對於酒而言，人類是又愛又恨。可除了喝酒，我們啥時候能關注那些在背後辛勤釀造的
酵母們呢？歐洲有著豐富的酒的歷史，談到啤酒文化，最為知名的當要數比利時了：不管是在辦公室碼字還是在圖書館裡閱讀學習，都能看到隨手揣著個小瓶子的老弟老妹的身影。釀酒用的酵母是非常重要的。這不，比利時有個研究酵母的課題組就遭不住了，咱們比利時的酒文化不能白瞎，而我們做科學研究的，這酵母的馴化得琢磨琢磨吧？
於是，他們大手一揮，馬不停蹄的完成了157個釀酒酵母基因組的測序，結合前人對釀酒酵母野外群體的研究，做了一系列分析。據說整個實驗室是在一個個白天拼命科研和晚上飲酒醉醺醺的日子裡度過的，甚至......還寫了一本"巧克力國啤酒好好味超完全指南"！
不要問我要購買鏈接，我不知道！
書裡用了非常科學的方法，甚至還做了嚴謹的聚類分析。這樣讀者就可以知道，除了本款啤酒外，可能還喜歡哪一款了...好的，我們現在開始進行這一硬核研究的解讀：Domestication and Divergence of Saccharomyces cerevisiae Beer Yeasts，即"啤酒酵母的馴化與分化研究"。
一點點小概念——馴化：簡單來說就是把野生的物種經過世世代代慢慢培養成家養的物種。這個過程中，物種獲得人類需要的特性，但這些特性往往對於物種在自然條件下生活是不利的。例如貓和狗，都是經過長期的馴化，而繼續留在了人類的身邊。
貓經過馴化變為斑紋，但在野外更容易被天敵和捕獵對象看到 | Ottoni et al., 2017
狗獲得得更強的澱粉代謝能力，但在野外很難捕獵 | Axelsson et al., 2013
為了解這些酵母們的進化關係，研究組首先通過對這157個酵母進行親緣關係的分析，獲取了他們的家譜。這些釀酒酵母可以 被簡單的劃分為四大家族：啤酒1類、啤酒2類、亞洲酵母類以及紅酒類：
啤酒1類：代表著比利時和德國的釀酒酵母，也是兩個啤酒文化最深厚的地區之一。此外，還包含了小部分英國和美國的酵母。這些酵母的類型主要包括艾爾Ale，淡色艾爾Pale Ale以及經典的拉格酵母Lager。國內各大超市都比較容易買到的荷蘭啤酒喜力Heineken，就是由經典的拉格酵母釀造而成的：
喜力啤酒 330ml 裝
啤酒2類：包含了保加利亞、烏克蘭、加拿大、英格蘭、捷克、美國等地的釀酒酵母。其中有再發酵的艾爾酵母、賽松Saison酵母、烈性艾爾Strong Ale以及部分拉格Lager。其中，國內最容易買到的就是杜威Duvel了，其由烈性艾爾Strong Ale和金黃艾爾Golden Ale一同釀造出來的。當然，杜威的酒精含量很高，切忌不要貪杯哦。
用烈性艾爾和金黃艾爾組合釀造的還有知名的“小粉象”，千萬不要被它可愛的外表迷惑了，度數可不低：
著名的“小粉象”精釀啤酒
亞洲酵母類：包含野生酵母 ，能源酵母和Sake酵母。其中，sake是日本清酒的意思，sake酵母主要用於釀造清酒。
用於清酒釀造的sake酵母
清酒一般由sake酵母釀造，例如今年著名的“獺祭”等。親緣關係分析顯示，清酒酵母更接近於製造生物能源的酵母以及野生釀酒酵母 ，因此獺祭廣告中提及自身使用的酵母為“野生酵母”，是符合科學性的，其大約是sake的變種。
日本清酒“獺祭”
紅酒分支：主要由紅酒釀酒酵母構成。
