influyen
significativamente en la calidad y el tipo de vino.

El concepto de terruño
o “terroir” está relacionado con la personalidad y calidad de los vinos. El
terruño designa la interacción de varios factores que son los que le van a dar
carácter al vino: el clima, tipo de suelo, variedad de uva e incluso el modo de
cultivo. Así, uvas de la misma variedad cultivadas, vinificadas y envejecidas
con las mismas técnicas en zonas geográficas diferentes producen vinos muy
distintos entre sí. Pero además, cada vez hay más evidencias del papel esencial
que juegan los microorganismos, especialmente las levaduras, en el perfil que
define a un vino concreto. El aroma,
sabor, olor, color y textura de un vino depende de las levaduras autóctonas que
vienen en las uvas desde el viñedo.

El tipo de levaduras es lo específico del terruño.

Estas ideas se las vengo oyendo a mi amigo, colega y
emprendedor David García Yoldi desde
hace varios años. David es el director de LEV2050,
una empresa biotecnológica dedicada a la selección
y producción de levaduras autóctonas. David me convenció cuando me dio a
probar cuatro vinos, obtenidos de uvas del mismo viñedo, pero fermentados con
cuatro levaduras diferentes aisladas del mismo viñedo. El resultado fue
espectacular: el aroma, los sabores, el grado de acidez y de alcohol de los
cuatro vinos eran totalmente distintos, ¡y la única diferencia era el tipo de
levadura empleada! Hacer vinos con levaduras comerciales puede asegurar la
fermentación (la transformación del azúcar en alcohol), pero homogeniza y
unifica los vinos, que pierden personalidad y singularidad. Fermentar el vino
con una selección de sus levaduras autóctonas permite obtener todo un conjunto
de aromas y sabores propios.

La identidad de un vino depende de sus microbios.

Hace unos pocos meses, investigadores de la Universidad de
Auckland (Nueva Zelanda) han publicado en la revista Scientific Reports Nature el artículo que a David y mi nos hubiera gustado escribir hace años. En este
trabajo han empleado 3.900 cepas distintas de levaduras Saccharomyces cerevisiae autóctonas
aisladas de seis regiones vinícolas diferentes de Nueva Zelanda. El análisis
genómico reveló 295 genotipos distintos. Mediante análisis bioinformáticos y
estadísticos seleccionaron seis
levaduras de cada una de esas regiones cuyos genotipos eran representativos.
Con esas levaduras realizaron microvinificaciones empleando jugo de uva blanca esterilizado
de la variedad Sauvignon del 2012. En total realizaron 126 fermentaciones, combinando las distintas levaduras por
triplicado. Una vez obtenidos los vinos, se cuantificó la concentración de 39 compuestos volátiles y de otros
parámetros de calidad y se evaluaron distintos compuestos responsables de
descriptores sensoriales a manzana, frutas dulces, melocotón, miel, flores,
plátano, etc.

La levadura: el mejor amigo del hombre. Sin levadura, la vida sería más dura.

Los resultados demostraban que los tipos y concentraciones
de los metabolitos volátiles producidos por Saccharomyces
cerevisiae dependía del genotipo de la levadura. Además, los distintos
perfiles de los vinos obtenidos dependían de las levaduras empleadas y existía una correlación significativa entre
la región en la que se había aislada la levadura y el perfil de aroma del vino.  Este trabajo es el primer ensayo empírico que
demuestra el potencial microbiano en el concepto de terruño y que los microbios contribuyen de forma
significativa en la identidad regional del “terroir” del vino. Los
microbios explican por qué obtenemos vinos diferentes según terruños
diferentes. Los microbios influyen sobre las viñas y las uvas y provocan
diferencias de aroma y sabor. Este trabajo se ha realizado con levaduras
obtenidas en un año concreto. Queda pendiente estudiar cómo podría afectar
empleando levaduras aisladas de una misma zona pero a lo largo de varios años.

La capacidad de los microbios de influir en la calidad y tipo del vino
es mucho mayor de lo que se estimaba

En España, este tipo de ensayos los realiza LEV2050 que genera bancos de levaduras
autóctonas que permiten aportar personalidad, singularidad y carácter a los
vinos. Se aíslan y seleccionan levaduras de los propios viñedos. Para más
información pincha AQUÍ.

