Профессор молекулярной биологии Тартуского университета Тийна Тамм отмечает, что, в отличие от проблем, связанных с такими инвазивными видами животных как американская норка или круглый бычок, происходящее с дрожжами получает гораздо меньше внимания. Однако утрата местного разнообразия и здесь имеет свою цену. "Уже много примеров из животного мира, когда мы привозим новый вид, который успешно адаптируется и начинает вытеснять эндемичные, нарушая природный баланс. Мы должны думать об этом и в случае невидимого глазу мира и стараться использовать как можно больше местных видов дрожжей", — объясняет профессор.  

Ситуация становится все более критической. Давно прошли времена, когда люди использовали только разные штаммы пекарских дрожжей для выпечки хлеба, приготовления пива или вина. В современной биотехнологии дрожжи играют ключевую роль, например, в производстве химикатов, заменяющих нефтехимические продукты, биотоплива, лекарств, а также превращении биоотходов в полезные вещества.  

Как и в случае с породами лошадей, разные виды и штаммы дрожжей лучше подходят для различных процессов: от поднятия теста до удаления тяжелых металлов из окружающей среды или защиты растений. Однако, как отметила Тамм, не стоит, например, завозить дрожжи из Италии и рассыпать их по Эстонии. Это может привести к исчезновению местных полезных видов еще до того, как они будут обнаружены.  

В своей недавней работе Тамм с коллегами описывает подход, который позволяет эффективнее картировать локальное разнообразие дрожжей. Ключевую роль здесь играют их гены. Поскольку грибы невидимы невооруженным глазом и даже под микроскопом практически неразличимы, анализ ДНК остается основным инструментом для определения видов.  

Первым шагом является выделение генетического материала из клеток дрожжей. "Для этого есть множество методов, от самых простых до сложных, выбор которых зависит от дальнейшей цели использования ДНК, — объясняет профессор. Как правило, чем более чистую ДНК хотят получить, тем больше усилий и средств потребуется.

"В центре нашего метода не получение чистой ДНК, а достаточное для анализа количество, чтобы выделить конкретные последовательности", — добавляет Тамм. Эти последовательности находятся в участках генома, которые менялись очень мало на протяжении эволюции. Если различия всё же есть, можно с высокой вероятностью говорить о разных видах. Сравнивая последовательности с имеющимся каталогом, можно определить принадлежность дрожжей к определенному виду, в худшем случае — к роду.

Первая версия протокола этого метода впервые была разработана десять лет назад под руководством профессора эпигенетики Арнольда Кристьюхана. "Мы обнаружили, что он работает с очень широким спектром видов и вскоре стал использоваться в лабораториях по всему миру, именно тех, которым приходилось работать с большим разнообразием дрожжей", — говорит Тамм.

Сегодня метод настолько прижился, что с ним смогут справиться даже школьники. По крайней мере, если у них есть доступ к биологической учебной лаборатории.  "И, конечно, без навыков работы с пипеткой не обойтись, так что нужно тренировать ловкость рук," — говорит профессор.  

В то же время она отметила, что это не типичное наблюдение за природой. Другими словами, проведение кампании по картированию разнообразия дрожжей в Эстонии потребовало бы больше ресурсов и более широкой организации, чем, например, ежегодный подсчет птиц или исследование первоцветов.

На данный момент в Эстонии выявлено 167 уникальных образцов дрожжей, из которых 144 определены до видового уровня. В общей сложности в местной коллекции хранится 3350 штаммов. Различия в составе видов сильно зависят от среды обитания. Например, дрожжи на поверхности яблок отличаются от тех, что встречаются на озимой пшенице или ячмене.

Тамм видит большое будущее для использования местных дрожжей в сельском хозяйстве, например, для биологической защиты растений. Некоторые виды могут конкурировать за ресурсы с патогенными микроорганизмами, производить токсичные для других грибов вещества или повышать устойчивость растений к болезням.

В долгосрочной перспективе это позволило бы сократить использование химикатов в растениеводстве. "Однако мы должны быть реалистами. Природные сообщества еще не скоро смогут полностью заменить химические вещества в промышленном производстве. Они просто слишком дешевые," — поясняет профессор. Кроме того, вывод таких биологических продуктов на рынок занимает годы, как и в случае с любыми другими биотехнологическими решениями.

"В то же время мы должны понимать, что однажды эти химикаты вернутся к нам бумерангом. Они уже наполняют нашу среду, мы потребляем их с едой, вдыхаем, и это влияет на нас самих," — подчеркнула Тийна Тамм.

Работа опубликована в журнале STAR Protocols.