Makanan-makanan ini semua tergantung pada mikroorganisme karena rasanya yang khas. foto margouillat / Shutterstock.com

Sulit membayangkan meja liburan tanpa roti, daging, sayur-sayuran, anggur, bir, atau papan keju Prancis untuk mereka yang memiliki selera yang lebih berani. Menikmati hidangan lezat ini bersama keluarga dan teman adalah bagian dari apa yang membuat liburan sangat menyenangkan.

Makanan dan minuman ini adalah milik domestikasi beberapa hewan, tanaman, dan mikroba yang berbeda. Domestikasi tanaman dan hewan telah dipelajari dengan baik, karena dianggap telah perubahan paling penting dalam sejarah manusia baru-baru ini.

Namun, para ilmuwan kurang tahu tentang domestikasi mikroba, dan sebagai akibatnya, masyarakat gagal menghargai kontribusi penting mereka terhadap makanan dan minuman yang kita nikmati sepanjang tahun.

Saya seorang ahli biologi evolusi yang mempelajari jamur, sekelompok mikroba yang domestikasi telah memberi kita banyak produk enak. Saya sudah lama terpesona oleh dua pertanyaan: Apa saja perubahan genetik yang menyebabkan domestikasi mereka? Dan bagaimana di Bumi nenek moyang kita mengetahui cara menjinakkan mereka?

Penasaran juga? Studi terbaru menjelaskan pertanyaan-pertanyaan ini, jadi ambil beberapa keju Camembert dan bir, dan terus membaca.

Terima kasih banyak variasi mikroba, termasuk jamur, untuk bermacam-macam keju internasional. Umomos / Shutterstock.com

Hibrida dalam bir Anda

Sejauh menyangkut domestikasi, sulit untuk mengasah ragi bir. Landasan industri pembuatan roti, pembuatan bir dan pembuatan anggur, ragi bir memiliki kemampuan luar biasa untuk mengubah gula dari buah-buahan dan biji-bijian menjadi alkohol. Bagaimana ragi bir mengembangkan fleksibilitas ini?

Dengan menemukan spesies ragi baru dan mengurutkan genomnya, para ilmuwan tahu bahwa beberapa ragi yang digunakan dalam pembuatan bir adalah hibrida; yaitu, mereka adalah keturunan dari perkawinan serikat individu individu dari dua spesies ragi yang berbeda. Hibrida cenderung menyerupai kedua spesies induk - pikirkan wholpin (paus-lumba-lumba) atau liger (singa-harimau).

Sel-sel dari ragi pembuat bir yang perkasa, landasan industri pembuatan bir, pembuatan bir dan pembuatan anggur. wikipedia

Misalnya, bir bir lager adalah hibrida dari dua spesies yang terkait erat: ragi pembuat bir Saccharomyces cerevisiae dan Saccharomyces eubayanus. Saccharomyces cerevisiae menghasilkan bir yang enak, seperti bir putih Inggris, tetapi tumbuh lebih baik pada suhu yang lebih hangat. Sebaliknya, Saccharomyces eubayanus tumbuh lebih baik di udara dingin tetapi menghasilkan senyawa yang menodai rasa bir. Lager hybrid ragi menggabungkan yang terbaik dari keduanya - rasa yang baik dari Saccharomyces cerevisiae dan pertumbuhan pada suhu yang lebih dingin, terima kasih Saccharomyces eubayanus. Ini membuat hibrida ini cocok untuk menyeduh bir di musim dingin di Eropa, tempat bir diciptakan.

Para peneliti juga menemukan hibrida alami dari persatuan lainnya Saccharomyces jenis. Apa yang masih belum diketahui adalah apakah hibridisasi adalah norma atau pengecualian dalam ragi yang digunakan manusia untuk membuat minuman fermentasi selama ribuan tahun.

Untuk menjawab pertanyaan ini, sebuah tim yang dipimpin oleh mahasiswa pascasarjana Quinn Langdon di University of Wisconsin dan tim lain yang dipimpin oleh rekan postdoctoral Brigida Gallone di Universitas Ghent dan Leuven di Belgia memeriksa genom dari ratusan ragi yang terlibat dalam pembuatan bir dan pembuatan anggur. Intinya? Aturan hibrida.

Sebagai contoh, seperempat dari ragi yang dikumpulkan dari lingkungan industri, termasuk produsen bir dan anggur, adalah hibrida.

