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9 de Septiembre de 2016
GENÉTICA MICROBIANA

Reconstruyen la historia genética de la levadura de la cerveza

Las secuenciación de 157 cepas de Saccharomyces cerevisiae revela su árbol genealógico y su fascinante historia geográfica y evolutiva.

Las levaduras no son solo las responsables de generar en la cerveza alcohol y burbujas, un proceso debido ala fermentación de glúcidos en alcohol y dióxido de carbono, sino que también producen cientos de compuestos químicos que confieren distintos sabores a la bebida. [iStock/ photologica]

Un trabajo reciente acaba de describir la manera en que los seres humanos hemos estado modificando la levadura de la cerveza a lo largo de la historia: un proceso de selección artificial similar al que han experimentado los animales domésticos o numerosas plantas. A pesar de su extensa aplicación en la industria para producir pan, bebidas alcohólicas y biocombustible, o de su amplio uso en investigación como organismo modelo, poco se sabía hasta ahora acerca de la ecología y la historia evolutiva del hongo unicelular Saccharomyces cerevisiae.

Dado que los primeros cerveceros, productores de vino y panaderos desconocían por completo la existencia de las levaduras, no hay ningún registro de su historia o de su propagación, ni se sabe exactamente cómo se compartían en aquel entonces. Sin embargo, todas las intervenciones humanas que se hicieron al largo de la historia para optimizar la fermentación y los sabores de estos productos han dejado huellas en su genoma, por lo que ahora, gracias a los avances en biotecnología, podemos rastrearlas.

Tal y como sucedió con la domesticación de las especies animales y vegetales, las distintas cepas S.Cerevisae que existen hoy en día muestran signos evidentes de la selección a la que han sido sometidas por el ser humano para mejorar el sabor de la cerveza. Las levaduras no son solo las responsables de generar en la cerveza alcohol y burbujas, un proceso debido ala fermentación de glúcidos en alcohol y dióxido de carbono, sino que también producen cientos de compuestos químicos que confieren distintos sabores a la bebida.

Como consecuencia de la selección artificial llevada a cabo durante siglos, ahora la reproducción de estos microorganismos es únicamente asexual y muestran amplificaciones, delaciones y alteraciones de genes específicos. Las levaduras domesticadas se volvieron estériles porque han estado siempre bien alimentadas durante los últimos siglos. En cambio, las variantes salvajes son capaces de reproducirse sexualmente cuando el alimento escasea o bajo situaciones de estrés. Todos estos cambios genéticos han permitido, por ejemplo, que determinados genes evolucionaran para metabolizar mejor los azúcares concretos de la cebada, o que dejaran de producir compuestos químicos que dan sabores desagradables a la cerveza.

En el trabajo mencionado, un equipo de científicos de Bélgica, Alemania y EEUU liderado por Kevin Verstrepen, del Instituto de Biotecnología de Flandes y de la Universidad Católica de Lovaina, ha realizado un exhaustivo trabajo de arqueología genética que ha permitido reconstruir el árbol genealógico de dicha levadura. Verstrepen y sus colaboradores secuenciaron los genomas de 157 cepas de levadura que se usan para producir cerveza, vino, licores, sake, pan, o bioetanol, y que representan todas sus variantes comerciales actuales.

Los resultados, publicados en la revista Cell, revelan un árbol formado por cinco grandes ramas: las levaduras para hacer vino, las del pan, dos familias distintas para la cerveza y uno de levaduras asiáticas que producen sake, entre otras bebidas alcohólicas. De las cinco ramas, las más domesticadas son las dos de la cerveza.

Filogenia y estructura de la población de las cepas industriales de S.cerevisiae. Haz clic en la imagen para más información.

A diferencia del vino, la cerveza no se produce estacionalmente, sino durante todo el año. Esto hace que la fermentación de la levadura se dé en un entorno de crecimiento predecible y estable. Además, los fabricantes de cerveza normalmente reciclan levaduras de una fermentación acabada para introducirla en un nuevo lote, lo que implica que las levaduras de la cerveza están creciendo continuamente en su nicho industrial. En un año, se llegan a dar alrededor de 150 generaciones de Saccharomyces cerevisiae. Esta rapidísima multiplicación, comparada con la de otros animales o plantas, ha provocado un proceso de domesticación en tiempo récord y ha hecho que la levadura de la cerveza sea uno de los organismos más domesticados del planeta.

Otra conclusión que se extrae del estudio es que las cepas utilizadas para producir cerveza en Bélgica y Alemania, entre otros países, están estrechamente relacionadas entre sí, si bien se encuentran distanciadas genéticamente de las que se emplean en el Reino Unido y Estados Unidos. El origen de las cepas de elaboración de cerveza en Estados Unidos se remonta a la introducción de la cultura cervecera en ese país por parte de los primeros colonos británicos en el siglo XVII.

Por último, aunque se sabe que la cerveza se produce desde hace como mínimo 3.000 años, el nuevo trabajo ha demostrado que las levaduras actuales provienen de un ancestro que se originó a finales del siglo XVI, momento clave para la domesticación de la levadura dado que fue entonces cuando la bebida dejó de hacerse en casa y pasó a producirse a gran escala en los monasterios y las tabernas.

Más información en Cell.

IyC

Fuente: Cell/ Nature News.

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