遺傳學家追蹤了啤酒最重要的成分：酵母的歷史。透過對近 200 種現代啤酒酵母菌株的基因組進行測序，這項研究揭示了數百年來，人類如何將野生真菌釀酒酵母轉變成各種針對特定飲品的菌株。
酵母透過將糖發酵成酒精和二氧化碳，賦予啤酒酒精和氣泡，但它也會產生數百種化學物質，為飲料賦予香蕉和丁香等風味。釀酒酵母在這些代謝物的產生以及其他特性（如對酒精的耐受性）方面存在差異。
為了解這些差異的基礎，魯汶大學遺傳學家 Kevin Verstrepen 和比利時弗蘭德斯生物技術研究所領導的一個團隊對 157 種用於釀造艾爾啤酒和其他發酵產品（包括葡萄酒、清酒和麵包）的釀酒酵母菌株的基因組進行了測序。他們的工作在 9 月 8 日的細胞雜誌上詳細介紹。
支援科學新聞業
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
酵母菌株的進化樹揭示了用於釀造葡萄酒、麵包和清酒的不同酵母家族，以及兩個遠緣相關的艾爾啤酒酵母群，包括來自比利時、德國、英國和美國的菌株。
威斯康星大學麥迪遜分校的進化遺傳學家 Chris Hittinger 說：“這是一部艾爾啤酒酵母的基因組百科全書，將在未來幾年為研究人員服務。”與此同時，Verstrepen 的團隊正在利用基因組學來大量生產新型啤酒酵母菌株。
古老的酒精飲料
啤酒是人類文明最古老的酒精飲料之一。一塊有 5000 年曆史的蘇美爾泥板描繪了一個古代酒桶派對，而來自伊朗西部和中國北部的類似年代的罐子中含有啤酒成分的殘留物，包括大麥和發酵副產品。鑑於這段歷史，Verstrepen 預計現代釀酒酵母的祖先可以追溯到數千年前。
相反，他的團隊估計，人類在 16 世紀末和 17 世紀初開始馴化啤酒酵母。他說，這與歐洲啤酒釀造從家庭轉移到酒吧和修道院的時期相吻合。他懷疑早期的專業釀酒師在歐洲甚至到新大陸旅行時都隨身攜帶酵母：例如，美國啤酒菌株與英國菌株密切相關。
釀酒師直到 19 世紀後期才分離出第一批酵母菌株，但 Verstrepen 認為，他們可能是透過在上一批啤酒的沉澱物上釀造每一批新啤酒，無意中塑造了酵母的基因組。透過這種做法，釀酒師可能慢慢地選擇了效能良好併產生理想風味的酵母菌株。
里斯本新大學的進化遺傳學家 José Paulo Sampaio 領導的一個獨立團隊在對 28 種啤酒酵母菌株進行測序後，得出了與 Verstrepen 團隊關於人類如何塑造啤酒酵母的許多相同結論。該研究將於下個月在Current Biology上發表。
Hittinger 說，他不確定啤酒酵母是在 17 世紀馴化的這一發現。這些日期是基於酵母的 DNA 突變率，該突變率比其他研究估計的快 50 倍；較慢的突變率意味著啤酒馴化發生的時間比該研究表明的要早得多。但 Verstrepen 堅持這一計算——他指出，酵母在酒精中生活時會快速變異。
基因改造啤酒
儘管所有工業酵母都帶有受人類影響的跡象，但啤酒酵母基因組的變化最為劇烈。啤酒釀造菌株攜帶參與消耗麥芽糖和麥芽三糖（啤酒中的主要糖類）的基因的變異和重複。
大多數啤酒酵母都具有限制 4-乙烯基愈創木酚 (4-VG) 產生的變異，4-VG 會賦予丁香和煙燻風味，而許多啤酒飲用者討厭這種風味。一個例外是德國小麥啤酒 Hefeweizens 中使用的酵母，這種啤酒通常聞起來有丁香味。這些菌株的基因組包含 DNA 片段——包括產生 4-VG 的基因——這些片段似乎起源於葡萄酒酵母。Verstrepen 認為，這些菌株是在艾爾啤酒菌株與釀酒酵母雜交時出現的，從而恢復了產生丁香氣味化學物質的能力。
新提供的基因組也可能徹底改變啤酒釀造業。Verstrepen 的實驗室正在培育不同的酵母菌株，並選擇具有所需基因變異組合的雜交種。對於細胞雜誌的論文，他們製作了一種具有高酒精耐受性且不產生 4-VG 的雜交菌株。
他的實驗室已經使用基因改造酵母釀造了一種香蕉味化學物質含量非常高的啤酒，但他只向啤酒廠分發透過傳統育種創造的酵母。加利福尼亞州聖地亞哥的家庭釀酒師 Loren Miraglia 在細胞雜誌的論文中提供了一些測序菌株，他曾考慮使用他在基因組研究所工作中使用的基因編輯工具來改造啤酒酵母。然而，他懷疑消費者是否準備好接受 CRISPR 啤酒。
Hittinger 設想啤酒瓶上帶有關於 4-VG 生產等特性的資訊，這些特性由稱為PAD1和FDC1的基因的變異決定。“它是我不喜歡某些啤酒的主要風味之一，”他說。“在點啤酒之前，我會檢查啤酒的PAD1和FDC1狀態。”
本文經許可轉載，並於2016 年 9 月 8 日首次發表。