Hebatnya, beberapa hibrida melacak asal mereka tiga atau empat spesies induk yang berbeda. Mengapa semua hibridisasi ini ?, Anda mungkin bertanya. Sama seperti hybrid lager, hibrida yang baru ditemukan ini berbeda dalam hal apa yang mereka suka makan dan seberapa cepat mereka tumbuh. Preferensi ini, yang berasal dari hibridisasi, mempengaruhi tidak hanya bagaimana orang menggunakannya dalam pembuatan bir tetapi juga profil rasa dari brews yang dihasilkan.

Berbagai macam gaya dan rasa bir ini berasal dari ragi bir dan kesukaan mereka akan hibridisasi. Brent Hofacker / Shutterstock.com

Mutan di keju Anda

Membandingkan genom jamur jinak dengan kerabat liar mereka membantu para ilmuwan memahami perubahan genetik yang memunculkan beberapa makanan dan minuman favorit. Tetapi bagaimana nenek moyang kita memelihara jamur liar ini? Tak satu pun dari kami ada di sana untuk menyaksikan bagaimana semuanya dimulai. Untuk memecahkan misteri ini, para ilmuwan sedang bereksperimen dengan jamur liar untuk melihat apakah mereka dapat berevolusi menjadi organisme yang mirip dengan yang kita gunakan untuk membuat makanan kita hari ini.

Benjamin Wolfe, seorang ahli mikrobiologi di Universitas Tufts, dan timnya menjawab pertanyaan ini dengan bersikap liar Penicillium cetakan dan menumbuhkan sampel selama satu bulan di labnya pada zat yang termasuk keju. Itu mungkin terdengar seperti periode singkat bagi orang-orang, tetapi itu adalah salah satu yang mencakup banyak generasi untuk jamur.

Jamur liar sangat erat kaitannya dengan strain jamur yang digunakan oleh industri keju dalam pembuatan keju Camembert, tetapi terlihat sangat berbeda dari mereka. Sebagai contoh, galur liar berwarna hijau dan berbau, lebih baik berjamur dibandingkan dengan galur industri putih dan tidak berbau.

Koloni cetakan Penicillium diisolasi dari keju biru. Koloni putih adalah versi domestik dari cetakan liar. Benjamin Wolfe, CC BY-SA

Bagi Wolfe, pertanyaan besarnya adalah apakah ia dapat menciptakan kembali secara eksperimental, dan sampai sejauh mana, proses domestikasi. Seperti apa bentuk dan bau alang-alang setelah pertumbuhan keju selama sebulan? Hebatnya, apa yang dia dan timnya temukan adalah bahwa, pada akhir percobaan, galur liar tampak jauh lebih mirip dengan galur industri yang diketahui daripada leluhur liar mereka. Sebagai contoh, warnanya putih dan baunya tidak begitu berjamur.

Jamur menghabiskan banyak pigmen penghasil energi dan senyawa pedas yang memungkinkan mereka untuk bersaing dan mempertahankan diri. Hidup nyaman dengan diet keju dan aman dari pemangsa berarti kehilangan kemampuan untuk menghasilkan, katakanlah, pigmen sebenarnya bisa menguntungkan. Itu karena energi yang disimpan malah bisa dihabiskan untuk pertumbuhan koloni jamur.

Tetapi bagaimana strain liar berubah menjadi versi domestik? Apakah itu bermutasi? Dengan mengurutkan genom leluhur liar dan keturunan yang dijinakkan, dan mengukur aktivitas gen sambil tumbuh pada keju, tim Wolfe menemukan bahwa perubahan ini tidak terjadi melalui mutasi pada genom organisme. Sebaliknya, mereka kemungkinan besar terjadi perubahan kimia yang memodifikasi aktivitas gen tertentu tetapi tidak benar-benar mengubah kode genetik. Seperti yang disebut modifikasi epigenetik dapat terjadi jauh lebih cepat daripada mutasi. Jalan menuju domestikasi tampaknya lebih cepat daripada yang diperkirakan sebelumnya, yang mungkin akan mendorong pembuat keju petualang untuk mulai bereksperimen dengan menjinakkan jamur liar untuk rasa baru.

Sementara Anda menikmati makanan dan minuman favorit Anda di musim liburan ini, jangan pikirkan jamur mikroskopis ini, bagaimana mereka mengembangkan kekuatan mereka yang luar biasa dan betapa lebih hambarnya dunia kita tanpa mereka.

tentang Penulis

Antonis Rokas, Ketua Cornelius Vanderbilt dalam Ilmu Biologi dan Profesor Ilmu Biologi dan Informatika Biomedis, Vanderbilt University

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

books_science