Одомашнивание плесени

Белая плесень, необходимая для создания камамбера и других сыров, появилась в результате искусственного отбора, подобно тому, как в процессе одомашнивания волки превратились в собак. К такому выводу пришла группа французских ученых, опубликовавшая свою работу в журнале Current Biology.

Сыров, для созревания которых необходимо участие определенного вида плесени, не так уж мало. Используемые для этого разновидности плесневых грибов известны под общим названием «благородная плесень». У одних сортов сыра эта плесень сине-зеленоватого цвета и пронизывает всю сырную толщу. Эти сорта часто называют «голубыми сырами». К ним относятся французский рокфор, датский данаблю, испанский кабралес, немецкие баварский голубой сыр и дорблю, английские стилтон и шропширский синий, шведский эделост, норвежский гамалост, болгарский черни вит, итальянская горгонцола, польский рокпол — всего около пяти десятков разновидностей.

Другие сыры покрыты корочкой белой плесени. Среди них более всего знамениты французские бри и камамбер, но существуют также менее известные сорта — например, лангр или куломье. Есть такие сыры и в других странах. К примеру, аналог камамбера, который делают в чешском городе Седльчани, называется гермелин, что значит «горностай», именно из-за белой шубки из покрывающей сыр плесени.

Как правило, в центрах производства таких сыров складываются различные варианты легенд о том, как кто-то забыл надолго о запасенном сыре, поэтому сыр покрылся плесенью, но человек решился попробовать и был поражен необычным вкусом. Плесневые сыры действительно отличает пикантный вкус и, признаем, резковатый запах.

Значительный вклад в научные исследования сырной плесени внес американский миколог и микробиолог Чарльз Том (1872–1956), специалист по плесневым грибам из родов Aspergillus и Penicillium. Более тридцати лет Чарльз Том работал в исследовательском подразделении Министерства сельского хозяйства США, где изучал процесс созревания сыров и влияние микрофлоры сыра на его конечный вкус. В ходе этой работы он в 1906 году выделил и идентифицировал виды Penicillium camemberti и Penicillium roqueforti. Первый из этих видов обеспечивает нас камамбером и другими сортами сыра с белой плесенью, второй отвечает за большинство голубых сыров. Между ними есть еще одно различие: Penicillium camemberti не встречается в дикой природе, он растет только там, где делают сыр, тогда как Penicillium roqueforti можно найти, например, на гниющей древесине.

Исследователи из Университета Париж-Сакле и Университета Бреста посвятили свою работу виду Penicillium camemberti. Они сравнили его геном с геномами близкородственных видов и реконструировали их эволюционные взаимоотношения. Для этого они использовали штаммы грибка с 37 различных сыров из пяти стран, а также штаммы с других пищевых продуктов (колбасы, хлеб) и из непищевых источников. 41 штамм был собран исследователями в природе: на древесине и на стенах пещер. Помимо анализа геномов, ученые поставили ряд лабораторных экспериментов с различными штаммами плесени, проверяя, как она растет на различных средах и в разных условиях, какие вещества продуцирует и как конкурирует с другими видами.

Как оказалось, «диким предком» для сырной плесени выступает вид Penicillium fuscoglaucum (известен также как Penicillium commune), который, по иронии судьбы, в наши дни часто портит сыр. Вид этот был открыт в 1910 году всё тем же Чарльзом Томом, а в 1923 году независимо обнаружен бельгийским специалистом по пенициллам Филибером Бьюржем.

Как оказалось, Penicillium fuscoglaucum дважды становился предком видов плесени, используемых в сыроварении. Сначала от него отделился вид Penicillium biforme. Это серо-зеленая плесень, которая применяется для изготовления некоторых сортов козьего сыра. Значительно позже от предковой линии отделился Penicillium camemberti.

Оба дочерних вида демонстрируют свидетельства «одомашнивания» — отбора по признакам, существенным для производства сыра. Их цвет белее, чем у дикого предка. Они лучше приспособлены к росту на сыре и в условиях погребов и пещер, где обычно происходит созревание сыра. Они эффективнее предотвращают рост грибков-конкурентов. Наконец, подобно ряду других плесневых грибов, эти виды выделяют микотоксин — циклопиазоновую кислоту. Она воздействует и на человека, но только в высоких дозах. Но и у Penicillium biforme, и у Penicillium camemberti выработка этого токсина снижена по сравнению с другими плесневыми грибами, авторы исследования считают это еще одним признаком, возникшим в процессе одомашнивания этих плесеней. Также ученые отмечают, что у линии степень одомашнивания по всем фенотипическим признакам выражена сильнее, чем у Penicillium biforme.

Наглядным свидетельством постепенной эволюции сырных плесеней служит картина «Натюрморт с сыром» 1888 года, находящаяся в музее Суасона. Сыр бри, изображенный на ней, покрыт коркой сине-зеленоватой плесени. Белым грибок Penicillium camemberti, который используется и в бри, стал только на рубеже XX века.

Более того, оказалось, что внутри вида Penicillium camemberti генетически четко выделяются две разновидности, связанные с разными сортами сыров. Одна из них встречается на камамбере, другая — на сырах Rigotte de Condrieu и Saint Marcellin. Они значительно отличаются по многим фенотипическим признакам.

Нынешнее исследование стало уже не первой работой по эволюции сырных плесеней, проведенной под руководством Татьяны Жиро (Tatiana Giraud) из Университета Париж-Сакле. В 2014 году ее лаборатория обнаружила идентичный участок генома у нескольких видов плесеней, включая Penicillium roqueforti. Ученые доказали, что этот участок (он получил название Wallaby) возник в результате горизонтального переноса, что обычное дело для бактерий, но необычно для эукариотических организмов, к каким относятся и грибы. Предположительно, перенос генов произошел благодаря тому, что гифы разных штаммов плесени на одном субстрате срослись.

В 2015 году Татьяна Жиро и ее коллеги продолжили поиск идентичных участков генома у сырных плесеней. Они обследовали десять видов и нашли еще ряд фрагментов, которые, вероятно, появились в результате горизонтального переноса. Так что теперь приходится признать, что для сырных плесеней это явление не столь уж редко. Причиной, по которой плесень стремится обзавестись куском чужого генома, ученые считают приобретение полезных свойств, закрепляемое отбором.  Как отметили исследователи, в двух самых крупных из этих фрагментов (Wallaby и CheesyTer), находятся важные для конкурентоспособности организма гены, связанные с переработкой лактозы и выделением фунгицидов.

Обсудите с коллегами

18:00

Дневник стоика. 366 вопросов к себе

14:00

Озеленение тюрем снижает уровень насилия среди заключенных

12:00

Пострадавшим при разливе нефти морским черепахам помогает майонез

10:00

В Великобритании выпущены монеты с животными юрского периода

25.02

Разделенный город. Забвение в памяти Афин

25.02

Чернобровая кустарница: встреча через 180 лет

В Великобритании прочитан геном штамма плесени, из которого Александр Флеминг впервые выделил пенициллин В Великобритании прочитан геном штамма плесени, из которого Александр Флеминг впервые выделил пенициллин Плесень в космосе способна выживать при огромных дозах радиации Плесень в космосе способна выживать при огромных дозах радиации
В Великобритании прочитан геном штамма плесени, из которого Александр Флеминг впервые выделил пенициллин