La ciencia detrás de la fabricación de cerveza

 Al atravesar un túnel frío y húmedo en una zona industrial en el sureste de Londres, encontramos una fábrica de tradicional cerveza británica.

Pero lo que vemos no es, como pudiera esperarse, una colección de antiguos edificios decrépitos que recuerdan el pasado inglés.

La fábrica Kernel tiene poco más de cinco años y la cerveza que se produce en este escondite urbano combina las viejas tradiciones con nuevas ideas y un poco de experimentación.

"En nuestro proceso de fabricación empezamos con una hipótesis, experimentamos y luego vemos el resultado", dice Toby Munn, encargado de la elaboración.

"Podemos hacer cosas diferentes. Es divertido".

Las fábricas grandes de cerveza cuidan todos los detalles químicos del proceso de elaboración de su producto.

Munn muestra los tanques de fermentación, donde la levadura va convirtiendo gradualmente los azúcares en alcohol a lo largo de varios días, y una habitación llena de barriles franceses que antes se utilizaban para hacer vino.

También hay un laboratorio, no mucho más grande que un vestidor. Pero su tamaño no hace justicia a su importancia. Hacer cerveza se percibe a veces como un arte, pero si produces grandes cantidades, la ciencia es vital.

Ya seas una fábrica de moda como la de Munn o una marca multinacional como Guinness o Budweiser, la clave para tener éxito es un buen análisis científico de tu producto y aplicar procesos químicos inteligentes.

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BBC Ciencia

Evolución de las especies versus cambio climático

Los carboneros comunes deberán poner antes sus huevos para que el nacimiento de sus crías acompañe el desarrollo más temprano de las orugas. Foto: gentileza Instituto de Ecología de Holanda

El carbonero común, con sus colores vivos, es una de especies de aves más característica de los jardines británicos.

Pero podría perder la batalla contra el cambio climático, según un nuevo estudio. Estas aves (Parus major) alimentan a sus pichones con orugas disponibles apenas unas semanas antes de su metamorfosis en polillas. Y el aumento de temperatura está haciendo que esta transformación ocurra más temprano.

¿Podrán los carboneros poner sus huevos antes, para que el nacimiento de sus crías coincida con la abundancia de orugas? ¿O podrán cambiar sus preferencias y depender de otras fuentes de alimento?

Estas son las preguntas complejas que buscan responder los biólogos dedicados al estudio del llamado "rescate evolutivo".

Los cambios ambientales y la pérdida de biodiversidad se están dando a una velocidad sin precedentes en la historia de la humanidad y el gran interrogante para los expertos es: ¿pueden las plantas y animales evolucionar lo suficientemente rápido como para evitar su desaparición?

El estudio del rescate evolutivo es reciente pero su relevancia es tal que la Academia de Ciencias del Reino Unido, la Royal Society, decidió dedicarle este lunes enteramente una de sus publicaciones más prestigiosas.

Tiempo de reproducción

Uno de los estudios destacados por la Royal Society se titula "¿Pueden los carboneros comunes adaptar sus tiempos de reproducción al cambio climático?".

"Nuestros resultados indican que los carboneros comunes no podrán adelantar lo suficiente su tiempo de reproducción para acompañar los cambios en las fuentes de alimento para sus crías", dijo a BBC Mundo el profesor Marcel Visser, jefe del Departamento de Ecología Animal del Instituto de Ecología de Holanda, Netherlands Institute of Ecology.

"Nuestros resultados indican que los carboneros comunes no podrán adelantar lo suficiente su tiempo de reproducción para acompañar los cambios en las fuentes de alimento para sus crías"

Dr. Martin Visser, Instituto de Ecología de Holanda

"Esto significa que no podrán seguir utilizando esta fuente de alimento de alta calidad y deberán cambiar a otras inferiores, es decir, a otras especies de insectos. Ello a su vez reducirá el número de crías que pueden producir y posiblemente aumentará su riesgo de extincion".

Los carboneros comunes alimentan a sus pichones con orugas que están disponibles solo algunas semanas.

"Posteriormente las orugas se transforman en polillas y ya no están disponibles para las aves. Con el aumento en la temperatura, este pico en la abundancia de alimento se da en fechas cada vez más tempranas y esta modificación ocurre a un ritmo que duplica el del cambio en la puesta de huevos de las aves", explicó el Dr. Visser.

