Група биолози от Калифорнийския университет в Бъркли е успяла да създаде щамове бирена мая които не само ферментират това, но и осигуряват вкуса, осигурен от хмела.
И каква е необходимостта да се прави без хмел? Днес не можем да си представим бира без характерния вкус на това растение от семейство Cannabaceae (да, същото като марихуаната), но неговото производство представлява проблем.
Според Чарлз Денби, Съавтор на изследването, публикувано тази седмица в списание Nature Communications, отглеждащият хмел използва много вода: една пинта занаятчийска бира може да изисква 50 пинта вода просто за отглеждане на хмел. Да не говорим за торовете и енергията, необходими за транспортиране на реколтата, която само расте много специфични географски ширини. Всички тези разходи могат да бъдат избегнати с помощта на тази специална мая.
Изобретението може да бъде много полезно и за пивоварите. Първо, защото хмелът е скъп; второ, защото би позволило допълнително стандартизира производството: Етеричните масла от хмел, отговорни за придаването на вкус на бирата, варират значително от година на година и дори между различните парцели. Използването на стандартизирана мая би позволило да се унифицира вкуса на бирата.
Добродетелите на генното редактиране
Модифицираните щамове на дрожди бяха променени с използване CRISPR-Cas9, прост и евтин инструмент за редактиране на гени, изобретен в собствения университет на Бъркли. Учените вмъкват четири нови гена плюс промоторите, които ги регулират, в индустриална бирена мая. Два от гените -линалоол синтаза и гераниол синтаза- кодират ензими, които произвеждат ароматични компоненти, общи за много растения. В този случай гените идват съответно от мента и босилек. Гените от други растения, които също имаха линалоол синтаза, като маслини и ягоди, не бяха толкова лесни за използване.
Въпреки че днес хмелът е тясно свързан с производството на бира, трябва да се помни, че от векове напитката се прави с други растения. Докато не беше открито, че хмелът беше идеалното растение за ароматизиране на бира, Около 11 век напитката се приготвя с много други билки, като розмарин, мирта, кориандър или бял равнец.
Другите два използвани гена са от мая, и целта му беше да засили производството на молекулите-прекурсори, необходими за производството на линалоол и гераниол, ароматичните компоненти на хмела.
Всички тези генетични компоненти - генът Cas9, четири гена за дрожди и гените и промоторите на мента и босилек - бяха вмъкнати в дрождите на мъничко кръгова плазмидна ДНК. Дрождните клетки трансформират Cas9 гена в Cas9 протеини, които разрязват ДНК на дрожди в определени точки. След това ензимите за възстановяване на дрожди се снаждат в четирите гена и техните промотори.
Изследователите са използвали софтуер, създаден от тях самите, за да постигнат правилната комбинация от линалоол и гераниол, необходима за емулиране на характерния вкус на бирите, произведени от Пивоварна компания от Сиера Невада. След като направиха занаятчийска бира, използвайки генетично модифицирани дрожди - и използвайки хмел само в началните етапи на нейното производство, в производството на мъст, за да получат горчивината й без вкуса й - те помолиха група от 27 служители на компанията да опитат нова бира в a сляпа дегустация. Работниците твърдяха, че модифицираната бира има дори по-голям вкус на хмел от оригинала.
Първата стъпка от амбициозен проект
Въпреки че първият му експеримент е бил успешен, остава много за тази модифицирана мая търговски жизнеспособна.
Сега учените се фокусират върху изучаването на търговска бирена мая. За разлика от дрождите, използвани в изследователски лаборатории, които имат един набор от хромозоми, бирената мая има четири комплекта хромозоми. Това затруднява цялата операция, тъй като четирите гена плюс техните промотори трябва да бъдат добавени към всеки набор от хромозоми, в противен случай щамът не е стабилен и с разпространението на дрождите загубите добавените гени.
Групата изучава също как да регулира необходимите количества линалоол и гераниол, които имитират вкуса на бирата и да ги произвеждат в големи количества: не си струва с епруветка, Необходими са 40-литрови котли, ако искате да направите бира, която е икономически изгодна.