Винные дрожжи раскрывают доисторический микробный мир
Одна из самых известных характеристик дрожжей — способность Saccharomyces cerevisiae (пекарских дрожжей) сбраживать сахар до 2-углеродных компонентов, в частности этанола, без полного окисления до CO2, даже в присутствии кислорода. Эта способность необходима для производства вина, пива и других алкогольных напитков.
Группа молекулярной генетики дрожжей из Лундского университета (Швеция) и их коллеги из Милана несколько лет пытались реконструировать эволюционную историю производства этанола. В недавней статье в Nature Communications они сравнили два винных дрожжа — S. cerevisiae и Dekkera bruxellensis, — которые в природе часто занимают одну и ту же нишу.
Исследователи использовали различные подходы, включая сравнительную геномику, что позволило добавить временное измерение к их молекулярным реконструкциям. Эти два вида дрожжей не являются близкородственными: их линии разошлись более 200 миллионов лет назад.
Однако примерно 100–150 миллионов лет назад оба вида пережили очень схожие условия:
- Внезапное появление современных фруктов с высоким содержанием доступных сахаров.
- Экологическое давление, такое как жесткая конкуренция со стороны других микробов.
Обе линии независимо и параллельно развили:
- Способность производить и накапливать этанол в присутствии кислорода.
- Устойчивость к высокой концентрации этанола.
Они использовали эту способность как оружие, чтобы вытеснить другие микробы, чувствительные к этанолу. Удивительно, но оба вида использовали один и тот же молекулярный инструмент — глобальную перестройку промоторов — чтобы изменить паттерн регуляции экспрессии сотен генов, вовлеченных в деградацию сахаров.
«Наши результаты помогают реконструировать исходную среду и эволюционные тенденции, которые действовали в микробном сообществе в далеком прошлом», — говорит Юре Пискур, профессор молекулярной генетики Лундского университета и Университета Нова-Горица (Словения).
Полученные знания можно использовать для разработки новых штаммов дрожжей, полезных для виноделия, пивоварения и производства биотоплива.