Kvasinky – experti na přežití
9. 3. 2012
Kvasinka s latinským jménem saccharomyces cerevisiae již pro lidstvo pracuje více než patnáct tisíc let. Díky ní můžeme vyrábět pivo či péct lehoučký a chutný chléb. Michael nyní ve svém experimentu zjistí, co všechno tento organizmus vydrží. Bude umět vykvasit i poté, co ho nechá zmrznout v kapalném dusíku za teploty – 196 °C, nebo uvaří za teploty 100 °C?
Mrazivé jsou hlubiny vesmíru. A přesto, právě odtud k nám přilétaly zárodky života. Jak to přežily?
Mezopotámie, 13 000 let př.n.l., dvojice místních rolníků
Filip: To je zvláštní. Hele, včera jsem tam do té vody nasypal zrní a jakou má ta voda teďka takovou zvláštní chuť. Cítíš to?
Michael: Cítím.
Filip: Ochutnej.
Michael: Tak napijeme se.
Filip: Áááá. Dobrý, co?
Michael: Zvláštní, ale chuť má dobrou.
Filip: Ale není to špatné, co?
Michael: Vůbec. Na zdraví.
Když se druhý den ráno ti dva probrali, učinili dva významné objevy: Pivo a kocovinu. První písemné záznamy o vaření piva pocházejí z doby před šesti tisíci lety ze Samarie. Ale po tomhle pití lidem vždy vyhládlo. A tak v Egyptě asi před pěti tisíci lety začali vyrábět nový, chutnější a tedy oblíbenější typ chleba. Anebo alespoň poprvé zapsali recept na jeho výrobu.
Zpočátku byl chléb suchý a tuhý. Nová egyptská technika pečení přinesla měkký a chutný chléb – dokonalý doplněk k pivu. A tajemství? Saccharomyces cerevisiae – kvasnice. Kvasné mikroorganismy – kvasinky – jsou asi jednou z nejstarších “ochočených” forem života. Existuje asi 1500 druhů kvasinek, ale tyto – saccharomyces cerevisiae – jsou pro nás asi nejdůležitější.
Filip: Proč? Klíč se skrývá v jejich názvu. Tedy pokud umíte stejně dobře, jako my dva s Michaelem, řecky a latinsky.
Michael: Saccharomyces cerevisiae mění sacharidy – například cukry a škroby – na oxid uhličitý a alkohol.
Tajemstvím egyptského měkkého chleba byly bubliny oxidu uhličitého, zachycené v kynoucím těstu. A základem sumerského vaření piva byla přeměna cukru na alkohol. Starověcí Sumerové a Egypťané samozřejmě netušili, že tyto pochody způsobují nepatrné živé organizmy. Tento fakt objevil teprve v druhé polovině 19. století slavný francouzský mikrobiolog Louis Pasteur.
Filip jako Pasteur: Ve svém pojednání "Mémoire sur la fermentation alcoolique" jsem prokázal, že alkoholové kvašení způsobují živé kvasinky.
Michael: Ale zvládnout takovou úchvatnou chemii, jako je přeměna cukrů na alkohol, není jediné, čím nás kvasinky mohou fascinovat.
Filip: Jsou také totiž jedním z největších pozemských expertů na přežití.
To jsou ony – hrdinky dnešního Michaelova experimentu. Sušené kvasnice – aneb, jak je nazýváme my hospodyňky – droždí. Michael připravuje půdu – vlastně vodu na jejich znovuvzkříšení. I když kvasnice vysušíme, dokážou přesto po dlouhou dobu přežít bez zdroje výživy. Stačí jen ponořit je do vlažné vody s trochou cukru a kvasinky se hned proberou k životu.
Michael: Ale jakým extrémům dokážou tyto maličké, mikroskopické houby odolat?
Filip: Jaké jsou hranice jejich schopnosti přežít?
Michael: Dnes to zjistíme.
Nejprve jsme zblízka sledovali ten úžasný děj, který znají už po tisíce let všichni pekaři: kvasnice se ve vodě s cukrem začnou prudce množit. Kvasinky obsahují enzymy, které rozkládají cukry a vznikají přitom bublinky oxidu uhličitého. Ale jak budou kvasinky reagovat, když je umístíme do prostředí s extrémní teplotou? Třeba do chladu kosmické prázdnoty? Ano, Michael se chystá na kosmický chlad v tekuté formě. Kapalný dusík, - 196 °C. Při této teplotě se molekulární pohyb vody zastaví a buňky jsou uvězněny v prostředí podobném sklu. Bakterie, přechovávané v nízkoteplotních mrazácích, si zachovají svou životaschopnost po mnoho let. A co kvasinky?
Na dlouhých deset minut jsme sáček se sušenými kvasnicemi vystavili teplotě téměř dvě stě stupňů pod nulou. Filip si pro pokusné kvasinky připravuje extrém na opačné straně teplotní stupnice. Voda ve varné konvici vaří – má 100 °C nad nulou. Jak ovlivní životaschopnost kvasinek vařící voda? Víme, že při teplotě mezi šedesáti a sedmdesáti stupni dochází ke srážení bílkovin. Struktura živé hmoty je ohrožena, rozpadá se. Jsou však známy organismy, které hluboko na dně oceánu u vývěru horkých pramenů přežívají. Jak dopadnou kvasinky?
První skupina kvasnic se vrací z kosmického chladu. A z horké vody vysvobozujeme druhý testovací vzorek. Obě skupiny teď umístíme do ideálního životního prostředí – vlažné sladké vody. Jak budou reagovat tentokrát? Čekalo nás velké překvapení. Kvasinky překonaly oba teplotní extrémy. První vzorek potřeboval ke svému návratu do života trochu delší dobu. Prostě nejprve musel rozmrznout …
Kvasinky, které prošly vařící vodou, se měly čile k světu a množily se dokonce rychleji, než náš první srovnávací vzorek na začátku pokusu. Stačilo jim jen čtrnáct minut. Kvasinky jsou tedy „tvrďáci“, kteří dokážou přežít jak v extrémně nízkých teplotách, tak při teplotách poměrně vysokých.
Michael: Ano. Musíme ovšem říci, že některé kvasinky nám ale nesvědčí. Mohou způsobit infekci.
Filip: Jde nejčastěji o infekce kožní nebo sliznice.
Michael: U pacientů, postižených závažnými poruchami imunity, mohou způsobit také zápal plic nebo otravu krve.
Filip: Přes to všechno jsou kvasinky dobrá věc.
Michael: Že jo. Na zdraví.
Filip: Jak to říkal ten – Benjamin Franklin?
Michael: Benjamin Franklin? Asi takto…
Pivo je důkazem, že Bůh nás miluje a chce, abychom byli šťastni.
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough