Hace unos 500 años, la hibridación natural accidental de Saccharomyces cerevisiae dió la levadura responsable de la cerveza, el vino y el pan. Hoy en día, la cerveza fría elaborada es una de las bebidas alcohólicas de mayor consumo en el mundo, alimentando a la industria con ventas anuales de más de $ 250 mil millones. Las primeras lagers dependían de la cruz casual de las especies Saccharomyces tan evolutivamente diversas como los humanos y los pollos.
Ahora, gracias a un nuevo método para la fabricación de híbridos entre especies de levadura realizados en laboratorio, los fabricantes de cerveza, vino, biocombustibles y otros productos que dependen de las levaduras pronto tendrá muchas más cepas del microorganismo que trabajar.
El equipo de investigadores del Laboratorio de Microbiología Aplicada y Biotecnología del INIBIOMA lleva adelante proyectos de investigación sobre levaduras nativas y el desarrollo de nuevas tecnologías para su aplicación a los sectores productivos. Este caso de éxito evidencia las potencialidades del sector científico tecnológico argentino para generar procesos de innovación tecnológica de alto impacto social, económico y productivo.
"Podemos lograr híbridos de una en una de las células de mil", señala William Alexander, un investigador asociado de la Universidad de Wisconsin-Madison y autor principal de un artículo que describe el nuevo método de biología sintética especial en la revista de hongos Genética y Biología. Hay cientos de especies conocidas de levaduras y ocupan casi todos los nichos ecológicos imaginables en todo el mundo. Son esenciales para el proceso de fermentación, donde los microbios pueden convertir los azúcares a alcohol y dióxido de carbono. Las levaduras se utilizan ampliamente, no sólo para hacer la cerveza, el vino y el pan, sino también la sidra, el whisky, el queso, el yogur, la salsa de soja y una variedad de otros alimentos y bebidas fermentadas. En la industria, las levaduras se utilizan para producir los biocombustibles y para hacer las enzimas, aromas y pigmentos e incluso fármacos como la insulina humana.
Una habilidad para batir de forma rápida y eficiente a dado nuevas especies de levaduras híbridas, lo que significa que las industrias que dependen de las levaduras tendrán muchos más organismos para experimentar y hacer nuevos sabores, mejorar la producción y producir productos totalmente nuevos, explica Chris Todd Hittinger, profesor de la Universidad de Wisconsin-Madison de la genética y el autor principal del nuevo estudio.
Por ejemplo, el feliz matrimonio de Saccharomyces cerevisiae y su primo lejano Saccharomyces eubayanus, una especie que habita en el árbol agallas en la naturaleza, permite la fermentación en temperatura fría que hace la cerveza lager posible. El nuevo método de hibridación de la levadura utiliza plásmidos, círculos de ADN que se pueden construir en un organismo que confieren una calidad genética. En el laboratorio, los plásmidos se utilizan habitualmente para manipular genes en las células. Los genes en los plásmidos facilitan la hibridación de la levadura mediante la expresión de una proteína de levadura de origen natural que le permite a dos especies distintas de levaduras se puedan aparear.
"Las ventajas de la técnica son la velocidad, la eficiencia y la precisión", dice Hittinger, una autoridad mundial en genética de la levadura y un co-descubridor de la levadura de la Patagonia salvaje que formó el híbrido de la cerveza lager. "Dentro de una semana, se puede generar un gran número de híbridos de cualquir especie que desee, la creación de formas nunca antes vistas."
El nuevo estudio describe cuatro nuevos híbridos, uno de los cuales fue hecho con una cepa de Saccharomyces eubayanus descubierto cerca de Sheboygan. Después Hittinger y sus colegas encontraron el padre de levadura lager en las regiones alpinas de la Patagonia donde crearon el nuevo híbrido y se está probando en una nueva receta para la cerveza en el Departamento de Ciencia de los Alimentos de la UW-Madison.
La nueva técnica también puede ayudar a la industria a superar un cuello de botella creativo, ya que muchas cepas industriales de levaduras son estériles, incapaces de producir esporas.
"Si usted tiene una cepa de cerveza favorita, por ejemplo, debe ser fácilmente capaz de hibridar con una cepa salvaje con este método", dice Hittinger. "Hay un gran potencial para nuevos sabores y combinaciones."
Finalmente, los plásmidos usados para facilitar el proceso de hibridación pueden ser removidos de las nuevas levaduras híbridas, dejando que los genomas de los dos organismos fusionados no muestren cambios.
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