Las huellas genéticas de la levadura de cerveza lager sirven para entender la evolución humana

Hace más de una década, el hallazgo de la levadura Saccharomyces eubayanus en la Patagonia (Argentina) permitió cerrar el debate sobre el origen de las levaduras tolerantes al frío y responsables de la fermentación de la cerveza lager, gracias a la hibridación de algunas de sus cepas. Desde entonces, el estudio del padre salvaje de las levaduras híbridas ha ido desvelando una historia natural compleja.

Los resultados han permitido realizar una modelización geográfica de dónde podría encontrarse Saccharomyces eubayanus

Para explorar la diversidad, variabilidad genética y distribución de esta especie, un equipo internacional de científicos, con participación del Instituto de Agroquímica y Tecnología de los Alimentos (IATA-CSIC), ha secuenciado ahora el mayor número de cepas, un total de 200, la colección más grande hasta la fecha.

Los resultados, publicados en la revista PLoS Genetics, han permitido realizar una modelización geográfica de dónde podría encontrarse Saccharomyces eubayanus, que demuestra tener una amplia distribución alrededor del mundo, así como una gran diversidad de seis subpoblaciones, la mayoría procedentes de América del Sur.

“Las subpoblaciones muestran ciertas asociaciones a nivel ecológico, como por ejemplo, algunas subpoblaciones solo se encuentran en una región, o asociada con una especie de planta”, dice a SINC David Peris, exinvestigador postdoctoral Marie Curie en el IATA, ahora en la Universidad de Oslo.

La secuenciación del genoma de este microorganismo también muestra que entre las poblaciones se ha producido un intercambio genético formando cepas mosaico. “Esto  parece haberles permitido colonizar nuevos territorios, sobretodo en América del Norte, que contiene el mayor número de cepas mosaicos, 26”, añade Peris.

Sin embargo, aunque la levadura nunca se ha encontrado en Europa –a pesar de que existen multitud de híbridos implicados en la producción de cerveza lager de origen europeo–, el trabajo permite predecir qué regiones del globo serían climáticamente adecuadas para la levadura.

“Nuestros modelos indican que en Europa hay regiones, como en el norte de España (Galicia, Asturias, Cantabria, País Vasco, Navarra y alguna región de Aragón), donde S. eubayanus podría ser encontrada”, recalca el investigador.

Hongo 'Cyttaria harioti' donde crece la levadura 'Saccharomyces eubayanus'. / Wikipedia

Un organismo modelo para entender procesos evolutivos

El aislamiento del genoma de este microorganismo en ambientes naturales se lleva realizando desde hace 10 años gracias a una combinación de ciencia ciudadana, un programa de formación de estudiantes de grado, el WILD Yeast, y el conocimiento científico de investigadores de EE UU., liderado por la doctora Quinn Langdon y el doctor Chris Todd Hittinger de la Universidad de Wisconsin-Madison, en colaboración con científicos de Argentina.

Su implicación en eventos de hibridación como el que dio lugar a los híbridos lager sirve para entender otros organismos, como la especie humana

El trabajo de estos científicos está logrando convertir a Saccharomyces eubayanus en un organismo modelo y entender así no solo el proceso de evolución, sino también de domesticación. Además, su implicación en eventos de hibridación como el que dio lugar a los híbridos lager sirve a los investigadores para entender otros organismos, como la especie humana.

“Los procesos que han ocurrido en humanos modernos (Homo sapiens), como la presencia de partes del genoma que pertenecen a neandertales o denisovanos, suceden también en microorganismos como S. eubayanus y que nos permite entender cómo influyen estos eventos en la evolución y adaptación”, revela Peris.

Sobre la domesticación, el trabajo ha detectado la presencia de ciertas regiones del genoma que provienen de Saccharomyces uvarum, una especie ‘hermana’ de interés industrial porque se ha aislado de producciones de sidra, o formando híbridos con S. cerevisiae (también conocida como levadura panadera) para la producción de vino.

El conocimiento de Saccharomyces eubayanus permitirá además diseñar mejores protocolos de mejora genética en organismos industriales. “La cantidad de nuevas cepas de S. eubayanus pone a disposición de cerveceros y de otros procesos industriales, nuevas cepas que pueden dar nuevas propiedades (aromas, velocidad de fermentación, capacidad de resistencia de estrés), a los procesos que ya se llevan en marcha”, concluye el científico español.

Referencia:

Quinn Langdon et al. “Genomic diversity and global distribution of Saccharomyces eubayanus, the wild ancestor of hybrid lager-brewing yeasts” PLoS Genetics 16 de abril de 2020 https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008680