La secuenciación del genoma de un centenar de levaduras ha revelado la enorme diversidad de cepas domesticadas por los humanos para la producción de cerveza, vino, sidra y champán. Los resultados permitirán mejorar los protocolos para generar nuevas variedades.
Hace miles de años, cuando los humanos domesticaban animales y plantas salvajes, también empezaron a domesticar sin darse cuenta la levadura. Hoy, Saccharomyces cerevisiae es la base de las culturas alimentarias de todo el mundo. La levadura convierte la harina en pan y las bebidas azucaradas en cerveza y vino.
Investigaciones recientes habían revelado que S. cerevisiae no siempre actúa sola. Los científicos han descubierto que la cerveza Lager, la más popular, es producida por un híbrido, creado con su primo más salvaje S. eubayanus, y que llegó a las cervecerías alemanas hace cientos de años y puso en marcha una lucrativa industria.
Ahora, un análisis más profundo sobre la diversidad de estas levaduras, liderado por la Universidad de Wisconsin-Madison con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), revela la vertiginosa complejidad que se encuentra en las botellas de cerveza, vino, sidra y champán.
Al secuenciar los genomas de 120 levaduras híbridas industriales, los investigadores descubrieron siete combinaciones distintas de especies de levadura, muchas de ellas ligadas a bebidas fermentadas únicas. Algunas levaduras eran híbridos de hasta cuatro especies.
El hallazgo, publicado en la revista Nature Ecology and Evolution y que ha permitido explorar tanto las características genómicas como la herencia mitocondrial y la presencia o ausencia de genes de interés biotecnológico, permitirá mejorar los protocolos para generar nuevas cepas en función de las necesidades de los productores.
Los investigadores observaron que los cruces se dieron entre cepas domesticadas de Saccharomyces cerevisiae y otras especies salvajes de las regiones europeas de S. eubayanus, S. kudriavzevii y S. uvarum.
“El estudio de estos híbridos nos ha permitido analizar sus mecanismos de adaptación a los procesos industriales. Y así hemos visto que la tolerancia a las bajas temperaturas, típicas de la producción de cerveza lager, se debe en gran medida a la herencia del genoma mitocondrial del parental que no es S. cerevisiae. De hecho, hemos observado que un 94 % de los híbridos tenía un genoma mitocondrial distinto”, explica el investigador del CSIC David Peris, que trabaja en el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos.
Otras de las conclusiones a las que llega el estudio es que el sabor suave de las cervezas Lager se consigue por la ausencia de aromas fenólicos. Estos sabores se han conseguido ya que los tipos de híbridos lager, de manera independiente pero convergente, han inactivado por mecanismos diferentes la ruta de producción de estos aromas. En otros procesos industriales como la cerveza Trapista, estos aromas son bien valorados y los híbridos aislados en ellas mantienen la producción de esos fenoles.
En otro estudio, publicado en la misma revista, un equipo internacional de científicos, dirigido por las universidades belgas KU-Leuven y Gante, descubrió que algunas de las cervezas belgas clásicas más famosas, incluidas las cervezas Gueuze y Trapista, son fermentadas con una forma rara e inusual de levaduras híbridas. Estas levaduras combinan el ADN de la levadura de cerveza tradicional, Saccharomyces cerevisiae, con la de levaduras salvajes más resistentes al estrés, como S. kudriavzevii.
“Toda la información obtenida nos permite conocer mejor los procesos de domesticación que han ocurrido a lo largo de la historia y, por tanto, diseñar mejores protocolos de generación de nuevas cepas industriales”, señala Peris.
“En la actualidad, tenemos una colección de casi 3.000 cepas tanto domesticadas como salvajes del género Saccharomyces. Este género presenta especies con diferencias similares a las que podemos encontrar al comparar humanos y aves. Esto se traduce en capacidades de crecer a diferentes temperaturas, nuevos aromas, tolerancia a ciertos estreses industriales”, añade.
Con los nuevos protocolos se podrían generar cruces a la carta entre cepas que presenten características fermentativas de interés.
Referencias bibliográficas:
Quinn K. Langdon, David Peris, Emily Clare P. Baker, Dana A. “Opulente, Huu-Vang Nguyen, Ursula Bond, Paula Gonçalves, José Paulo Sampaio, Diego Libkind, Chris Todd Hittinger. Fermentation innovation through complex hybridization of wild and domesticated yeasts”. Nature Ecology and Evolution. DOI: 10.1038/s41559-019-0998-8
Brigida Gallone et al. “Interspecific hybridization facilitates niche adaptation in beer yeast” Nature Ecology and Evolution DOI 10.1038/s41559-019-0997-9
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