不過更慘的在下面，說到以上幾種酒，白酒（蒸餾酒）釀酒酵母的系統位置又如何呢？由於白酒的釀酒酵母一般使用一次後就會丟棄，因此在基因組層面上受到的馴化比較少，在系統樹裡沒有形成一個分支，也就是——和誰都有點像，但和誰都不太像。
由於不存在明顯的馴化痕跡，蒸餾酒酵母的系統位置並不集中
啤酒1分支中，又可以被劃分成三小類：比利時和德國、巴西、美洲。他們之間的差別，遠遠大於紅酒內部的差別，說明三者間的馴化強度 大於紅酒。這也暗示著，啤酒不同種類間口感的豐富程度要大於紅酒。而這些差異可能是由於基因數量在不同株系間的變化所導致的，而且主要和氮碳代謝，離子轉運和絮凝等環境適應性相關。
系統樹的枝長和遺傳距離有關，據此可看出親緣關係和潛在的分化時間
課題組的小夥子們測完了基因組，基因家族分析了一下，一篇百來個酵母基因組的文章，也已經不錯了。但是他們想了想，不！你看看別人課題組：
那麼做酵母研究的組該怎麼辦呢，還能吃酵母不成？答案很簡單：
不，他們選擇檢測釀酒酵母的表型！而且用了很嚴謹的方式，在實驗室裡進行可控的發酵，頂空氣相色譜、
火焰離子化檢測...他們檢測了這些酵母的芳香物質的含量，滲透、酸度、酒精、最低和最高溫的抗性。結果顯示，被認為擁有世界最棒啤酒的比利時德國釀酒酵母，自然條件下的抗性是最糟糕的。由於這些酵母受到馴化程度最高，長期生活在適宜的環境之下，當環境變得惡劣的時候就遭不住了。可謂是，溫室中的花朵。
但是紅酒酵母就不一樣了，他們在抵抗環境壓力上可是處於上層的，這可能和紅酒酵母平時都處於高糖和高酒精的環境中有關。並且葡萄成熟前，被儲藏在營養缺乏且較為惡劣的環境之下（酵母權益保護小組在哪！）。
實際上，釀酒酵母主要有兩種生殖方式 ，正常情況下以無性繁殖為主，而來到新的環境時，則以有性繁殖為主。因此，優越的營養環境下，釀酒酵母們就很幸福的不斷繁殖，不需要考慮隨時到來的危機，有性繁殖對於他們來說看似是一次無用的消耗。的確，種群遺傳學結果顯示，Beer1中的釀酒酵母超過一半都是以無性繁殖為主，遠遠高於其他組，這也說明Beer1的酵母們每日都生活在養尊處優的環境之中。相對他們，紅酒酵母就沒有那麼幸運了，只能通過不斷的有性繁殖來促進自己基因組的變化，以適應惡劣的環境。
釀酒酵母會通過環境優劣來改變繁殖策略
有趣的是，Beer1酵母的雜合度卻是紅酒酵母的五倍。正常來說，有性繁殖是增加雜合度的原因，但咱們啤酒釀酒酵母就很皮，偏偏反過來。原來，由於Beer1酵母生活在很棒的環境中，其繁殖的世代（大於75,000代！）已經遠遠超過了紅酒酵母，正常積累的變異和種群的漂變已經足以提升基因組的多樣性了。
此外，麥芽糖對於清酒和啤酒的釀造很重要，但在紅酒中卻並非必須。同時，比利時小夥子們找到了和麥芽糖相關基因，該基因在啤酒內擴張，而在紅酒中則收縮了，與目前的認識相符。麥芽三糖是釀酒酵母中重要的底物，蔗糖轉運子MAL11負責在酵母體內負責運輸蔗糖，這個轉運子在啤酒酵母中對於麥芽三糖有很強的親和力，但這個基因
在紅酒酵母中丟失了，這也解釋了啤酒酵母代謝麥芽三糖的機理。而啤酒2beer2中，這個基因能力要稍弱於啤酒1beer1，說明美洲的酵母在該方面的能力要稍稍低於歐洲的酵母：
對酒而言，風味自然也很重要。其中一個叫做4-VG的成分，會產生丁香般的辛辣味。辛辣、丁香？聽起來似乎能夠滿足一些人的口味，但是這對於