Regional microbial signatures positively correlate with differential wine phenotypes: evidence for a microbial aspect to terroir.
Knight S, y col. Sci Rep. 2015. 5:14233. doi: 10.1038/srep14233.

(O como explicar la
noticia a mi madre de 84 años)

Se ha hecho pública la noticia de que se ha construido el primer cromosoma sintético de un organismos
eucariota. Están todos muy emocionados y dicen que esto es muy importante,
pero mi madre no entiende nada.

¿Qué es un organismo
eucariota?. Según cómo sea las células de un ser vivo, los podemos
clasificar en dos tipos: los procariotas,
que son células muy simples que carecen de núcleo y de orgánulos rodeados de
membrana, al que pertenecen las bacterias; y los eucariotas o células con un núcleo bien diferenciado y mucho más
complejas, al que pertenecen las algas, los hongos, las plantas y los animales.
Tú mismo eres un eucariota formado por millones de células. Otro eucariota muy
sencillo formado por una sola célula es la levadura
del pan, que también se utiliza para fabricar el vino y la cerveza, y que se
llama Saccharomyces cerevisiae. Estos
experimentos del cromosoma sintético los han hecho con esta levadura.

Células de levadura Saccharomyces cerevisiae al micropscopio electrónico de barrido (SEM).

¿Qué es un
cromosoma?. Todas las células tienen en su interior el ADN, que es la molécula donde está escondida en forma de un código “secreto”
de letras la información genética que controla el funcionamiento de la célula.
Es la información que se hereda y que transmitimos a nuestros descendientes.
Esa información está repartida en trocitos de ADN que se denominan genes. En
las células eucariotas, el ADN está en el núcleo. Esas moléculas de ADN son muy
largas y son como una madeja o maraña de hilos que se enrollan y se organizan
en lo que se denomina cromosoma.
Cada ser vivo tiene un número determinado de cromosomas en sus células.
Nuestras células, por ejemplo, tienen 23 cromosomas, y la levadura Saccharomyces cerevisiae tiene un total
de 16 cromosomas.

¿Y en qué consiste el
experimento que han hecho con la levadura?. Pues le han quitado uno de sus
cromosomas y se lo han sustituido por otro
nuevo, que han fabricado artificialmente en el laboratorio. En concreto, de
los 16 cromosomas que tiene la levadura, le
han cambiado el cromosoma nº 3. Esto parece muy fácil, pero han tardado más
de siete años, han colaborado 16 laboratorios y más de 50 estudiantes.

Building the Ultimate Yeast Genome. E. Pennisi. Science 28 March 2014: 1426–1429.

Ese cromosoma
artificial, ¿es igualito al natural, al que ya tenía la levadura?. No, este
nuevo cromosoma artificial que han fabricado en el laboratorio es más pequeñito: si el cromosoma
natural tenía un total de 316.667 letras, el artificial tiene 272.871, cerca de
50.000 cambios!. Le han quitado algunos trocitos que no tienen interés o que
pueden dar problemas (trozos sin información importante o que se pueden “mover”
de un sitio a otro del cromosoma), y además le han añadido otros para que
funcione mejor el cromosoma y para poderlo diferenciar fácilmente del natural.

¿Por qué tanta
emoción, si parece tan sencillo?. Pues porque es la primera vez que se consigue en un organismo eucariota. Los
investigadores no sabían si al cambiarle de cromosoma, la levadura iba a
funcionar igual y parece que sí: la levadura con su nuevo cromosoma fabricado
en el laboratorio crece igualito o muy parecido a la levadura normal. Es decir,
que la levadura tolera bien ese cromosoma artificial. Algo parecido ya lo
habían hecho hace años con una bacteria, con un procariota, pero es más fácil,
solo tienen un cromosoma y mucho más pequeñito. Esta vez ha sido con un
cromosoma mucho más grande y en una célula mucho más compleja, la levadura.

