Smaki sfermentowanej żywności są silnie kształtowane przez grzyby, które na nich rosną, ale ewolucyjne pochodzenie tych grzybów nie jest dobrze poznane. Wyniki eksperymentów opublikowane w tym tygodniu w mBio oferują mikrobiologom nowe spojrzenie na to, jak te pleśnie ewoluują od dzikich szczepów do udomowionych wykorzystywanych w produkcji żywności.
W artykule mikrobiolodzy donoszą, że Penicillium typu dzikiego pleśnie mogą szybko ewoluować, tak że po kilku tygodniach szczepy te bardzo przypominają swojego udomowionego kuzyna, Penicillium camemberti , pleśń, która nadaje serowi camembert charakterystyczny smak. Badanie pokazuje, w jaki sposób grzyb może przebudować swój metabolizm w krótkim czasie; pokazuje również strategię badania ewolucji innych kultur wykorzystywanych w żywności, powiedział kierownik badania i mikrobiolog dr Benjamin Wolfe.
„W sfermentowanej żywności istnieje duży potencjał rozwoju i zmian drobnoustrojów w czasie” – powiedział Wolfe.
Laboratorium Wolfe'a na Uniwersytecie Tufts w Medford w stanie Massachusetts koncentruje się na różnorodności drobnoustrojów w sfermentowanej żywności, ale twierdzi, że nowe eksperymenty rozpoczęły się od przypadkowego odkrycia. Jego laboratorium rozwijało się i studiowało komunę Penicillium , niebieskawy grzyb dzikiego typu, dobrze znany z psucia sera i innych produktów spożywczych. Wolfe porównuje jego zapach do wilgotnej piwnicy.
Ale z biegiem czasu naukowcy zauważyli zmiany w niektórych naczyniach laboratoryjnych zawierających śmierdzącą pleśń. „W bardzo krótkim czasie ten ostry, niebieski, pachnący stęchlizną grzyb przestał wytwarzać toksyny” – powiedział Wolfe. Kultury straciły niebieskawy odcień i stały się białe; pachniały świeżą trawą i zaczęły wyglądać bardziej P. camemberti . „To sugerowało, że w niektórych środowiskach może się to bardzo szybko zmienić” – powiedział.
Aby zbadać tę ewolucję w czasie rzeczywistym, Wolfe i jego współpracownicy pobrali próbki grzybów z jaskini sera w Vermont, skolonizowanej przez dzikie szczepy Penicillium formy. Naukowcy hodowali pleśnie w naczyniach laboratoryjnych zawierających twaróg serowy. W niektórych naczyniach dziką pleśń rosła sama; w innych hodowano go razem z drobnoustrojami, które są znanymi konkurentami w zaciekłym świecie kolonizacji sera.
Wolfe powiedział, że po tygodniu pleśnie były niebieskozielone i rozmyte – praktycznie niezmienione – we wszystkich testach eksperymentalnych. Ale z biegiem czasu w naczyniach, w których pleśń rosła sama, zmieniał się jej wygląd. W ciągu trzech lub czterech tygodni seryjnego pasażu, podczas którego populacje pleśni przeniesiono do nowych naczyń zawierających twaróg, 30-40 procent próbek pleśni zaczęło wyglądać bardziej jak P. camemberti . W niektórych potrawach stał się bielszy i gładszy; w innych mniej rozmyte. (W konkurencyjnych przypadkach testowych dzika pleśń nie ewoluowała tak szybko ani zauważalnie).
W dalszych analizach Wolfe i jego zespół próbowali zidentyfikować mutacje genomowe, które mogą wyjaśniać szybką ewolucję, ale nie znaleźli żadnych oczywistych winowajców. „To niekoniecznie jest tylko genetyczne” – powiedział Wolfe. „W uprawie w tym środowisku serowym jest coś, co prawdopodobnie przełącza epigenetyczny przełącznik. Nie wiemy, co go wyzwala, i nie wiemy, na ile jest stabilny”.
Naukowcy podejrzewają, że drobnoustroje stosowane w większości sfermentowanej żywności – w tym w serze, ale także piwie, winie, sake i innych – zostały nieumyślnie udomowione i wyewoluowały różne smaki i konsystencje w reakcji na wzrost w środowisku spożywczym. Wolfe mówi, że badania jego laboratorium sugerują, że dzikie szczepy można celowo udomowić w celu produkcji nowych rodzajów żywności rzemieślniczej.
Oczywiście zaczynając od sera. „Grzyby, które są używane do produkcji amerykańskiego camemberta są francuskie”, powiedział Wolfe, „ale może uda nam się znaleźć dzikie szczepy, zabrać je do laboratorium i udomowić. Możemy mieć zróżnicowane nowe podejście do produkcji sera w Stanach Zjednoczonych”.
###
American Society for Microbiology jest największym pojedynczym towarzystwem nauk przyrodniczych, składającym się z ponad 30 000 naukowców i pracowników służby zdrowia. Misją ASM jest promowanie i rozwój nauk o mikrobiologii.
ASM rozwija nauki o drobnoustrojach poprzez konferencje, publikacje, certyfikaty i możliwości edukacyjne. Zwiększa wydajność laboratoriów na całym świecie dzięki szkoleniom i zasobom. Zapewnia sieć dla naukowców ze środowiska akademickiego, przemysłowego i klinicznego. Ponadto ASM promuje głębsze zrozumienie nauk o drobnoustrojach różnym odbiorcom.
Odniesienie:„Szybkie udomowienie fenotypowe i metaboliczne dzikiego Penicillium Molds on Cheese”, Ina Bodinaku, Jason Shaffer, Allison B. Connors, Jacob L. Steenwyk, Megan N. Biango-Daniels, Erik K. Kastman, Antonis Rokas, Albert Robbat i Benjamin E. Wolfe, 15 października 2019 r., mBio .
DOI:10.1128/mBio.02445-19