清酒和大部分紅酒而言是不被允許的哦。對於4-VG的合成，PAD1和FDC1基因是十分重要，但在釀酒酵母基因組中，這兩個基因出現了大量突變，說明4-VG不太受人類的歡迎，在長期的馴化過程中被選育掉了。那麼人類什麼時候意識到4-VG那不受歡迎的味道的呢（儘管他們還沒有感覺到）？比利時小夥伴們通過分子數據，推斷了這些酵母的祖先的樣子。結果顯示，受到人類選擇的PAD1和FDC1基因在啤酒1beer1馴化的早期就已經存在了，這遠遠早於人類發現微生物之前。
意外的是，PAD1和FDC1基因似乎在一些酒裡很好的保持了，說明這些酒傾向於丁香系辛辣的口感，那就是——Hefeweizen！德國的一款小麥啤酒用到的釀酒酵母！是的，雖然Hefeweizen在系統發育樹中和其他的比利時和德國的啤酒聚在一起，但是他的PAD1和FDC1基因和其他啤酒的關係離得遠遠的，可以說是很硬核了。這種酒泡沫很漂，有明顯的丁香的辛辣，口感偏苦和重，小麥酒愛好者千萬不能放過。
實際上，這種酒在國內很難喝到，如果真的想要嘗一嘗帶有完整PAD1和FDC1基因的Hefeweizen酵母釀造的小麥啤的話，口感可以參考青島的全麥白啤，味道相似性很高哦。
我真的沒有收廣告費！！
這項研究有沒有意義呢，測了那麼多的基因組，就純粹理論指導一下科學飲酒？
不不不，這個“喪心病狂”的課題組通過標記輔助的方式，根據測序得到的信息，挑選自己喜歡的酵母進行雜交！於是，他們根據自己喜歡的口味，挑選了兩個親本。你沒有猜錯，親本一是丁香辛辣口（又苦又重的意思）的Hefeweizen，雜交的對象就是....Sake酵母。
最終被“荼毒”的sake，能夠釀造什麼口感的酒，文章沒有提供試喝服務（我要去給作者寫信了！）所以，對這些釀酒酵母特性以及對應基因信息的瞭解，也能夠方便今後對其進行遺傳改造，以更容易獲得大家喜歡的啤酒。
當然，既然有了系統發育關係，怎麼能夠沒有生物地理學的研究呢？基於進化關係和分子鐘進行推測，這群優秀的酒鬼們獲得了一些歷史上釀酒酵母遷移的信息：1）美洲的釀酒酵母來自於歐洲，酵母也是通過歐洲在美洲殖民的時期傳播過去的。而相對於其他歐洲酵母，美洲的酵母和英國的酵母更為接近，說明該過程與17世紀移民相關。至此也演化出歐洲精緻型和
美洲狂野型啤酒口味。以墨西哥啤酒為典型，科羅娜Corona是國內比較容易喝到的墨西哥啤酒，使用的則是墨西哥拉格酵母，為了彌補偏暴躁的口味，往瓶子裡塞進一片檸檬味道更佳哦。
Corona Extra 4.6° 不是太高
2）歐洲的酵母種群在約
1573–1604年時發生分化，這個時間點剛好與釀酒普遍化相關：民眾從在自己家裡釀酒，轉到在酒吧、修道院（是的，我不會告訴你世界第一精釀就是從修道院釀造出來的！）以及釀酒廠。下面這款修道院啤酒可是隻能在比利時某小鎮的一家修道院預約買到，被評為世界第一精釀啤酒。味道很重，酒精度達10.2度。國內喝不到的話，可以用“羅斯福10號”代替一下，口感相似。雖然這家修道院的精釀用的釀酒酵母沒有包含在本研究中，但基本可以確定，和triple酵母應該會聚為一支哦（裸眼建樹技能get）：
至此，這篇文章的主要內容就講解到這裡，還有一些小結論，作為偏科普的文章就不細細介紹，感興趣的各位可以去看原文。用文章一張圖總結一下：
翻譯自Gallone et al., 2016