Y esto, ¿para qué
sirve, hijo mío?. (Esta es la pregunta que siempre me hace mi madre!). Si
conseguimos hacerlo con los 16 cromosomas, podemos reinventar o rediseñar una levadura para que produzca lo
que nosotros queramos. Imagínate que hagamos una levadura “sintética” que
produzca más y mejor cerveza, o medicamentos, biocombustibles, nuevos antibióticos,
… las posibilidades son infinitas. En el futuro, podremos hacer una levadura “a la carta”. Además,
podemos manipular completamente su genoma y nos puede ayudar a entender cómo funciona exactamente un
genoma, cómo se controla una célula, algo que todavía hoy en día no somos
capaces de entender.

Algunos periódicos
dicen que esto es vida artificial, ¿es cierto?. Estamos todavía muy lejos
de la vida artificial. Todavía no somos capaces de a partir de elementos
sencillos (carbono, nitrógeno, fósforo, oxígeno, …) sintetizar una célula
completa. Lo que se ha hecho es sintetizar un cromosoma y metérselo a una
célula ya existente. Esto no es crear
vida artificial, aunque sea un gran avance.

¿Y ya está, el
proyecto se acaba aquí?. No, el proyecto pretende crear un genoma completo sintético de la levadura. Se ha denominado
proyecto Sc2.0,  Sc
es por Saccharomyces cerevisiae y
el 2.0 hace referencia a la versión 2 de un nuevo ser vivo. Esto que acaban de publicar ahora es solo el comienzo. De momento han conseguido
sintetizar uno de los 16 cromosomas de la levadura. Otros cuatro están a punto
de completarse, siete se han comenzado a diseñar y con los otros cuatro
restantes todavía ni han comenzado. Es un proyecto muy ambicioso y apasionante
en el que participan grupos de investigación de EE.UU., China, Reino Unido,
Australia, Singapur, Francia y Alemania.

Total Synthesis of a Functional Designer Eukaryotic
Chromosome. Annaluru, N., et al. Science. March 27, 2014

DOI: 10.1126/science.1249252

El término “terroir”
se refiere a la interacción de varios factores que son los que le dan carácter
al vino: el clima, la temperatura, la humedad, la composición del suelo, la variedad
de la uva, incluso la intervención del viticultor. Todos estos factores
influyen directamente sobre la uva y sobre el producto final: el vino. La
identidad del vino, su color y aroma, sus sabores y sensaciones, su
personalidad y calidad son reflejo del ambiente en el que se ha producido, del
“terroir”.

Dentro del concepto de “terroir” se le ha dado poca
importancia a los hongos, levaduras y bacterias que hay en la uva. Investigadores
de la Universidad de California (Davis) acaban de publicar en PNAS un estudio en el que demuestran
que el conjunto de microbios que hay en las uvas (la microbiota) no es algo que
ocurra al azar sino que depende del cultivo, del año de cosecha y del clima. El
tipo de microorganismos que hay en la uva van a afectar a las propiedades del
vino y son, por tanto, parte esencial de ese “terroir”, lo que podríamos
denominar “terroir” microbiano.

La superficie de las uvas está repleta de una gran variedad
de microbios. Desde el viñedo a la botella, las uvas se transforman en vino
debido a la actividad microbiana, que influye en las propiedades organolépticas
(sabor, olor, textura, color, …) del vino, en definitiva en su calidad.

En este estudio tomaron muestras de 273 viñedos de varias
bodegas de la costa californiana (valle de Napa, Sonoma, …) , de distintas
variedades de uva (Cabernet-Sauvignon, Chardonnay, …) y en dos años
distintos. Extrajeron el DNA de las uvas y amplificaron secuencias específicas
para detectar e identificar todas las bacterias y hongos presentes en las uvas.
Los resultados los correlacionaron con distintos factores ambientales.

Los microbios más frecuentes en las uvas fueron los hongos
filamentosos Cladosporium, Botryotinia,
Penicillium, Davidiella; las levaduras Saccharomyces,
Hanseniaspora, Candida; y las bacterias Lactobacillus,
Pseudomonas, Enterobacterias y Bacillus.
Pero la frecuencia y distribución de estos microbios estaba muy influenciada
por el ambiente. Comprobaron que las distintas zonas geográficas tenían diferente
proporción de microbios. Por ejemplo, los microbios asociados a los mostos del
valle de Napa eran distintos a los del valle Central y diferentes a los de la
zona de Sonoma. La variedad de uva también influye, el conjunto de microbios
(sobre todo los hongos) en la uva del tipo Cabernet-Sauvignon era diferente del
de la uva Chardonnay. Hay por tanto un componente genético que puede influir en
la interacción entre el microbio y el huésped, en este caso la uva. Y lo mismo
las condiciones ambientales. Diferentes climas, precipitación, temperaturas,
latitud, influye en la microbiota de la uva. También comprobaron que el patrón
de microbios variaba según el año de recolección, sobre todo las comunidades
bacterianas.

