Одомашнивание скота и растений стало важным этапом в расселении человеческих популяций в период неолита, поскольку они перешли от образа жизни охотников-собирателей к модели существования, основанной на животноводстве и сельском хозяйстве. Из-за микроскопических размеров и фактического отсутствия ископаемых микроорганизмов их одомашнивание доказать сложнее, чем одомашнивание флоры и фауны. Хотя несколько исследований уже продемонстрировали это в случае дрожжей (микроскопических одноклеточных грибов с ядрами), случай бактерий (микроорганизмов, которые в основном одноклеточные и не имеют ядер) еще предстоит прояснить.
Об этом идет речь в работе ученого из Университета Лозанны (фр. Université de Lausanne, UNIL) Винсента Сомервилля, бывшего аспиранта в команде Филиппа Энгеля на кафедре фундаментальной микробиологии (DFM) на факультете биологии и медицины в UNIL.
Результаты его последнего исследования, проведенного под совместным руководством Флорана Мазеля и в сотрудничестве со швейцарским научно-исследовательским центром Agroscope, были опубликованы в журнале Nature Communications.
Одомашнивание заключается в искусственном отборе - поколение за поколением - вариантов дикого вида, которые развили интересные характеристики для сельского хозяйства или животноводства , такие как питательные качества растений или размер и покладистость животных. Поскольку население Земли росло на протяжении всей истории, а спрос на продовольствие увеличивался, требовались решения для долгосрочного хранения.
«То же самое происходит и с ферментацией, которая преобразует сахара в кислоты, защищает от размножения нежелательных микробов и, следовательно, позволяет дольше сохранять пищу», - объясняет Филипп Энгель, соруководитель исследования.
Эта технология, которая насчитывает несколько тысяч лет, использует микроорганизмы, такие как дрожжи, для производства пива или вина, или бактерии для производства сыра. Первые косвенные археологические свидетельства ферментации молока датируются примерно 10 000 лет назад, периодом неолита.
Благодаря сотрудничеству с Agroscope, швейцарским центром компетенций в области агрономических и пищевых исследований, группа из Лозанны получила доступ к коллекции штаммов бактерий, используемых при производстве трех различных швейцарских сыров: Грюйер, Эмменталь и Сбринц, и хранящихся в течение 50 лет.
Ученый засевает молоко «сырными заквасками», чтобы инициировать ферментацию в мини-сыры. Автор: Жером Бенедитти, UNIL.
«Эти культуры, также называемые «сырными заквасками», были частично реактивированы для создания своего рода лабораторных мини-сыров, - объясняет Сомервилл, первый автор статьи. - Затем мы проанализировали эволюцию генетических и фенотипических характеристик этой коллекции с течением времени, чтобы выявить маркеры, указывающие на одомашнивание. Наблюдая за более чем 100 бактериальными изолятами и почти 1000 образцами, ученые обнаружили соответственно низкое генетическое разнообразие и высокую стабильность признаков, характерных для процесса сохранения пищевых продуктов (например, подкисления) за этот полувековой период. Это показатели древней или даже очень древней адаптации, которая путем экстраполяции соответствует появлению первых ферментированных молочных продуктов».
«Временное соответствие между датировкой микроорганизмов и археологической историей этой ферментированной пищи оказалось весьма неожиданным», - с энтузиазмом отмечает исследователь Мазель.
Другими словами, можно проследить историю одомашнивания бактерий из швейцарских сыров. В будущем сыры из разных частей света можно будет сравнить, чтобы обобщить исследование. Кроме того, многообещающими выглядят исследования по одомашниванию бактериальных сообществ, используемых для инициирования ферментации других продуктов, таких как кефир.
«Более глубокое понимание процесса одомашнивания бактерий позволит нам оптимизировать характеристики этой микробиоты, улучшить использование этого процесса и сделать его более устойчивым методом хранения продуктов питания», - заключил Мазель.
Источник: UNIL.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.