Każdy kufel piwa, który wypijamy, zawdzięczamy małym grzybom, żyjącym w bukowych lasach Patagonii. Ten nigdy wcześniej nieopisany gatunek - Saccharomyces eubayanus — połączył się z bliskim krewniakiem i stworzył hybrydę, która posiada zdolność wywoływania fermentacji. Hybryda ta odpowiada za całą współczesną produkcję piwa. Bez niej, zawartość naszych kufli miałaby znacznie ciemniejszą barwę.
Kiedy zapytamy kogoś o przykład udomowionego gatunku zwierząt, prawdopodobnie pomyśli o psie, kocie, krowie czy koniu. Jednak udomowione grzyby są tak samo bliskie naszym sercom jak, nie przymierzając, nasze wątroby. Drożdży Saccharomyces cerevisiase używano do wypiekania chleba i fermentacji wina lub ciemnego piwa przez stulecia. Jednak za współczesne jasne piwo odpowiadają one tylko częściowo.

Jasne piwo ulega fermentacji w niższej temperaturze niż ciemne piwo czy wino, a jest to możliwe dzięki odpornemu na zimno gatunkowi grzybów zwanych S.pastorianus. Geny pomogą nam wyjaśnić, dlaczego jego kolonii nigdy nie znaleziono w naturze. Posiada on cztery chromosomy, co wydaje się sugerować, że jest połączeniem dwóch różnych gatunków drożdży. Jednym z nich jest S.cerevisiae, ale tożsamość drugiego od dawna stanowiła tajemnicę. Do tej pory najczęściej wymieniało się nazwę innego gatunku drożdży odpornych na zimno - S.bayanus. Jednak, podobnie jak S.pastorianus, S.bayanus nie został nigdy znaleziony w naturze.

Niedawno argentyński naukowiec Diego Libkind ogłosił, że namierzył prawdziwy gatunek łączący się z S.crevisiae i pomagający nam warzyć piwo. Odnalazł go w najmniej oczekiwanym miejscu - Patagonii, najbardziej wysuniętym na południe skraju Ameryki Południowej.

Libkind starał się skatalogować wszystkie drożdże Saccharomyces jakie występują na świecie. Na półkuli północnej ten rodzaj grzybów występuje na dębach, a na południowej na bukach i w obu przypadkach ma takie samo znaczenie ekologiczne. Poszukiwania grzybów zaprowadziły więc Libkinda do bukowych lasów argentyńskich parków narodowych Lanin oraz Nahuel Huapi. Prawie wszystkie występujące tutaj drożdże są odporne na niskie temperatury, które na tych terenach są niższe od średniej o 8 stopni Celsjusza.

Libkind znalazł 123 przykłady takich zimnolubnych drożdży, które należały do dwóch różnych gatunków. Występowały na odmiennych rodzajach drzew i nie były w stanie się krzyżować. Sekwencjonując ich całe genomy, Libkind odkrył, że jeden z nich był niemal identyczny z S.uvarum, gatunkiem używanym przy produkcji wina i cydru. Drugi zaś odpowiadał w 99.5% tajemniczej połówce S.pastorianus. W zimnych lasach Patagonii Libkind odnalazł zaginionego naturalnego przodka drożdży piwnych. Nazwał go S.eubayanus.

Jak jednak S.eubayanus zawędrował z patagońskich lasów do europejskich browarów? „Cóż, szczerze mówiąc, nie mamy pojęcia!", mówi Jose Paulo Sampaio, który przewodzi badaniom. Oczywiście w europejskich lasach, które zbadano skrupulatnie pod kątem występowania gatunków drożdży, nie znaleziono śladu S.eubayanus. „Na dzień dzisiejszy najbardziej rozsądna hipoteza mówi, że gatunek ten zawędrował kilka wieków temu z Ameryki Południowej do europejskich browarów dzięki wymianie handlowej."

Pojawia się jednak niewielki problem z czasem. Piwne browarnictwo w swej obecnej formie pochodzi z piętnastowiecznej Bawarii, czyli wyprzedza jakąkolwiek poważną transatlantycką wymianę handlową. Sampaio twierdzi, że "wczesne ciemne piwo mogło być produkowane przy użyciu innych drożdży, a pojawienie się S.eubayanus mogło mieć miejsce gdzieś między XV a XIX wiekiem." Wtedy też gatunek ten musiał połączyć się z S.cerevisiase, tworząc S.pastorianus, który świetnie się rozwija w środowisku stworzonym w browarach.

Od momentu połączenia, geny S.eubayanus uległy małej, ale ważnej zmianie. Na przykład gatunek ten przyswoił sobie gen S.cerevisiase, który pozwala żywić się grzybom maltozą, jednym z najpowszechniejszych cukrów uwalnianych w procesie warzenia.

Tymczasem historia S.bayanus — szczepu dotychczas uważanego za przodka S.pastorianus — jest o wiele bardziej skomplikowana. Sam jest raczej hybrydą, a nie twórcą hybryd. Około dwie trzecie jego genomu pochodzi od S.uvarum, jedna trzecia od niedawno zidentyfikowanego S.eubayanus, a śladowe ilości od S.cerevisiase. Ten skomplikowany rodowód tłumaczy, dlaczego S.bayanus nigdy nie został znaleziony w naturze. Podobnie jak S.pastorianus jest rezultatem wczesnej inżynierii genetycznej — sztucznym grzybem, który występuje tylko tam, gdzie ludzie warzą gorzałę.

Źródła: Libkind, Hittingen, Valerio, Golcalves, Doven, Johnston, Golcalves & Sampaio. 2011. Microbe domestication and the identification of the wild genetic stock of lager-brewing yeast. PNAS

Tekst oryginału.

Not Exactly Rocket Science/Discover, 22 sierpnia 2011r.