En conclusión, los
microbios que hay en la uva no es algo que ocurra al azar sino que está
condicionado por factores ambientales, geográficos, tipo de uva, clima,
…. y esto ayuda a explicar también las diferentes propiedades de los vinos.
Se pueden desarrollar estrategias para emplear
esa microbiota autóctona propia de cada viñedo para mejorar y personalizar los
vinos. El tipo de levaduras y bacterias juega por tanto un papel activo en
las características y la calidad del vino. Este trabajo demuestra la relación
entre las condiciones ambientales, las comunidades microbianas y la calidad del
vino. Los microbios son por tanto parte esencial del “terroir”. Era lógico, al
fin y al cabo, el vino es un producto de la fermentación microbiana!

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– Cambio climático, avispas, levaduras y vino

– Descubren
los secretos de la rubia: la levadura responsable de la cerveza “lager”

– LEV2050: I+D+i en levaduras
autóctonas

Bokulich, N.A., et al. (2013). Microbial biogeography of wine grapes is conditioned by cultivar, vintage, and climate. PNAS USA PMID: 24277822

¿Qué relación existe entre las levaduras, las avispas y el cambio
climático?

Saccharomyces cerevisiae es uno de los microorganismos más apreciados por la civilización humana. Su
capacidad de fermentar los azúcares a etanol -lo que nos permite la obtención
de bebidas tan saludable como el vino y la cerveza o la fabricación del pan- ha
sido aprovechada por el hombre desde tiempos históricos. Se han descubierto
restos de ADN de Saccharomyces cerevisiae
en jarras del antiguo Egipto y en vasijas chinas de hace más de 3.000 y 6.000
años a.C., respectivamente. Sin  embargo,
sigue siendo objeto de debate cómo se originaron las levaduras y cómo han evolucionado.

Sabemos que las uvas pueden fermentar de manera natural gracias a las
levaduras que tiene en su superficie, levaduras autóctonas no solo del género Saccharomyces sino también de otros
géneros distintos. Sin embargo, las uvas
antes de la maduración están prácticamente libres de levaduras. ¿Cómo
“aparecen” las levaduras antes de la recolección? No está claro cómo Saccharomyces se extiende entre los
distintos ambientes y cómo coloniza las uvas. Las levaduras no se trasmiten por
el aire, necesitan de algún vector para moverse. Se han aislado levaduras de
aves e insectos, por lo que se ha sugerido que las aves migratorias y los insectos
como abejas y avispas podrían contribuir a la transmisión de las levaduras.

Las avispas contribuyen a la transmisión y conservación de

la población de
levaduras, y ayudan a mantener su diversidad.

Un reciente trabajo publicado en PNAS
estudia el papel de las avispas en la ecología y evolución de Saccharomyces cerevisiae. Los autores
intentan responder a dos preguntas claves: ¿son las avispas un posible nicho
ecológico donde la levadura puede completar su ciclo anual y transferirse a la
descendencia?, y ¿pueden las avispas tener una microbiota concreta de levaduras
que pueden transmitir por distintos ambientes?

Para ello, compararon las levaduras aisladas de uvas y de insectos de
distintas zonas de Italia, a lo largo de todo el año, en primavera, verano y
otoño. Del intestino de las avispas aislaron levaduras: la mayoría de los
géneros Candida y Pichia, solo el 4% eran Saccharomyces. Comprobaron que el tipo
de levadura cambiaba según la estación del año: no se aíslan las mismas
levaduras en primavera que en otoño. Además, la población de levaduras de las
avispas era diferente según la región geográfica y el clima. La población de levaduras
de avispas, uvas y de fermentaciones de la misma zona es más parecida que las
cepas aisladas de otros ambientes y localidades geográficas. Los resultados
demuestran que las avispas pueden actuar como un reservorio natural y un vector
de Saccharomyces cerevisiae, por lo
que tienen el potencial de mantener y
promover la biodiversidad de las levaduras e influir en su distribución geográfica.

