ДНК древних дрожжей хранит подсказки о путешествиях наших предков

Дрожжи, известный ингредиент для пекарей и виноделов, сейчас изучаются на предмет их потенциала для отслеживания человеческой родословной. Исследования показывают, что люди начали одомашнивать пекарские дрожжи еще в 7000 году до нашей эры для производства хлеба, пива, вина и саке. Интересно, что дикие штаммы этого вида дрожжей также встречаются на деревьях. Новое исследование было опубликовано в журнале Molecular Ecology.

Хотя одомашненные и дикие дрожжи демонстрируют генетические различия, исследователи изучают потенциальные связи между ними, чтобы глубже понять их эволюционную историю.

«Другие исследования только начали показывать, что пекарские дрожжи в лесах отличаются, и некоторые из моих собственных работ в Европе показали, что лесные популяции отличаются от одомашненных популяций», — сказал соавтор исследования Дуда Бенсассон из Колледжа искусств и наук Франклина Университета Джорджии. «Но мы хотели пойти глубже и охарактеризовать различные группы в Америке и Европе».

Исследование использовало общедоступные данные из глобальных источников, а также образцы коры деревьев, собранные в различных регионах, с особым акцентом на юго-востоке США. Примечательно, что некоторые образцы были собраны в Северном кампусе Университета Джорджии около Арки. Исследователи извлекли и проанализировали ДНК из дрожжей, присутствующих в этих образцах. Затем эта генетическая информация использовалась для сравнения генетического состава дрожжей в различных регионах.

«Мы видим отдельные субпопуляции внутри континентов», — сказала Жаклин Пенья, ведущий автор исследования и кандидат наук на кафедре биологии растений UGA. «И мы видим, что, хотя изначально мы думали, что эти дикие популяции будут отличаться, похоже, что они не полностью отделены от человеческой деятельности».

Понимание того, как микробы, такие как дрожжи, существуют в своей естественной среде, остается неполным. Исследователи предупредили, что деятельность человека может непреднамеренно вызывать значительные изменения окружающей среды. Чтобы собрать образцы дрожжей, исследователи собрали кусочки коры деревьев и поместили их в герметичные пробирки. Они использовали метод, похожий на виноделие, для выращивания дрожжей, что позволило им проанализировать их ДНК и проследить расхождение различных групп с течением времени.

Весьма вероятно, что миграция во время последнего ледникового периода сыграла значительную роль в распространении дрожжей. Поскольку люди и животные перемещались на огромные расстояния в поисках более гостеприимной среды, они, вероятно, переносили с собой дрожжи, намеренно или непреднамеренно.

Это движение способствовало бы распространению и диверсификации видов дрожжей в различных регионах, формируя их присутствие в экосистемах по всему миру. Понимание этого исторического контекста может дать ценную информацию об эволюционном пути дрожжей и их влиянии на различные культуры и отрасли сегодня.

«Мы ожидали, что это будут древние расхождения и что лесные дрожжи все это время не имели никакого отношения к людям», — сказал Бенсассон. «Но к нашему удивлению мы обнаружили, что это примерно совпало с последним ледниковым периодом, то есть примерно в то время, когда люди начали выращивать собственную еду и распространять земледелие по всему миру».

Пенья назвал это явление «уникальной двойственностью», подчеркнув существование как диких, так и домашних разновидностей дрожжей. Несмотря на различия, оба типа в той или иной степени подверглись влиянию человеческой деятельности.

Исследования Пенья и Бенсассона дрожжей из разных регионов выявили интригующее открытие: дрожжи в винодельческих районах южной Европы очень похожи на те, что встречаются на юге Соединенных Штатов. Их выводы показывают, что эти дрожжи были перенесены из США в Европу за последние несколько столетий. Исследователи связывают это с Великим французским винным упадком 1850-х годов, когда насекомое-вредитель, непреднамеренно завезенное в Европу, нанесло обширный ущерб виноградникам. Чтобы бороться с этим, рабочие импортировали устойчивые к вредителям лозы из Северной Америки. Хотя этот виноград был непригоден для виноделия из-за своего низкого качества, европейские лозы были привиты на североамериканский подвой. Этот процесс перенес североамериканские дрожжи на европейские лозы.

Это исследование дает ценные сведения о взаимодействии человека с окружающей средой на протяжении истории. Однако Бенсассон выразил обеспокоенность тем, как такие действия могут изменить наш мир сегодня.

«Если люди, не желая того, перемещали микробов тысячи лет назад, просто подумайте обо всем том, что мы делаем сейчас», — сказал Бенсассон. «Мы можем менять все виды вещей, не осознавая этого. И я не знаю, хорошо это или плохо, но немного беспокоит то, что мы понятия не имеем, что делаем».