Страница 12 из 21
Такого рода эксперименты можно проводить и с микроорганизмами. И это гораздо проще. У Джастина Фэя был живой образец диких дрожжей: S. paradoxus. Дрожжи этого вида приходятся родственниками пивным дрожжам, но их не используют в лабораториях или в алкогольной промышленности. S. paradoxus живут на дубах – в коре или в древесном соке. Как и дрожжи вида S. cerevisiae, этот вид питается сахарами и выделяет этиловый спирт.
Вместе с другим исследователем – Джозефом Бенавидсом – Фэй смог собрать 81 образец дрожжей[68]. Большинство из них поступило с виноделен, но удалось добыть и дрожжи, используемые для изготовления японских напитков саке и сётю (дистиллята саке). В коллекции есть образцы, с помощью которых готовят африканское пальмовое вино – алкогольный напиток из пальмового сока, а также дрожжи для производства индонезийских дрожжевых рисовых пирогов. Есть и один образец дрожжей для яблочного сидра. Девятнадцать штаммов дрожжей были добыты из коры дубов или собраны в больницах у инфицированных пациентов с иммунными нарушениями.
Имея на руках такую коллекцию, Фэй смог выявить около 180 полиморфных участков генов – то есть таких фрагментов генома, которые у разных штаммов были различными, – провел их сравнение и получил такие результаты: наиболее близкими к S. paradoxus и, следовательно, самыми старыми оказались штаммы, извлеченные из дубов Африки и Северной Америки, а также те, что были найдены в больницах. Из образцов, которые использовались для брожения, самыми старыми были штаммы из Африки, а гены штаммов для изготовления вина и саке обладают наибольшей близостью друг к другу.
На основе полученных результатов Фэй сделал следующие предположения: S. cerevisiae – одомашненная форма африканских дрожжей, возникшая примерно 11 900 лет назад. Дрожжи для саке имеют то же происхождение, но одомашнены были лишь 3800 лет назад, а дрожжи для вина – 2700 лет назад. Фэю не удалось добиться желаемой точности, потому что для ряда вычислений требовалось знание срока жизни поколения дрожжей – времени от рождения до воспроизведения, а многочисленные оценки учеными этого срока различаются между собой в десятки раз. Но в целом оценки Фэя согласуются с данными археологов, которые датируют наиболее древние из обнаруженных свидетельств виноделия и изготовления саке примерно теми же годами, что и Фэй. «На мой взгляд, самый важный вывод этого исследования в том, что популяция дрожжей имеет развернутую структуру, как и многие другие одомашненные организмы и виды, – говорит Фэй. – Есть дрожжи, которые использовались для приготовления вина, и все группы таких дрожжей генетически сходны. Есть дрожжи для саке, и их гены тоже имеют очень много общего. Существует генетическая структура, соответствующая каждому из назначений дрожжей».
Происхождение выделенного Хансеном штамма дрожжей для изготовления лагера было неизвестно. Оказалось, что его генотип наполовину совпадает с генотипом S. cerevisiae, но другая половина оставалась полной загадкой. (Интересно, что промышленным дрожжам свойственно бесполое размножение, однако они могут скрещиваться с другими штаммами дрожжей.) В 2011 году «охотники за дрожжами» (команда из Португалии и Аргентины) решили во что бы то ни стало разгадать тайну происхождения «карлсбергских» дрожжей.
Они отправились на поиски диких дрожжей в леса Патагонии[69] и принялись обследовать там буковые деревья, потому что в той части света бук занимает ту же экологическую нишу, что и дуб на севере. «Наши деревья часто поражаются древесным грибком, который называется циттария, – рассказывает местный биолог Диего Либкинд. – В зоне роста этого грибка на дереве образуется опухоль – ветки опухают». Весной на деревьях появляются круглые образования бежевого цвета – по сути, это круглые древесные грибы, которые содержат почти 10 % сахара. На них поселяются дрожжи различных видов и начинают питаться ими. «Созревшие грибы падают на землю, – говорит Либкинд. – Когда они начинают бродить, можно учуять алкогольный аромат». Местные туземцы делали из этих забродивших плодов напиток («не слишком вкусный», – признает Либкинд). При этом сами плоды продаются на рынке (их называют ллао-ллао) и сами по себе вполне пригодны в пищу.