También realizaron experimentos controlados para comprobar si las avispas
pueden llevar levaduras en su interior durante el periodo de invierno y
pasarlas a la descendencia en la siguiente primavera. Demuestran así que las avispas
pueden pasar las levaduras a su descendencia y a los frutos, pueden mantener la
población de levaduras de una estación a otra, contribuir a su transmisión,
mantener su diversidad ecológica y conservar la población de levaduras.

Por todo ello, cualquier cambio ambiental que afecte a la biodiversidad de
estos insectos puede tener graves consecuencias: supone un riesgo de reducir
también la biodiversidad de levaduras, lo que puede afectar a la industria
vinícola y a la calidad de los productos fermentados.

Si queremos seguir disfrutando de un buen vino, debemos cuidar también el
medio ambiente. Imagínate la sucesión: el cambio climático afecta a las
avispas, cambia y disminuye la diversidad de las levaduras,… y nos quedamos sin
vino! Terrible! Otra razón más para cuidar el medio ambiente.

Stefanini I, et al. (2012). Role of social wasps in Saccharomyces cerevisiae ecology and evolution Proc Natl Acad Sci USA DOI: 10.1073/pnas.1208362109

Imagínate un mundo sin levaduras: no habría pan, ni vino, ni cerveza!. Terrible, una tragedia.

Hay dos tipos principales de cerveza: la de tipo “ale” o de alta fermentación, en la que ésta ocurre en la superficie del tanque por la levadura Saccharomyces cerevisiae, a unas temperaturas entre 12 y 24ºC; y la de tipo “lager” (la rubia) o de baja fermentación, en la que la levadura (en este caso Saccharomyces pastorianus también denominada Saccharomyces carlsbergensis) actúa a más baja temperatura (entre 7 y 13 ºC) y se deposita en el fondo de la cuba. A diferencia de otros tipos de cervezas o del vino, la fermentación de la cerveza rubia ocurre por tanto por la acción de levaduras que resisten el frío y pueden fermentar a bajas temperaturas.

Esta levadura S. pastorianus nunca se ha aislado silvestre en la naturaleza, es una especie híbrida “domesticada” por el hombre, durante cientos de años de fabricación de la cerveza. Pero, ¿de dónde ha salido, cómo se ha originado  esta levadura que permite la fermentación a bajas temperaturas y que viene usándose desde hace más de 500 años?. Un misterio, en parte, hoy ya resuelto.

Se sabe que S. pastorianus es un híbrido creado por la fusión de S. cerevisiae y otra especie de levadura hasta ahora desconocida, resistente a las bajas temperaturas. Ahora unos investigadores han publicado en PNAS el descubrimiento de una nueva especie de levadura, que la han denominado Saccharomyces eubayanus, aislada de un tipo de hayas que crecen en los bosques de la Patagonia, en Argentina. El genoma de esta nueva especie es un 99,5% idéntico a la porción del genoma de S. pastorianus  que no es igual a S. cerevisiae. La hipótesis por tanto es que hace varios cientos de años S. eubayanus se mezcló con S. cerevisiae para formar un híbrido que dio lugar a S. pastorianus, que luego fue seleccionada por el hombre durante el proceso de fabricación de la cerveza.

Lo curioso de todo esto es que hasta el momento nunca se han aislado levaduras silvestres de S. eubayanus en Europa, que es dónde comenzó a fabricarse la cerveza rubia, en los monasterios de la Baviera alemana allá por el siglo XV. Aunque no lo podemos saber, esto sugiere que las primeras levaduras de S. eubayanus podrían haber llegado a Europa desde el continente americano a través del comercio trasatlántico, y una vez aquí se habrían mezclado con  S. cerevisiae para formar el nuevo híbrido S. pastorianus.

Este trabajo muestra cómo la combinación de estudios de ecología microbiana con genómica comparativa permite trazar la historia de la creación de cepas microbianas “domesticadas” por el hombre, y sugiere nuevas vías para mejorar su uso industrial.

Microbe domestication and the identification of the wild genetic stock of lager-brewing yeast. Libkind, D., et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. 108(35):14539-44.

doi: 10.1073/pnas.1105430108