2.57: Levadura
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Levadura—Saccharomyces cerevisiae
Brewer's (también conocido como levadura de panadería o levadura comercial), es el organismo que se utiliza para hacer subir el pan y producir vino a partir de los frutos de la uva. También es sumamente importante como 'organismo modelo' en biología. Fue el primer eucariota en tener todo su genoma secuenciado y los estudios con S. cervisiae han sido muy significativos en el desarrollo de nuestra comprensión de la meiosis, mitosis y cáncer. La traducción del nombre científico es: saccharo = azúcar, mices = hongo, cerevisiae = cerveza, reflejando su capacidad para hacer cerveza con agua azucarada. Logra esta hazaña de manera que varios organismos pueden, al llevar a cabo un proceso denominado fermentación, un proceso de respiración anaeróbica que libera dióxido de carbono al tiempo que convierte azúcares de seis carbonos (glucosa y/o fructosa) en etanol. Esta misma capacidad es importante en la elaboración del pan, no para la producción de alcohol sino para la producción de dióxido de carbono, que actúa como 'agente leudante', liberando gas dióxido de carbono en una matriz de almidón hidratado y moléculas de proteína (masa de pan), produciendo así un producto con un ligero, aireado textura. Tanto en la elaboración de pan/cerveza como en la experimentación científica, lo que hace que la levadura sea particularmente útil es el hecho de que se cultiva fácilmente, se puede cultivar fácilmente (es decir, no es quisquilloso con las condiciones de crecimiento) y es fácil de mantener vivo/viable (es decir, es difícil de matar) y en realidad puede mantenerse viable bajo lo que a menudo se considera condiciones duras: enfriamiento, congelación, secado.
Filogenia y taxonomía
El nombre levadura es un término morfológico que se refiere a hongos unicelulares. Utilizado en este contexto no se relaciona en absoluto con la filogenia. La evolución convergente ha dado como resultado hongos unicelulares en varios grupos diferentes, incluyendo Zygomycetes (mohos del pan), Basidiomicetos (hongos club) y Ascomicetos (hongos copa). La mayoría de los hongos unicelulares (levaduras) son ascomicetos pero incluso dentro de este filo hay levaduras que no están estrechamente relacionadas. La levadura comercial (Saccaromyces cervisiae) es un ascomiceto, al igual que la levadura de fisión (Schizosaccharomyces pombe), otra levadura utilizada en la elaboración de la cerveza y también un organismo modelo importante con todo su genoma secuenciado. Si bien la levadura de fisión y la levadura de panadería tienen una ecología similar y están en el mismo filo, no están estrechamente relacionadas, habiéndose divergido entre sí hace más de 300 — 1000 millones de años.
Estructura
Las levaduras en general son hongos unicelulares y en forma y tamaño muy similares a las bacterias. Como todos los hongos, tienen una pared celular compuesta por quitina y poseen un núcleo y otros orgánulos, en particular, las mitocondrias. En muchos sentidos representan hongos que han evolucionado hasta convertirse en 'parecidos a bacterias' en su forma y ecología. La levadura de panadero es típica de las levaduras en general, por lo general, son aproximadamente esféricas y alrededor de 5 um de diámetro.
Sexo y reproducción
La levadura de cerveza se reproduce principalmente asexualmente, por 'gemación', que es básicamente la división celular pero donde la célula hija comienza como una excrecencia (brote) de la célula parental y finalmente se separa. Las levaduras de cerveza (y de fisión) son capaces de tener relaciones sexuales cuando las células diploides se someten a meiosis, formando células que pueden fusionarse entre sí (es decir, servir como gametos) para restaurar la condición diploide. Tanto la levadura de fisión como la levadura comercial pueden presentarse como cultivos haploides o diploides. Los cultivos haploides pueden mantenerse al no reunir diferentes cepas de apareamiento, mientras que los cultivos diploides se pueden mantener debido a que se necesitan condiciones de cultivo específicas (falta de nitrógeno) para provocar la meiosis. Cuando las células haploides de diferentes cepas de apareamiento se encuentran entre sí, la comunicación química (feromonas) desencadena la producción de extensiones ('Shmoo's') que permiten que las células se fusionen entre sí (plasmogamia). En el diagrama de abajo la cepa azul 'a' produce una sustancia química móvil (feromona) designada por los círculos azules y tiene receptores ('postes de fútbol rojos') que pueden unir la feromona (cuadrados rojos) producida por la cepa roja 'alfa'. De manera similar, la cepa alfa roja tiene receptores para la feromona producida por la cepa azul 'a'. En ambas cepas la unión de feromonas producidas por cepas compatibles induce la producción de un schmoo y la eventual creación de una célula diploide.
Materia y energía
Saccharomyces es un heterótrofo con un diente dulce, prefiere vivir de azúcares simples, aunque algunas cepas pueden descomponer los polímeros de azúcar, por ejemplo, el almidón, en azúcares simples, ampliando así su dieta. Sus necesidades minerales se obtienen absorbiendo pequeñas moléculas orgánicas (aminoácidos) y minerales como el fosfato. Diversas cepas difieren en su capacidad para descomponer la materia orgánica y absorber y metabolizar nutrientes; estas características pueden ser útiles en experimentos de genética/biología celular.
Interacciones
Obviamente, las levaduras tienen interacciones significativas con los humanos en el suministro de productos alimenticios y bebidas. El 'hábitat original' tanto de la levadura de cerveza como de la levadura de fisión son las pieles de azúcar que contienen frutas como uvas, manzanas y peras, lo que hace que la 'invención' de la elaboración del vino sea relativamente fácil. Además del etanol, las levaduras genéticamente modificadas se utilizan para producir una variedad de compuestos, incluida la insulina. Si bien la levadura de cerveza no es patogénica, algunas especies de levaduras pueden causar enfermedades en humanos y otros organismos.
Lectura adicional