В конце концов концентрация спирта внутри гриба-плода становится такой высокой, что выдержать ее способен только один вид дрожжей. Когда коллеги Либкинда расшифровали ДНК этих дрожжей, оказалось, что это неизвестный ранее вид, а его гены совпадают с неразгаданной половиной генома карлбергских дрожжей. Либкинд с коллегами назвали этот вид дрожжей S. eubayanus. В его геноме было несколько уникальных генов, и некоторые из них отвечали за сахарный обмен[70]. «Нам известно, что все изменения, которые мы видим, – это результат одомашнивания в результате пивоварения, – говорит Либкинд. – Менее эффективные гены постепенно исключались, а более эффективные занимали все более прочные позиции». Выбирая партии дрожжей, благодаря которым удавалось получить лучшее пиво, ребята из Carlsberg фактически проводили селекцию, аналогичную той, которой Беляев с коллегами занимались со своими лисицами в Сибири. Дрожжи, если можно так выразиться, делались более «дружелюбными» – их становилось все легче использовать, они были все более эффективными, «стремились» делать все более освежающий лагер, и все это в обмен на «чесание животика» – хорошее обращение человека.
Группа Либкинда еще не закончила свое исследование. «Теперь мы разберемся с элями», – говорит ученый. Он и его коллеги продолжают собирать образцы штаммов дрожжей – из вискарен, с фабрик по производству саке, из дикой природы – и пытаются понять, откуда они произошли. «Теперь мы знаем, что дрожжи для пивоварения представляют собой смесь различных видов, – говорит Либкинд. – Штамм, который мы называем S. cerevisiae, на самом деле лишь наполовину cerevisiae, а 20 % его генома относится к штамму uvarum. Нам известно, что многие из бельгийских пивных штаммов дрожжей представляют собой смесь uvarum и другого штамма вида Saccharomyces. В общем, исследователям еще есть над чем трудиться.
Самое странное, что в Европе никто не находил дикого штамма S. eubayanus, который был обнаружен в Патагонии. Неизвестно, как он попал в Европу, чтобы образовать гибрид с S. cerevisiae. «Был импортирован из дальних стран после посещения европейцами какой-нибудь заокеанской ярмарки» – вот единственная догадка, высказываемая исследователями. В общем, это еще одна пока не разгаданная тайна.
Предполагается, что древние пекари, виноделы и пивовары оказывали на дрожжи селективное давление, заставляя их работать в определенных емкостях для ферментации, с определенными сортами винограда, в определенных регионах. Люди покупали напитки у тех производителей, кто добивался наилучшего вкуса своей продукции, или получал наиболее предсказуемые результаты, или производил самый дешевый продукт, – тем самым увековечивая дрожжи этих производителей. А поскольку дрожжи, как известно, легко поддаются мутациям, в отрасли постоянно появлялись новые штаммы, и священным долгом пивовара было сохранение старых штаммов дрожжей. Вот почему в приданое молодых женщин входили образцы хлебной закваски, передаваемые от матери к дочери из поколения в поколения. И вот почему сегодня производители алкоголя постоянно возвращаются к сохраненному замороженному образцу своих дрожжей, чтобы вырастить из него дрожжи для производства своего продукта, – вместо того чтобы просто взять дрожжи из последних произведенных партий. И именно поэтому в 1960 году, прежде чем бежать с Кубы (не дожидаясь гонений со стороны революционного правительства), Даниэль Бакарди уничтожил все образцы быстродействующего штамма дрожжей, которые использовались для приготовления знаменитого рома: семья Бакарди планировала начать производство в Пуэрто-Рико и не хотела, чтобы новое кубинское правительство смогло выпускать конкурирующий продукт[71].
68
Justin C. Fay and Joseph A. Benavides. «Evidence for domesticated and wild populations of Saccharomyces cerevisiae». PLoS genetics 1 (2005): 66–71.
69
Патагония – местность в Южной Америке на территории Аргентины и Чили. – Прим. пер.
70
Diego Libkind et al. «Microbe Domestication and the Identification of the Wild Genetic Stock of Lager-brewing Yeast». Proceedings of the National Academy of Sciences 108, no. 34 (August 22, 2011); doi:10.1073/ pnas.1105430108
71
W. Blake Gray. «Bacardi, and its yeast, await a return to Cuba». Los Angeles Times, October 6, 2011, accessed September 7, 2013; http://latimes.com/features/food/la-fo-bacardi-20111006,0,1042.story