舉杯望明月的今天，來說說Cell上關於啤酒酵母來歷的新文章

今天的工業酵母菌株被用來製造啤酒、葡萄酒、麵包、生物燃料等，但它們的進化歷史還沒有得到很好的研究。在9月8日出版的Cell上的一篇文章中，研究人員描述了這些微生物的遺傳譜系，重點放在啤酒酵母上。由此產生的遺傳關係揭示了什麼時候酵母首次被馴化，誰是最早的啤酒製造者，以及人類是如何塑造了這個有機體的發展。

文章的通訊作者，比利時魯汶和VIB大學酵母遺傳學家Kevin Verstrepen解釋說：「我們喝的啤酒的風味主要取決於酵母。我們現在能喝到最好的啤酒，是因為古代的釀造者足夠聰明，遠在知道他們自己在做什麼之前，開始培養酵母。這真的是一門藝術。」

與生物信息學家Steven Maere的團隊以及加州的啤酒專家合作，Verstrepen和他的同事們對157個用於生產啤酒、葡萄酒、烈酒、清酒、麵包，和生物乙醇燃料以及一些用於實驗室研究的不同酵母菌株的基因組進行了測序，來探討這個物種的進化歷史。研究人員還通過實驗測試了諸如壓力耐受性這樣的特徵，來研究基因組與酵母行為之間的相互作用。

酵母的遺傳譜系和啤酒酵母的分離

據分析，今天所使用的工業酵母來自僅有的少數祖先菌株。從基因上分離出的五個大群體：一組包括比如清酒的亞洲菌株酵母，一組主要包含紅酒酵母，一個混合的組包含麵包和其它酵母和另外兩組分離的啤酒酵母家族。菌株根據它們的工業用途聚集在一起。

雖然大多數分支缺乏強有力的地理結構，但地理界限進一步劃分出不少類別：在一個分組的啤酒酵母，例如比利時和德國的菌株是密切相關的，但與英國和美國的分離。美國的菌株最近才因殖民從英國的株系中分離出來。

釀酒商使用相同的酵母來製備不同類型的啤酒，所以它們的菌株通常不是分離的。然而，幾個遺傳距離較遠的菌株和有著非常特殊性狀的啤酒有關，如德國Hefeweizen啤酒特有煙熏的丁香一樣的風味。

利用基因組技術，研究人員發現工業啤酒酵母和野生酵母的共同祖先是在16世紀。這是在微生物的發現之前。Verstrepen解釋道：「為了讓早期的啤酒有更好的發酵，釀酒者收集酵母的沉澱並用於下一批發酵，即使他們不知道什麼漂浮在這中間。利用微生物釀造啤酒使啤酒酵母從自然界中完全分離出來。酵母在啤酒廠里不斷進化發展。」

人工馴化在啤酒酵母中留下的印記

研究小組發現了一些與馴化過程有關的遺傳模式。野生酵母可以在飢餓或壓力的時候，進行有性繁殖。但今天的啤酒酵母已經失去了這種能力——它們只有無性生殖的功能基因，可能是由於它們的安逸的生活條件。

「四個世紀的馴化也在啤酒酵母基因組中留下標誌——在釀造環境下有用的特點，」Maere說，「在各種啤酒酵母細胞里，為了在啤酒發酵罐優化生長和啤酒口味的調整，特異性基因被擴增、刪除、或者改變。」

特別是，研究人員發現了涉及典型啤酒糖代謝基因擴增的證據，以及導致大多數天然酵母產生不良風味的4VG基因的反選擇。Verstrepen說：「據我們所知抑制4VG基因的產物並沒有選擇上的優勢。這也許是釀酒者的選擇，認為它味道很要將其選擇利用。」

紅酒酵母也顯示了對銅的基因抗性，這可以用來在葡萄園中對抗真菌。

Verstrepen的團隊正在繼續研究培育新的工業上有用的酵母菌株，很快就要從實驗室進入釀酒廠進行進一步實驗。他說：「這個研究對於試圖製造更好的啤酒酵母來說是個快捷的跳板。」

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