"La mejor forma de adaptarse para estas aves sería cambiar genéticamente a un ritmo que acompañe el cambio en su alimento. Pero nuestras proyecciones muestran que es poco probable que esto suceda".

Para hacerlo debería, por ejemplo, darse un caso de "microevolución", que aquellas aves con características genéticas que permitan una puesta más temprana acaben prevaleciendo sobre las otras.

Visser y sus colegas se centraron en el carbonero común porque "su biología y ecología han sido excepcionalemnte bien estudiadas y esto nos permitió construir modelos sensibles para predecir cambios futuros. Estos modelos, por ejemplo, requerían información detallada sobre cuanta energía necesitan estas aves para producir sus huevos y esta información está disponible en el caso del carbonero común pero no de otras especies".

Estrés ambiental

Uno de los científicos que compiló la publicación de la Royal Society es Andrew Gonzalez, profesor de biología de la Universidad McGill en Canadá.

En experimentos con levadura, científicos de la Universidad McGill constataron que la evolución puede darse más rápido de lo esperado.

En un experimento el año pasado, Gonzalez y su colega Graham Bell usaron un robot activo las 24 horas del día para estudiar más de 2.000 poblaciones de levaduras a lo largo de varias generaciones.

Los científicos escogieron levadura de pan, Saccharomyces cerevisiae, porque puede reproducirse en cuestión de horas.

Utilizando el robot, McGill sometió a las poblaciones a diferentes grados de estrés ambiental, cambiando la salinidad de su medio.

Los investigadores descubrieron que los cambios evolutivos podían tener lugar soprendentemente rápido, en 50 a 100 generaciones. La probabilidad de un rescate evolutivo dependía además de factores como el grado de severidad de los cambios en el ambiente y la exposición previa a los mismos, así como el contacto con otras poblaciones expuestas a un estrés similar.

"El mismo proceso general tiene lugar se trate de levadura o de mamíferos. Pero no podemos, por ejemplo, hacer un experimento con pandas, porque el tiempo que llevaría estudiar su evolución sería mucho mayor que el ritmo actual de cambios ambientales", señaló Gonzalez.

"Debemos trabajar en base a modelos y confiar en que la realidad básica que captamos es suficiente para extrapolar".

"Demasiado rápido"

La biodiversidad está declinando rápidamente a nivel global. La destrucción de hábitat, la presión de la población humana y los cambios en el clima se están dando a tal ritmo que, según algunas estimaciones, la pérdida de especies se está registrando a un ritmo entre 100 y 1000 veces más rápido que el considerado natural.

Las cifras del Global Carbon Project (Proyecto Global del Carbono) que acaban de ser divulgadas durante la actual cumbre de cambio climático en Doha, Qatar, muestran que el nivel actual de emisiones puede conducir a un calentamiento global de entre 4 y 6 grados.

"La principal conclusión de nuestro trabajo es que el cambio climático actual está ocurriendo a un ritmo que probablemente es demasiado rápido para que muchas especies logren adaptarse"

Dr. Martin Visser

Si bien la contaminación por dióxido de carbono se está reduciendo en muchos países industrializados, dicha disminución es compensada por el aumento en emisiones de economías emergentes como China e India.

Hasta el momento la predicción más común es que el rescate evolutivo es poco probable para las poblaciones naturales, señala la publicación de la Royal Society. El diseño de modelos matemáticos para las proyecciones futuras está avanzando, pero el docuemento advierte también que se necesitan más experimentos, por ejemplo, sobre los mecanismos genéticos en juego o pruebas que incorporen las complejas interacciones entre especies. Sólo así será posible determinar hasta qué grado llegará el impacto en la biodiversidad del cambio global introducido por la actividad humana.

Para Visser, "la principal conclusión de nuestro trabajo es que el cambio climático actual está ocurriendo a un ritmo que probablemente es demasiado rápido para que muchas especies logren adaptarse".

"Estudios como el nuestro son cruciales porque nos ayudan a entender mejor qué nivel de cambio climático las especies pueden llegar a tolerar en teoría. Y esto permitirá que el efecto del cambio climático en la extinción de especies sea tomado en cuenta a la hora de tomar decisiones sobre las metas de emisiones globales de gases de invernadero que deberíamos proponernos en forma colectiva".

