملة في التهجين ، ليس فقط على كيفية استخدام الناس لها في التخمير ولكن أيضًا في ملامح نكهات المشروب الناتجة.
هذه المجموعة المتنوعة من أنماط البيرة والنكهات تأتي من باب الخمائر ولطفها للتهجين. برنت هوفاكر / Shutterstock.com
المسوخ في الجبن الخاص بك
إن مقارنة جينومات الفطريات المستأنسة بأقاربها البرية تساعد العلماء على فهم التغيرات الجينية التي أدت إلى بعض الأطعمة والمشروبات المفضلة. ولكن كيف تمكن أسلافنا بالفعل من تدجين هذه الفطريات البرية؟ لم يكن أي منا هناك ليشهد كيف بدأ كل شيء. لحل هذا اللغز ، يجرب العلماء الفطريات البرية لمعرفة ما إذا كان يمكن أن تتطور إلى كائنات حية تشبه تلك التي نستخدمها لصنع طعامنا اليوم.
بنيامين وولف ، عالم الأحياء الدقيقة في جامعة تافتس ، وفريقه تناول هذا السؤال من خلال اتخاذ البرية البنسليوم العفن وزرع العينات لمدة شهر في مختبره على مادة شملت الجبن. قد يبدو ذلك فترة قصيرة للناس ، لكنها فترة تمتد عبر أجيال عديدة للفطريات.
ترتبط الفطريات البرية ارتباطًا وثيقًا بالسلالات الفطرية التي تستخدمها صناعة الجبن في صناعة جبن Camembert ، ولكنها تبدو مختلفة تمامًا عنها. على سبيل المثال ، سلالات البرية هي الأخضر ورائحة ، حسنا ، متعفن مقارنة بالسلالات الصناعية البيضاء والرائحة.
مستعمرات Penicillium mould المعزولة من الجبن الأزرق. المستعمرة البيضاء هي نسخة مستأنسة من العفن البري. بنيامين وولف, CC BY-SA
بالنسبة إلى وولف ، كان السؤال الكبير هو ما إذا كان بإمكانه إعادة التجريب ، وإلى أي درجة ، عملية التوطين. كيف تبدو السلالات البرية ورائحتها بعد شهر من نمو الجبن؟ ومن اللافت للنظر أن ما وجده هو وفريقه هو أنه في نهاية التجربة ، كانت السلالات البرية تشبه إلى حد كبير السلالات الصناعية المعروفة أكثر من السلف البري. فمثلا، كانت بيضاء اللون ورائحة أقل متعفن.
تقضي الفطريات الكثير من الطاقة في إنتاج أصباغ ومركبات نفاذة تمكنها من المنافسة والدفاع عن نفسها. إن العيش بشكل مريح مع نظام غذائي من الجبن وآمن من الحيوانات المفترسة يعني أن فقدان القدرة على إنتاج أصباغ ، على سبيل المثال ، قد يكون مفيدًا بالفعل. ذلك لأن الطاقة الموفرة يمكن بدلاً من ذلك إنفاقها على نمو المستعمرة الفطرية.
لكن كيف تحولت السلالة البرية إلى نسخة مستأنسة؟ هل تحور؟ بتسلسل جينومات كل من الأجداد البرية والأحفاد المستأنسين ، وقياس نشاط الجينات أثناء النمو على الجبن ، اكتشف فريق وولف أن هذه التغييرات لم يحدث من خلال الطفرات في جينومات الكائنات الحية. بدلا من ذلك ، فإنها على الأرجح وقعت من خلال التعديلات الكيميائية التي تعدل نشاط جينات معينة ولكن في الواقع لا تغير الشفرة الوراثية. هذا ما يسمى تعديلات جينية يمكن أن يحدث أسرع بكثير من الطفرات. يبدو أن الطريق نحو التوطين أسرع مما كان يعتقد سابقًا ، والذي ربما سيشجع صانعي الجبن المغامرة على البدء في تجربة تدجين الفطريات البرية للحصول على نكهات جديدة.
بينما تستمتع بتذوق الأطعمة والمشروبات المفضلة لديك في موسم العطلات هذا ، تجنّب التفكير في هذه الفطريات المجهرية ، وكيف طوروا قوتهم العظيمة ومقدار عالمهم الذي سيكون بدونهم.
عن المؤلف
أنتونيس روكاس ، كرسي كورنيليوس فاندربيلت في العلوم البيولوجية وأستاذ العلوم البيولوجية والمعلوماتية الطبية الحيوية ، جامعة فاندربيلت
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
books_science
