От афлатоксина до саке: пример одомашнивания микробов
Пивные дрожжи — лишь один из примеров одомашненных микроорганизмов, как и многие животные и растения. Генетические основы одомашнивания растений и животных изучены хорошо, но о том, как этот процесс повлиял на генетику микробов, известно мало.
Чтобы это исправить, исследователи из Университета Вандербильта под руководством аспиранта Джона Гиббонса и доцента Антониса Рокаса сравнили геномы одомашненного гриба Aspergillus oryzae (используется для производства саке, соевого соуса и мисо) и его дикого родственника Aspergillus flavus. Результаты опубликованы 12 июля в журнале Current Biology.
Эти два вида грибов имеют 99.5% общего генома (для сравнения, у человека и шимпанзе — 99.0%). Однако A. oryzae безопасен, а A. flavus является сельскохозяйственным вредителем и производит мощный природный канцероген — афлатоксин.
Исследование показало, что A. oryzae был одомашнен от предка, похожего на A. flavus. Этот процесс включал масштабную перестройку генома гриба. Учёные предполагают, что всё началось, когда древние производители саке на Дальнем Востоке обнаружили штамм A. flavus, не производящий афлатоксин.
Попадая в созданную людьми богатую питательными веществами среду, грибы начали адаптироваться:
- Активировался первичный метаболизм (рост и производство сахаров из крахмала для дрожжей Saccharomyces cerevisiae).
- Подавился вторичный метаболизм (производство соединений для защиты), чтобы его продукты не вредили дрожжам.
«Наши данные свидетельствуют, что за несколько тысячелетий пивовары саке создали условия, которые отбирали желательные генетические вариации у дикого Aspergillus flavus. Это привело к накоплению изменений, создавших Aspergillus oryzae», — сказал Гиббонс.
Исследование также указывает на фундаментальное различие в одомашнивании: