Saccharomyces carlsbergensis

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Saccharomyces carlsbergensis
Systematik
Unterabteilung: Saccharomycotina
Klasse: Saccharomycetes
Ordnung: Echte Hefen (Saccharomycetales)
Familie: Saccharomycetaceae
Gattung: Zuckerhefen (Saccharomyces)
Art: Saccharomyces carlsbergensis
Wissenschaftlicher Name
Saccharomyces carlsbergensis
E. Chr. Hansen

Der Hefepilz Saccharomyces carlsbergensis (untergärige Hefe, auch Lager-Hefe) wird zum Brauen von untergärigen Lagerbieren verwendet und wurde nach der großen dänischen Brauerei Carlsberg benannt, findet aber auch im wissenschaftlichen Bereich, zum Beispiel bei der Untersuchung von Teilprozessen der Glykolyse mit neuen Verfahren Verwendung.

In neueren Publikationen wird stattdessen meist der Name S. pastorianus verwendet (bereits 1870 von Max Rees aus Wiesloch, Professor der Botanik an der Universität Erlangen, zu Ehren von Louis Pasteur vorgeschlagen).[1]

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Sohn des Gründers, Jacob Christian Jacobsen, der unter anderem Louis Pasteur zu seinen Freunden und Kollegen zählen konnte, hat 1875 ein Labor in der väterlichen Brauerei eingerichtet, aus dem später das Carlsberg-Forschungszentrum entstand. In diesem Labor wurde 1883 die erste Hefezelle isoliert.[2] Der Entdecker war Emil Christian Hansen. Noch heute werden in Brauereien Hefereinzuchten in den sogenannten „Carlsberg-Kolben“ herangezogen.

Abstammung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die untergärige Hefe ist schon lange als Hybrid zwischen der Art Saccharomyces cerevisiae und einer anderen Saccharomyces-Art bekannt, zumindest seit 1850.[3] Das Genom von S. carlsbergensis ist bis zu 60 % größer als das von S. cerevisiae, da hier Teile zweier Genome enthalten sind.[4] Zunächst wurde angenommen, S. carlsbergensis sei ein Hybrid aus Saccharomyces cerevisiae und Saccharomyces bayanus, wegen phänotypischer und genomischer Ähnlichkeiten zu beiden Arten.[5] Dabei sollte der größte Teil des Genoms von S. bayanus stammen. Neuerdings wird aber als Partner von S. cerevisiae meist die 2011 neu entdeckte Art S. eubayanus angenommen, die im Gegensatz zu S. bayanus natürlich vorkommt.[6][7] Diese neue Art wurde zunächst in Argentinien (Patagonien) gefunden. Der nicht von S. cerevisiae stammende Teil des Genoms der untergärigen Hefe ist dabei zu 99 % identisch mit dem Genom von S. eubayanus.[8] Damit ist die Herkunft der untergärigen Hefe als Hybrid S. eubayanus x S. cerevisiae (S. pastorianus syn. S. carlsbergensis)[9] mit großer Sicherheit identifiziert. Die neue Art S. eubayanus wurde seitdem auch in China, Tibet und der Mongolei gefunden,[10] sowie im US-amerikanischen Bundesstaat Wisconsin.[11]

Innere Systematik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Von der untergärigen Hefe haben zwei Typen Bedeutung, die mit Saaz (bzw. Typ 1) und Frohberg (bzw. Typ 2) nach den jeweiligen Herkunfts-Orten bzw. -Brauereien bezeichnet werden (nach Paul Lindner 1909).[12] [13] Dabei fermentieren Hefe-Stämme vom Typ Saaz üblicherweise schneller und bei kälteren Temperaturen, während die vom Typ Frohberg viel eher zum Schwächeln neigen[13] Genom-Analysen ergaben 2014, dass der Saaz-Typ triploid ist und neben zwei Chromosomensätzen von S. eubayanus nur einen von S. cerevisiae hat. Insbesondere gilt das für die beiden Saaz-Stämme CBS 1513 (Typus für S. carlsbergensis) und CBS 1503 (früher auch als S. monacensis bezeichnet). Der Frohberg-Typ ist dagegen tetraploid ('echter Hybrid') und beinhaltet fast das gesamte Genom beider Eltern-Spezies. Hierzu gehören die Stämme Weihenstephan WS 34/70 und der Typus-Stamm von S. pastorianus CBS 1538. Diese Ergebnisse erklären die Beobachtung, dass das Gärungsverhalten des Saaz-Typus mehr dem von S. eubayanus ähnelt, das des Frohberg-Typus mehr dem von S. cerevisiae. [14] [15]

Zur Zeit scheint noch nicht ganz klar zu sein, ob der Saaz-Typ zu einem frühen Zeitpunkt aus dem Frohberg-Typ durch Genom-Reduktion hervorging[16] oder ob jeder der beiden Typen aus einem eigenen Hybridisierungs-Ereignis hervorging. Meistens wird letzteres angenommen, wobei sich dann die Frage stellt, ob nicht beide Typen unterschiedliche Artbezeichnungen tragen müssten: Nach den Typus-Stämmen etwa S. carlsbergensis für den Saaz-Typ und S. pastorianus für den Frohberg-Typ.[17]

Ausblick[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Aufgrund der neuen Erkenntnisse ist es anfangs 2015 in Finnland gelungen, durch künstlich erzeugte Hybridisierung von S. eubayanus mit S. cerevisiae mehrere neue Linien untergäriger Hefe zu erzeugen. Durch eine breite Auswahl von Ausgangsstämmen der beiden Eltern-Spezies erhofft man sich bisher nicht erreichte günstige Eigenschaften für die neuen Typen: Verarbeitung von Maltotriose, Erzeugung von höheren Alkoholen als Aromaträger etc.[18] Es ist also zu erwarten, dass sich die Bandbreite der untergärigen Biere künftig wesentlich erweitern wird.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. M. Rees: Botanische Untersuchungen über die Alkoholgährungspilze. 1870, S. 29–30.
  2. What are yeast? auf: yeastgenome.org
  3. Ann Vaughan Martini, Cletus P. Kurtzman: Deoxyribonucleic acid relatedness among species of the genus Saccharomyces sensu stricto. In: International journal of systematic bacteriology. 35.4, 1985, S. 508–511. (engl.)
  4. R. Montrocher u. a.: Phylogenetic Analysis of the Saccharomyces cerevisiae Group Based on Polymorphisms of the rDNA Spacer Sequences. (PDF; 1,2 MB). In: Int. J. Syst. Bacteriol. Vol 48, 1998, S. 295–303.
  5. Y. Tamai, T. Momma, H. Yoshimoto, Y. Kaneko: Co-existence of two types of chromosome in the bottom fermenting yeast, Saccharomyces pastorianus. PMID 9717238. (engl.)
  6. Moderne Bierhefe hat südamerikanische Wurzeln. In: Spektrum der Wissenschaft. 22. August 2011.
  7. Huu-Vang Nguyen u. a.: Deciphering the hybridisation history leading to the lager lineage based on the mosaic genomes of Saccharomyces bayanus strains NBRC1948 and CBS380T. In: PloS one. 6.10, 2011, S. e25821. (engl.)
  8. Diego Libkind u. a.: Microbe domestication and the identification of the wild genetic stock of lager-brewing yeast. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. 108.35 2011, S. 14539–14544. (engl.)
  9. EmilyClare Baker u. a.: The genome sequence of Saccharomyces eubayanus and the domestication of lager-brewing yeasts. In: Oxford Journals: Molecular Biology and Evolution. 2015.
  10. Jian Bing u. a.: Evidence for a Far East Asian origin of lager beer yeast. In: Current Biology. 24.10, 2014, S. R380–R381. (engl.)
  11. David Peris, Kayla Sylvester u. a.: Population structure and reticulate evolution of Saccharomyces eubayanus and its lager-brewing hybrids. In: Molecular Ecology. 23, 2014, S. 2031. doi:10.1111/mec.12702
  12. Brian R. Gibson, Erna Storgårds u. a.: Comparative physiology and fermentation performance of Saaz and Frohberg lager yeast strains and the parental species Saccharomyces eubayanus. In: Yeast. 30, 2013, S. 255. doi:10.1002/yea.2960
  13. a b Saccharomyces eubayanus. In: Shanty Brewery. (engl.)
  14. Brian R. Gibson u. a.: Comparative physiology and fermentation performance of Saaz and Frohberg lager yeast strains and the parental species Saccharomyces eubayanus. In: Yeast. 30.7, 2013, S. 255–266. (engl.)
  15. Andrea Walther, Ana Hesselbart, Jürgen Wendland: Genome Sequence of Saccharomyces carlsbergensis, the World’s First Pure Culture Lager Yeast. In: G3: Genes| Genomes| Genetics. 4.5, 2014, S. 783–793.
  16. A. Walther, A. Hesselbart, J. Wendland: Genome Sequence of Saccharomyces carlsbergensis, the World's First Pure Culture Lager Yeast. In: G3: Genes|Genomes|Genetics. 4, 2014, S. 783. doi:10.1534/g3.113.010090
  17. Jürgen Wendland: Lager yeast comes of age. In: Eukaryotic Cell. American Society for Microbiology, 2014. (engl.)
  18. Kristoffer Krogerus, Frederico Magalhães, Virve Vidgren, Brian Gibson: New lager yeast strains generated by interspecific hybridization. In: Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology. 42, 2015, S. 769. doi:10.1007/s10295-015-1597-6

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]