#FEMSmicroBlog: Alla ricerca del genitore mancante del lievito lager in Europa

07-12-2022

La produzione di birra esiste da centinaia di anni e le birre lager sono diventate popolari in Europa circa 500 anni fa. La fermentazione della birra lager richiede il ceppo di lievito lager Saccharomyces pastorianus, che è un ibrido del ben caratterizzato Saccharomyces cerevisiae e del meno noto Saccharomyces eubayanus. Il S. eubayanus è stato isolato per la prima volta in Sud America nel 2011 e da allora è stato trovato anche in Asia, Nord America e Nuova Zelanda, ma mai in Europa. Ciò ha creato un enigma: S. pastorianus è nato in Europa, ma non c’erano prove che uno dei suoi genitori fosse mai stato in Europa!  Ora, lo studio “Identification of European isolates of the lager yeast parent Saccharomyces eubayanus” in FEMS Yeast Research ha isolato due ceppi parentali a Dublino, in Irlanda, e ha ridotto il divario geografico. #FascinatingMicrobes

***Scarica il COMUNICATO STAMPA a questo link***

***To the original English version: #FEMSmicroBlog: Searching for the missing parent of the lager yeast in Europe***

Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces eubayanus – genitori del lievito utilizzato per la birra lager

Quando nel medioevo i monaci della Baviera tedesca iniziarono a produrre birre lager, probabilmente non pensavano che 500 anni dopo ci saremmo ancora meravigliati del loro prodotto di fermentazione. Non solo le birre lager sono le più vendute al mondo, ma la fermentazione bavarese delle lager ha portato alla nascita di un nuovo lievito ibrido.

Per migliaia di anni, e ancora oggi, lo S. cerevisiae è stato utilizzato per la produzione di birra chiara. Tuttavia, nel XV e XVI secolo, legislazioni come il famoso Reinheitsgebot bavarese del 1516 limitavano la produzione di birra ai più freddi mesi invernali e incoraggiavano la fermentazione di fondo.

Gli scienziati concordano sul fatto che in uno di questi birrifici il Saccharomyces cerevisiae si sia accoppiato con un’altra specie di lievito, dando vita all’ibrido Saccharomyces pastorianus. Questa progenie di lievito tollerante al freddo divenne il fermentatore prediletto delle birre lager. Per molti anni gli scienziati hanno cercato il suo secondo genitore.

Nel 2011, Saccharomyces eubayanus è stato isolato nelle Ande Patagoniche in Sud America e sembrava essere il secondo genitore di Saccharomyces pastorianus. Negli anni successivi sono stati trovati altri isolati in Cina, Tibet, Nuova Zelanda e Nord America.

Il Saccharomyces pastorianus ha avuto origine molto probabilmente in un birrificio bavarese. È sorta quindi la domanda: Perché nessuno aveva ancora trovato Saccharomyces eubayanus in Europa?

Il lievito lager Saccharomyces pastorianus è nato come ibrido in Germania nel XV secolo, quindi entrambe le popolazioni parentali dovevano trovarsi in Europa in quel periodo’’ John Morrissey, caporedattore di FEMS Yeast Research

Lo studio Identification of European isolates of the lager yeast parent Saccharomyces eubayanus(“Identificazione di isolati europei del genitore del lievito lager Saccharomyces eubayanus”), pubblicato su FEMS Yeast Research, ha ora isolato due ceppi di Saccharomyces eubayanus a Dublino, in Irlanda. È interessante notare che la scoperta è avvenuta nell’ambito di un programma di ricerca per studenti dell’University College di Dublino, che hanno trovato i ceppi di Saccharomyces eubayanus in un’area boschiva del campus universitario durante una spedizione annuale di “caccia al lievito”.

 

Il Saccharomyces eubayanus irlandese non è il parente più prossimo al genitore del lievito da birra.

Come previsto per S. eubayanus, gli isolati crescono a temperature più basse. Ma i nuovi ceppi hanno anche dato vita a nuovi misteri. Per esempio, S. pastorianus è in grado di trasportare e consumare glucosio, maltosio e maltotriosio, con trasportatori specifici per ogni zucchero. Poiché S. cerevisiae non contiene un gene funzionale per il trasportatore del maltotriosio, si è ipotizzato che il gene per il trasportatore del maltotriosio dovesse provenire da S. eubayanus. Tuttavia, l’isolato irlandese di S. eubayanus non contiene alcun gene per il trasportatore del maltotriosio.

Inoltre, lo studio mostra che l’isolato irlandese cresce poco sul maltosio. Questi due risultati indicano che è improbabile che l’isolato irlandese sia il genitore diretto del moderno lievito per lager.

Lo studio analizza anche le relazioni evolutive degli isolati di Saccharomyces eubayanus. Sulla base di studi precedenti, S. eubayanus può essere suddiviso in una serie di cladi distinti, con la maggiore  diversità riscontrata in Sud America.

Phylogeny of Irist Saccharomyces eubayanus isolates.
Phylogeny of Irish Saccharomyces eubayanus isolates. From Bergin et al. (2022).

I nuovi isolati irlandesi appartengono al clade olartico, che contiene anche isolati provenienti dall’Asia e dal Nord America, ma non dalla Patagonia. Sulla base dell’analisi della parte del genoma di S. pastorianus che deriva da S. eubayanus, si ritiene che anche il capostipite del moderno lievito per lager provenga dal clade olarctico.

È interessante notare che, sebbene provengano dallo stesso clade, gli isolati del Tibet sono più simili a S. pastorianus rispetto agli isolati irlandesi recentemente identificati. Ciò suggerisce che gli isolati irlandesi non sono i genitori diretti del moderno lievito lager.

Quindi, se da un lato il nuovo studio dimostra l’esistenza di una popolazione europea di S. eubayanus, dall’altro porta a chiedersi se il ceppo madre Saccharomyces eubayanus esista ancora in Europa o se si sia estinto e quindi viva solo attraverso la sua progenie, Saccharomyces pastorianus.

Nonostante gli impressionanti progressi a livello molecolare, cellulare ed evolutivo, la nostra comprensione dell’ecologia del lievito è ancora rudimentale.’’ José Paulo Sampaio, autore di“Saccharomyces eubayanus – a tale of endless mysteries

Ulteriori possibilità sono che si sia verificato più di un evento di ibridazione o che si siano verificate diverse mutazioni adattative nel ceppo originale di Saccharomyces pastorianus. Sebbene i misteri legati al Saccharomyces eubayanus debbano ancora essere svelati, questo studio ci ha portato un passo più vicino alle origini della fermentazione della birra lager.

Translated into Italian by Madalina-Maria Vita from the FEMS Volunteer Translation Team

About the author of this blog

headshot of Dr Sarah Wettstadt: science writer and science communicatorDr Sarah Wettstadt is a microbiologist-turned science writer and communicator writing for professional associations and life science organisations. She publishes the blog BacterialWorld to share the beauty of microbes and bacteria, is a content writer for QIAGEN and blog commissioner for the #FEMSmicroBlog. Her overall vision is to empower through learning, which is why she founded SciComm Society to coach scientists in science communication. To spark interest in science at a younger age, Sarah coordinates workshops in schools for Native Scientist in Alicante. Previous to her science communication career, she did a PhD at Imperial College London, UK, and a postdoc at the CSIC in Granada, Spain. In her non-science time, Sarah enjoys the sunny beaches in Spain playing beach volleyball or travels the world.

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