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2022-08-01釀酒酵母的前世今生 中央研究院生物多樣性研究 中心副研究員蔡怡陞專訪 632 期

Author 作者 張樂妍/本刊編輯。

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• 釀酒酵母是與人類生活最相關的微生物之一,未馴化釀酒酵母的發現除了能提供食品應用,也拓展更多研究領域,例如釀酒酵母多樣性、起源地、生態特性、棲位。
• 蔡怡陞發現臺灣高度多樣的釀酒酵母譜系和生態數據不具任何相關性,表示微量存在於自然環境的釀酒酵母或許在生態上並未扮演重要角色,但在不同介質上都曾找到它們的蹤跡。
• 臺灣森林的釀酒酵母還有更多未解之謎,像是某些譜系的特殊分布、環境專一性等現象,仍有待後續更多研究。

「發酵」是廣泛出現在我們生活中的食品製作方式;而酵母,正是啤酒和麵包等發酵食品的必要添加物,它們同時也是存在於大自然的單細胞真菌——酵母菌(yeast)。

酵母菌除了應用在發酵食物的製造外,其中的釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)更是一種模式生物,廣泛使用於單細胞生物的細胞和分子生物學研究。這些研究令我們理解真核生物的生命機制,但不論是在實驗室的培養液中或是釀酒廠的發酵槽裡,這些釀酒酵母的菌株都經歷人類幾千萬年的馴化(domestication),和原本出現在自然環境的菌株有些不同。

任職於中央研究院生物多樣性研究中心的副研究員蔡怡陞在就讀博士班時,便開始研究酵母菌的遺傳多樣性(genetic diversity),不過在回臺灣建立自己的實驗室後,讓他更感興趣的則是人類出現之前的故事:存在於自然界千百萬年、還沒有被人類影響過、馴化過的釀酒酵母,它們在哪裡?從哪裡來?在生態系中扮演什麼角色?

 

故事的起點 釀酒酵母的發源地

釀酒酵母是微生物中與人類生活關係最為密切的物種,在分子生物學和定序技術出現之前,人類一直以為它們是混合多種微生物的產物,直到約19 世紀末,開始有科學家認知到可以用顯微鏡分離出單一菌種後才正名。這時科學家才發現釀酒酵母是一種單細胞真菌,並且認為這種生物應來自人類的馴化,遺傳多樣性可能不高,只存活於人類的活動環境。然而在2000 年後,又陸續證實在殼斗科(Fagaceae)的橡樹(Quercus)樹皮上發現它們的蹤跡,因此科學家猜想——釀酒酵母或許來自森林,並在森林生態中占有一席之地,而且多樣性比想像得更高。


於是有關釀酒酵母的研究爭相展開,科學家陸續找出新的菌株並探索更多酵母菌可能的應用價值。除了食品應用的可能性,這些「野生」的釀酒酵母更拓展了研究領域的新視野;蔡怡陞提到,有了大自然的原生菌株,才可以比較馴化過程對酵母菌的影響,更深入探討它們的發酵功能;此外,蔡怡陞的研究團隊也想要尋找釀酒酵母的多樣性,透過遺傳研究找出釀酒酵母的起源地,並以生態學的角度去探索它們在臺灣森林中的特性和棲位(niche)。而在臺灣這座位處東亞的小島中,島上森林裡的酵母菌超乎想像地特別。……【更多內容請閱讀科學月刊第632期】