Lievito, nostro antenato

Quando nel 1859 Carlo Darwin (1809 – 1882) pubblica il suo celebre libro L’origine delle Specie si diffonde l’idea ritenuta scandalosa che l’uomo possa derivare dalle scimmie. Oggi la scienza ci sta dicendo che le nostre origini sono molto più antiche e sconvolgenti e risalgono almeno al lievito di circa un miliardo di anni fa. Questo lo si sa da quando nel 1996 un consorzio internazionale di scienziati pubblica la sequenza completa del genoma del Saccharomyces cerevisiae che contiene circa seimila geni e apre la strada a nuove aree di studio e tra queste l’evoluzione delle specie di organismi viventi. In particolare si scopre che vi sono geni detti ortologiche si trovano in specie diverse perché derivati da un antenato comune e in questo modo tracciano la storia del processo di evoluzione delle specie. Il lievito nasce circa un miliardo di anni fa e migliaia dei suoi geni ortologhi sono ora presenti nella specie umana, centinaia dei quali hanno una significativa conservazione della funzione o hanno funzioni complementari con infinite possibilità di ricerca da esplorare e in corso di indagini.
Il lievito è un nostro lontano antenato che per circa un miliardo di anni è vissuto libero evolvendosi nei più diversi selvaggi ambienti naturali, spesso soggetto a carenza di cibo. Nei vegetali ha vissuto seguendo i loro cicli stagionali e nella corteccia degli alberi secondo il flusso della linfa, adattandosi e sopravvivendo alle mutevoli condizioni climatiche. In condizioni sfavorevoli il lievito si mantiene in uno stato di quiescenza e quando le condizioni diventano favorevoli è in grado di crescere con una modesta quantità di carbonio fermentabile e non fermentabile (per lo più zuccheri a sei atomi di carbonio). Quando le condizioni ambientali sono sfavorevoli in attesa di tempi migliori si trasforma in spore. Diversi sono sistemi di riproduzione, per scissione, per cicli anche con spore che hanno due tipi di accoppiamento distinti analoghi agli ovuli e agli spermatozoi umani o con accoppiamento. In buone condizioni ambientali il lievito si riproduce per scissione, ma quando le condizioni non sono ottimali ricorre a una riproduzione sessuata. Sulla sua superficie compaiono alcuni bottoni con uno dei quali si collega con un altro lievito e con un processo di tipo sessuale vi è un reciproco scambio di materiale genetico che dà origine a due individui con caratteristiche nuove e quindi possibilmente più favorevoli. In ambiente selvaggio dove sono presenti batteri lattici questi si agganciano ai bottoni e si moltiplicano in gran numero formando ciuffi. Questa adesione e moltiplicazione batterica sembra avvenire per l’esistenza di un mediatore chimico che ha una struttura chimica simile a quella di un releasing-factor ipotalamico gonadotropo che regola la riproduzione dell’uomo, il che non dovrebbe stupire, poiché tra lievito e uomo hanno parte del genoma in comune. In questo modo si forma una grande diversità di associazioni tra lievito e batteri acidi e che trovano riferimento anche nella domesticazione del lievito da parte dell’uomo.
In tempi a noi relativamente molto vicini, tra i quindicimila e i diecimila anni fa, l’Homo sapiens per motivi in gran parte ignoti inventa l’agricoltura e coltivando i cereali e la vite ottiene grani trasformati in farine e dall’uva il vino, mentre con l’allevamento dagli animali ottiene il latte. In questi nuovi prodotti il lievito da solo, ma soprattutto con i batteri lattici, compie trasformazioni che portano a nuovi alimenti: birra, pane, vino, latti acidi e formaggi. Un successo che si mantiene e si diversifica nel corso di questi ultimi quindici secoli, tanto che per uno di questi alimenti, il pane, Omero distingue l’uomo civile che mangia pane dal selvaggio che non conosce questo cibo.
Senza sottovalutare l’importanza del tipo di farina, certamente fondamentale è il ruolo del lievito da solo o anche in associazione con i batteri lattici (lievito madre) nella produzione del pane e che nelle sue diversissime e molteplici varietà in misura determinante dà vita a una interminabile serie di pani, focacce, impasti per pizze e torte che danno vita e piacere alle tavole dell’uomo. In modo analogo il lievito, questo nostro primordiale antenato, nelle sue innumerevoli diversità dà vita alle birre, vini e tra questi soprattutto quelli spumanti e ad altri alimenti fermentati.
La recente scoperta che i ceppi di lievito cinesi hanno quasi il doppio della variazione genetica rispetto a quelli del resto del mondo messi insieme suggerisce che l'Asia è dove il lievito per la prima volta è stato usato per preparare alimenti lievitati dai cereali, senza dimenticare che i primi cereali, il farro monococco un antenato del frumento e l'orzo, sono stati coltivati diecimila anni fa soprattutto nell’asiatica Mezzaluna Fertile.
Oggi un’approfondita conoscenza del lievito ha una rilevante importanza per l'uomo, nonostante che le due specie si siano separate da un miliardo di anni di evoluzione, perché ci sono migliaia di geni ortologhi riconoscibili tra le due specie e ci sono centinaia di geni di una specie che possono sostituire funzionalmente (completare) i loro ortologhi nell'altra. Tale complementazione funzionale tra geni provenienti da specie evolutivamente distanti indica una significativa conservazione della funzione, aprendo infinite possibilità di ricerca da esplorare. Un ricercatore può, ad esempio, cercare di identificare le vie metaboliche del lievito, i circuiti regolatori o i complessi proteici in cui è coinvolto il gene di interesse, nonché i fenotipi mutanti e i loro potenziali legami con la malattia, e quindi iniziare a cercare connessioni simili negli esseri umani. Inoltre, un gene umano che funziona nelle cellule di lievito dà accesso a tutto il potere della genetica del lievito che può essere facilmente utilizzato nella produzione di particolari molecole da usare in campi differenti.