啤酒基因組學：幾百年間人類如何馴化啤酒酵母？
圖為：圖為Kevin Verstrepen （最中間）領導的小組正在品嘗啤酒
網易科技訊9月11日消息，勒芬大學遺傳學家對近二百多株啤酒釀造細菌進行測序，揭示了酵母進化。而經過基因改造的啤酒風味更佳。
遺傳學家對啤酒對將近兩百株啤酒釀造酵母菌進行測序。揭示了幾百年間人類馴化野生酵母細菌，以產生各種美酒的歷史。
酵母是將糖類發酵成酒精和二氧化碳，併產生氣泡，但是它也產生了一些類似香蕉或者丁香的味。釀酒酵母產生代謝產物的多少各異，而且對酒精的容忍度也不盡相同。
為了弄清楚是什麼造就這些不同，勒芬大學遺傳學家Kevin Verstrepen和弗蘭德斯生物技術研究所領導的團隊對157種釀酒酵母菌進行了基因測序。這些釀酒酵母菌能用於酒，日本米酒和麵包的製造。本研究的詳細介紹見9月8日的細胞（Cell）論文。
酵母菌數的進化樹表明了用於製造葡萄酒，麵包和日本米酒等菌屬之間的親緣關係，以及兩株關係較遠用於製造麥芽酒的菌屬。所測試的酵母菌來自比利時，德國，英國和美國。
這本麥芽酒菌屬的百科全書將會造福研究者們，美國威斯康星–麥迪遜大學的進化遺傳學家Chris Hittinger這樣評價該項工作。而Verstrepen的團隊同時也正在利用基因組學快速生產一種新型啤酒酵母。
古老的酒類飲料
啤酒是人類最古老的酒類飲料之一。在五千年前蘇美爾人石碑上就描述了一種小桶，和後來出現的愛爾蘭、中國北部的小桶相似，人們在這種桶里盛放釀酒殘渣，如大麥和其他發酵產物。Verstrepen據此推測，最早的現代釀酒技術應該有幾千年歷史。
但是他的團隊卻發現人類釀酒技術開始於十六世紀後期和十七世紀早期。他稱這項發現，與同時期釀酒技術從家庭轉向酒店或修道院，相一致。他猜測，早期的專業釀酒師攜帶酵母周遊歐洲，甚至帶到了新世界，如美國。因為美國的釀酒酵母和英國酵母菌很相似。
Verstrepen還推測，在十九世紀後期之前，啤酒釀造商並沒有特意的篩選酵母菌；當時的人們在釀造一批新啤酒之前，對沉積物進行處理時，無意間改良了釀酒酵母菌。人們無意中緩慢地優化了釀酒酵母菌，使其效果、風味更佳。
而由新里斯本大學進化遺傳學家Paulo Sampaio開展的獨立研究，也得出了許多與Verstrepen相同的結論。Verstrepen對28種釀酒，酵母菌進行測序，其研究結果將於下個月發表在當代生物（Current Biology）
不過Hittinger稱他不確定Verstrepen研究中「馴養後的啤酒酵母出現在十七世紀」這一結論。該結論是根據酵母菌的DNA突變速率，而與其他研究相比，該研究中的突變速率快了五十倍；如果研究改用慢一點的突變速率，馴化後的酵母出現時間會更早一點。然而Verstrepen堅持這一結論，因為他認為生活在酒精中的酵母，突變速率非常快，所以他不認為50倍的速率有何異常。
基因改造的啤酒
儘管所有的工業酵母都受人類影響，但是釀酒酵母菌無疑是受到最大影響。釀酒菌屬攜帶啤酒的主要糖類麥芽糖和麥芽三糖相關的基因變異和重複。
大多數的釀酒酵母都會經過變異，以限制乙烯基愈創木酚(4-VG)的產生。這種物質充滿了丁香和煙味兒，而大多數的飲酒者都不喜歡這個味道。不過也有一個例外，那就是德國小麥啤酒，以這種丁香味出名。這些釀酒酵母中含有一小片DNA，可產生4-VG，這基因可能來源於葡萄酒酵母菌。
Verstrepen認為這些釀酒酵母菌是麥芽糖菌屬和葡萄酒酵母菌的雜交結合體，前者從而獲得了產生丁香味道物質的能力。
除了學術發現外，這項新菌株的發現，也許會震驚啤酒製造業。Verstrepen的實驗室正在培育不同的酵母菌，並選擇某一特定的基因突變雜交體，在這篇論文中她們就發現了一種雜交酵母菌具有很高的耐酒精能力並且不產生4-VG。
他的實驗室還培育出一種基因改造酵母菌可產生香蕉味道的物質，不過他只能藉助傳統的啤酒廠。而家庭啤酒釀造商Loren Miraglia為本論文提供了一些經過測序的酵母菌屬，他就考慮過利用基因編輯工具來改良酵母菌。不過他懷疑消費者們是否接受CRISPR基因編輯後的啤酒。
Hittinger甚至希望啤酒瓶上會有4-VG含量的信息。4-VG含量可根據PAD1和FDC基因突變來測量出來。「4-VG是我最討厭的味道，我希望在點啤酒之前檢查下PAD1和FDC1的狀態，來決定我要不要這瓶啤酒。」
圖片與資料均來源於http://www.nature.com/news/ale-genomics-how-humans-tamed-beer-yeast-1.20552
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