miércoles, 13 de noviembre de 2019
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Logran secuenciar el genoma completo de 122 levaduras de la industria cervecera

El estudio, publicado en Nature, fue realizado por un consorcio internacional de científicos entre los que se encuentra el investigador del CONICET Diego Libkind

Por Cintia Kemelmajer

 

 

Las levaduras que se utilizan en las bebidas fermentadas como la cerveza, el whisky, la sidra o el sake tienen una historia de mutaciones y cambios genéticos como resultado de un proceso denominado domesticación, que derivan de su adaptación y evolución a cada uno de los procesos donde se emplean. Hasta el momento la ciencia contaba con información parcial sobre aquellos cambios y procesos genéticos que las originaban, pero valiéndose de la novedosa tecnología de la secuenciación genómica, un consorcio internacional de investigadores -entre los se encuentra el científico del CONICET Diego Libkind en el Instituto Andino Patagónico de Tecnologías Biológicas y Geoambientales (IPATEC, CONICET-UNCOMAHUE)- logró conocer el origen completo de 122 cepas de levadura que se utilizan en la industria de las bebidas fermentadas, en particular la cerveza. El trabajo acaba de publicarse en la revista Nature Ecology & Evolution.

“Las fusiones o hibridaciones entre especies son bastante atípicas en los organismos macroscópicos, pero en el caso de los hongos microscópicos o levaduras que participan de las fermentaciones, hay un montón de especies distintas que durante mucho tiempo han interactuado e intercambiado ADN en muchas ocasiones”, explica Libkind, y agrega: “La frecuencia de estos eventos se hace mayor debido a las condiciones estresantes a las que se someten las levaduras en los procesos fermentativos”. En este estudio, los científicos se propusieron entender los orígenes y la evolución de cada cepa de las levaduras que más se utilizan en la industria cervecera y que presentaban evidencias de hibridación. Se trata de una continuación a los trabajos recientes publicados por el mismo grupo.

En rigor, ya existían trabajos previos que caracterizaban una o dos cepas en un estudio equivalente: en 2011, el grupo de Libkind había caracterizado genéticamente por primera vez a Saccharomyces eubayanus, la madre del híbrido de la cerveza Lager, y en 2016 habían demostrado que las levaduras cerveceras tenían una historia de domesticación muy diferente a las del vino, al secuenciar el genoma completo de 33 levaduras cerveceras del tipo Ale (Saccharomyces cerevisiae) no híbridas y aplicar genómica poblacional. En este trabajo, se abrió la posibilidad de ampliar el estudio a casi todas las levaduras híbridas de interés para la industria cervecera. La técnica que se utilizó en el estudio es la de la secuenciación genómica, que permite comprender los orígenes y la evolución de cada cepa al comparar otras de todos los orígenes conocidos.

“La levadura del pan, que se utiliza en la industria, pasó por un proceso de domesticación que hizo que sea mejor para levar y que tenga un mejor aroma. Entender esos cambios y procesos genéticos que tuvieron levaduras como la del pan es muy importante para la ciencia y para la tecnología, porque permite entender las bases genéticas de esas mejoras, resultado de la adaptación”, destaca el científico. “Esa información le sirve en última instancia a la industria de las fermentaciones, para la que es mucho más fácil obtener bebidas con contenido alcohólico con levaduras de las que sabemos el origen”.

 

El origen

En el estudio, los científicos comprobaron, por ejemplo, que las levaduras que fermentan mejor a bajas temperaturas son las que han heredado en su ADN la mitocondria de una levadura adaptada al frío, entonces eso les brinda la cualidad de una mejor fermentación a bajas temperaturas. O que las levaduras salvajes producen aromas más fuertes y especiados, como el del clavo de olor. “Hay un grupo de cepas cerveceras que no han heredado esas características, porque los genes responsables están modificados naturalmente, lo que las lleva a que sus aromas invasivos e intensos desaparezcan”, explica Libkind. “Eso es muy positivo para el producto: permite que las cervezas elaboradas con esas levaduras sean más tomables y ligeras de aroma y sabor”.

Diego Libkind. Foto: CONICET Fotografía.

 

En el estudio también demostraron que muchas de las levaduras que se utilizan hoy en cervezas industriales o artesanales, en realidad, son cepas que vienen del vino y que,  en algún momento, un productor las pasó a una cerveza. Por eso mismo, no tienen las mismas características tan favorables -de aroma o de cuerpo- que sí tienen las cepas verdaderamente domesticadas para producción de cerveza.

Para Libkind, la secuenciación de las 122 cepas en este estudio “fue muy desafiante, porque secuenciar y analizar a los híbridos requiere toda una estrategia de análisis bioinformático más complejo. Tenés que entender qué parte del ADN viene de un parental, de padre o de la madre, y determinar si hubo cambios adicionales a la mera hibridización. Requiere un trabajo desde lo analítico y desde lo bioinformático más complejo, que es posible hacer con la tecnología que está disponible recién ahora”.

En el paper, los científicos explicaron los diferentes caminos por los que se llega a cada cepa cervecera. A partir de entender los cambios genéticos asociados a ciertas características, toda esta nueva información se podrá aplicar en el desarrollo de nuevas cepas y se podrá utilizar para elegir mejor la cepa adecuada para cada bebida que se quiera desarrollar. “Si yo ya conozco en detalle cuáles son las características genéticas de cada cepa, tengo mejor capacidad de elegir la cepa adecuada para mi proceso. Esta será una información y una herramienta muy importante para todos los productores de bebidas alcohólicas”, concluye Libkind.

Para más información de las actividades con el sector cervecero del IPATEC:

https://www.conicet.gov.ar/wp-content/uploads/CyC_Informe_2018.pdf

http://www.ipatec.conicet.gob.ar/

https://www.conicet.gov.ar/cienciaycerveza/

 

Referencia bibliográfica:

Quinn K. Langdon, David Peris, Emily Clare P. Baker, Dana A. “Opulente, Huu-Vang Nguyen, Ursula Bond, Paula Gonçalves, José Paulo Sampaio, Diego Libkind, Chris Todd Hittinger. Fermentation innovation through complex hybridization of wild and domesticated yeasts”. Nature Ecology and Evolution.

DOI: 10.1038/s41559-019-0998-8

 

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