Los estudios compilados por la Royal Society bajo el título, "Rescate evolutivo en ambientes cambiantes" o "Evolutionary rescue in changing environments" fueron publicados en la revista Philosophical Transactions of the Royal Society B.

Fuente:

BBC Ciencia 

Diseñan un cromosoma: La primera levadura con ADN fabricado en laboratorio

La levadura 'S. cerevisae' con las paredes celulares teñidas. | EL MUNDO

Cuando Craig Venter, el padre del genoma humano, anunció en mayo de 2010 la creación del primer organismo sintético, cuyo genoma había sido creado a partir de cuatro botes de productos químicos, el propio científico ya advertía que sería una "potentísima herramienta para decidir qué queremos hacer en el campo de la Biología". En aquella ocasión él y su equipo habían logrado fabricar en el laboratorio el ADN completo de la bacteria 'Mycoplasma mycoides' e introducirlo en otra célula recipiente de otra especie llamada 'Mycoplasma capricolum'.

Ahora, un año y medio después, comienzan a vislumbrarse las primeras aplicaciones de la técnica inventada por Venter. Un equipo de investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins ha diseñado desde cero por primera vez un brazo de uno de los 16 cromosomas de la levadura 'Saccharomyces cerevisae' y lo ha incorporado con éxito en un organismo vivo. De esta forma, los científicos han desarrollado una herramienta que les permitirá reorganizar el material genético de la levadura y diseñar en el futuro organismos con las necesidades genéticas de los científicos.

De forma resumida se puede decir que Craig Venter inventó la técnica para crear organismos sintéticos y el equipo de la Johns Hopkins, dirigido por Jed Boeke y cuya investigación acaba de ser publicada en la revista 'Nature', ha desarrollado la primera forma de utilizarla en un laboratorio. Pero la importancia del trabajo no queda sólo ahí. El salto entre un organismo procariota, la bacteria 'fabricada' por Venter, y otro eucariota, la levadura es enorme. El primero sólo tiene un cromosoma circular que está desnudo, desprovisto de núcleo celular. En cambio, la levadura posee 16 cromosomas encerrados en un núcleo eucariótico, como el de las células humanas.

Diseño de genomas para fabricar vacunas

"Hemos creado una herramienta de investigación que, no sólo nos permite conocer más sobre la biología de la levadura, sino que también ofrece la posibilidad de que algún día el diseño de genomas para fines específicos, como la fabricación de nuevas vacunas o medicamentos", explica Jef Boeke, director del Centro de Análisis Biológico de la Universidad Johns Hopkins.

La levadura es el chico para todo en la investigación biotecnológica moderna. Es, probablemente, el organismo con un núcleo más estudiado del planeta. "Ya se usa para todo, desde la medicina a los biocombustibles", dice Boeke. Por ese motivo se convirtió en el objetivo de su equipo.

En la propia investigación el equipo de Boeke explica que el objetivo era diseñar un organismo de máxima utilidad para los investigadores. Por ello, escriben, se definen tres reglas básicas: el producto no puede poner en peligro la supervivencia de la levadura; debe ser lo más eficaz posible y tiene que contener flexibilidad genética y facilidad para el cambio.

Simular la evolución

Precisamente pensando en esta tercera regla, los investigadores diseñaron e introdujeron un sistema para inducir la evolución llamado SCRaMbLE (revuelto o barullo, en inglés, y acrónico de Evolución Mediada por la Modificación y Reordenación del Cromosoma Sintético). Y esa es la gran diferencia que separa el cromosoma diseñado por los científicos del cromosoma 9 natural.

"Hemos desarrollado el SCRaMbLE para poder apretar el gatillo de la mutación", explica Jef Boeke. "Hacemos que el cromosoma sintético se reorganice a sí mismo e introduzca cambios similares a los que podrían suceder durante la evolución, pero sin tener que esperar mucho tiempo".

¿Para qué puede ser útil un sistema como éste? "Para cambiar varias cosas a la vez", dice Boeke, "lo que supone un anatema para los científicos experimentales que tradicionalmente cambian sólo una variable cada la vez. La Naturaleza nunca está tan bien controlada", dice.

Tomado de:

El Mundo Ciencia

La cerveza rubia viene de la Patagonia argentina

Diego Libkind, del Conicet en Argentina, halló la nueva levadura en estos bulbos llenos de azúcares en las hayas de la Patagonia.

