Случайное открытие навело ученых из Биологического департамента Университета Тафтса (США) на мысль о том, что штаммы полезных бактерий и грибов, уже давно используемых человеком для ферментации продуктов, могли зародиться сами в результате естественной эволюции их «диких» предков. Результаты своей работы они изложили в журнале mBio.
Ферментированные продукты, например, творог, сыр, кефир, квашеная капуста, под воздействием различных видов бактерий приобретают новые вкусовые качества и полезные свойства. Такая еда обладает длительными сроками хранения, восстанавливает микрофлору кишечника, улучшает течение обменных процессов и пищеварение, повышает иммунитет. Необходимым является этап ферментации и при производстве многих алкогольных напитков — пива, вина, саке.
Суть процесса ферментации заключается в том, что в продукты на стадии их приготовления добавляют специальные микробные культуры, используемые в качестве закваски. Виды этих полезных бактерий хорошо известны и детально изучены. В природе в «диком» виде они не встречаются. Одни из них были выведены в лабораториях сравнительно недавно, другие используются человеком с незапамятных времен. И откуда они произошли, остается загадкой. При этом практически у каждой полезной культуры есть «дикие» собратья, часто токсичные.
В частности у гриба Aspergillus oryzae, который используется в производстве соевого соуса, мисо и саке, есть высокотоксичный «дикий» аналог Aspergillus flavus. А предполагаемым предком Penicillium camemberti, используемого по всему миру для производства знаменитых сыров с плесенью, является Penicillium commune или другие близкородственные виды Penicillium — плесневые грибы, которые при случайном попадании в сыр продуцируют токсины и негативно влияют на качество продукта.
Изучая в лаборатории Penicillium commune — токсичный плесневый гриб, вызывающий порчу продуктов, — авторы статьи случайно стали свидетелем того, как за несколько недель этот вредный гриб эволюционировал настолько, что стал во всем похож на Penicillium camemberti, придающий благородную плесень элитным сортам сыра. «Дикий» плесневый гриб переродился настолько, что перестал выделять токсины, цвет его сменился с голубого на белый, а затхлый запах «сырого подвала» — на аромат свежей травы.
Чтобы изучить произошедшую эволюцию в режиме реального времени, ученые собрали образцы «дикой» плесени P. commune со стен подвала, в котором хранился сыр, и поместили их в блюдца с творогом. Причем, в одни блюда был помещен только чистый P. сommune, а в других присутствовали и конкурирующие виды грибов.
Через неделю и в тех, и в других блюдцах развилась голубая вонючая плесень. А вот потом картина начала меняться. В блюдцах, где «дикая» плесень присутствовала одна, она начала постепенно перерождаться в своего благородного собрата. Через три-четыре недели уже до 40 процентов всей плесени в этих блюдцах побелело и уже больше походило на P. сamemberti.
Проведенный геномный анализ не выявил никаких мутаций, которые могли бы отвечать за подобную эволюцию. Ученые объясняют быструю эволюцию «дикой» плесени в монокультурных блюдцах отсутствием конкуренции и доступностью питательных веществ.
Возможно, что и другие «одомашненные» микробные штаммы, впоследствии использованные людьми в производстве ферментированных продуктов, изначально возникли в результате самопроизвольной эволюции их «диких» предков, попавших в исключительно благоприятную для развития среду.