La levadura utilizada para elaborar una de las cervezas más consumidas en el mundo proviene de los bosques de la Patagonia argentina, según un nuevo estudio.

Y habría llegado a Europa hace unos 500 años en los barcos que transportaban bienes desde el continente americano.

El descubrimiento, realizado por un equipo de científicos de Estados Unidos, Argentina y Portugal, resuelve un misterio que ha intrigado a investigadores durante décadas.

Los monjes de Bavaria, en el sur de Alemania, utilizaban tradicionalmente en el siglo XV la levadura denominada Saccharomyces cerevisiae, comunmente usada para elaborar pan, vino y cervezas de tipo ale. Estas cervezas fermentan rápidamente a temperaturas entre 15 y 25 grados centígrados y se sirven, por lo general, a una temperatura de 12 grados o más. La S. cerevisiae no tolera temperaturas frías.

Los maestros cerveceros alemanes almacenaban los barriles en cuevas y bodegas y fue allí donde hicieron un descubrimiento que cambiaría para siempre la historia de la bebida: una nueva bacteria híbrida, Saccharomyces pastorianus, que podía soportar temperaturas bajas.

Los monjes lograron elaborar a partir de ella un nuevo tipo de cerveza rubia conocida como lager, del aleman lagern, "almacenar", que se sirve fría y fermenta a temperaturas menores. Es actualmente una de las cervezas más populares a nivel mundial.

Los científicos sabían que la levadura responsable de la cerveza tipo lager era un híbrido. Pero sólo tenían certeza acerca de una de las dos especies "progenitoras" o parentales, la levadura tradicional S. cerevisia. El gran misterioera de dónde provenia la otra parte de este cruzamiento, la levadura que había aportado la capacidad genética de tolerancia al frío.

Bosques patagónicos

"Los investigadores han estado buscando a esta levadura durante décadas", explicó Chris Todd Hittinger, uno de los autores del estudio.

"Y ahora la hemos hallado, lo que no podemos decir con certeza es si también existe en otros lugares".

Sólo en el Reino Unido se consumen cerca de 20 millones de cerveza rubia tipo lager cada año.

La levadura fue descubierta gracias a una búsqueda exhaustiva, liderada durante años por José Paulo Sampaio y Paula Gonçalves, de la Universidad Nueva de Lisboa. Estudiaron colecciones de toda Europa y recogieron muestras en diferentes localidades, pero no encontraron ningún candidato europeo.

Ampliaron la búsqueda a Sudamérica y ésta finalmente dio resultados cuando Diego Libkind, del Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente (Inibioma), en Bariloche, Argentina, encontró en las hayas, árboles patagónicos, una especie de levadura que correspondía perfectamente a la enigmática progenitora de la levadura del lager. La nueva especie recibió el nombre de Saccharomyces eubayanus.

Esta levadura parece prosperar y fermentar espontáneamente en los bulbos ricos en azúcares llamados agallas, que surgen cuando los insectos depositan sus huevos en las hojas del árbol. "Cuando maduran demasiado, se caen todos juntos al suelo (del bosque), donde a menudo forman una gruesa alfombra que tiene un intenso olor a etanol, muy probablemente debido al duro trabajo de nuestra nueva S. eubayanus", dijo Libkind.

Genoma

Muestras de la nueva especie fueron enviadas a la Escuela de Medicina de la Universidad de Colorado, donde un equipo que incluía a Hittinger secuenció su genoma.

"Es diferente de todas las especies conocidas, pero 99,5% idéntica a la parte del genoma de las levaduras lager que no corresponde a S. cerevisiae", explicó Hittinger, ahora profesor de genética en la Universidad de Wisconsin, en Madison.

"El híbrido surgió probablemente en forma accidental y la gente pasó a consumir el nuevo tipo de cerveza porque era diferente", dijo el investigador.

"Yo personalmente prefiero la cerveza lager a la tipo ale, y estoy muy agradecido de que estas dos especies distantes se hayan encontrado en bodegas de Bavaria hace cientos de años", dijo Hittinger a la BBC.

El descubrimiento podría ayudar a entender los efectos de la domesticación en el genoma de las levaduras.

Y también existe la posibilidad de que alguna especie de la Patagonia, aún no descubierta, sea responsible de la cerveza del futuro.

El estudio fue publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Fuente:

BBC Ciencia