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Il lievito, questo conosciuto
Ilieviti erano già presenti sul nostro pianeta un miliardo di anni prima che i nostri antenati calpestassero la crosta terrestre e saranno ancora presenti dopo che ci saremo estinti. Senza farsi notare troppo ci hanno accompagnato in tutta la nostra storia, in modo così discreto che ci siamo accorti della loro presenza come esseri viventi solo nel 1857, quando Louis Pasteur dimostrò la loro esistenza e vitalità accertando che il lievito è l’agente della fermentazione alcolica. Semplicemente, il lievito non ha bisogno di noi per colonizzare qualsiasi alimento che contiene zuccheri, lo fa da sé senza nessun aiuto, ma nei secoli l’uomo lo ha manipolato senza neanche sapere che cosa stesse facendo.
Per prima cosa si è scoperto che alla fine di ogni fermentazione la feccia che si depositava sul fondo del recipiente poteva essere usata per accelerare la fermentazione successiva. Si è dovuti arrivare al 1680 perché l’inventore del microscopio Antonie Van Leeuwenhoek lo osservasse per la prima volta anche se, a quei tempi, non si riteneva possibile l’esistenza di forme di vita così piccole. Quasi cento anni dopo Antoine Lavoisier enunciò la legge di conservazione della massa, che stabiliva come la materia presente nei reagenti conservasse la sua massa nei prodotti delle reazioni chimiche. Lavoisier però era un chimico, anche se si occupava di biologia, e riteneva che le reazioni che avvenivano nelle fermentazioni fossero fenomeni chimici. A metà del XIX secolo, Pasteur dimostrò che gli organismi anche microscopici non sorgono spontaneamente dalla materia inanimata, ma sono generati da altri organismi simili; inoltre il lievito, anche quando viene lisato, è in grado di fermentare. Nel lievito, infatti, come ha dimostrato E. Buchner, sono contenute le sostanze responsabili della fermentazione: gli enzimi, parola derivante dal greco “en-zymé” il cui significato è dentro al lievito. Da quel momento in poi è stata una cavalcata iperbolica in cui in poco più di un secolo si è venuti a conoscenza anche dei particolari più intimi di questo organismo vivente, passando dalle scoperte di Emil Hansen e N.H. Claussen fino ai nostri giorni, con la conoscenza della sua mappa genetica completa.
La tassonomia
La tassonomia non è una legge della natura, ma un sistema inventato dagli
di Flavio Boero Autore per Birra Nostra Magazine
Senza farsi notare, i lieviti ci hanno accompagnato in tutta la nostra storia
scienziati per ordinare e comprendere meglio l’oggetto dei loro studi. Così ogni nuova scoperta sconvolge completamente gli schemi creati in precedenza. L’ordine naturale degli esseri viventi segue l’evoluzione della specie e si apre contemporaneamente a innumerevoli vie che la mente umana non è in grado di seguire contemporaneamente; da qui l’esigenza di creare schemi che consentano di catalogare le nuove scoperte come appunto fa la tassonomia. Nella separazione tra regno animale e regno vegetale i lieviti erano considerati dei funghi, ma erano assegnati al regno vegetale. Solo di recente per i funghi è stato creato un regno a parte. La parete cellulare dei funghi, lieviti compresi, è formata da chitina, una sostanza presente anche negli insetti; per distinguerla dalla chitina del regno animale, quella dei funghi è chiamata micosina. I lieviti respirano e fermentano. Ma non hanno clorofilla e non possono sintetizzare gli zuccheri come fanno le piante.
La cellula del lievito
Nel lievito troviamo una parete dura come quella del guscio d’uovo, ma molto più resistente ed elastica perché formata da chitina. Proseguendo verso l’interno dell’uovo troviamo la cuticola, una membrana molto più elastica del guscio; nella cellula di lievito questa membrana diventa particolarmente elastica in fase di gemmazione. Nella cellula di lievito parete e membrana hanno la funzione di filtrare tutto ciò che può entrare o uscire dalla cellula, esercitando anche una funzione protettiva. All’interno della cuticola dell’uovo troviamo l’albume, che noi paragoneremo al citoplasma della cellula di lievito. Entrambi, albume e citoplasma, sono composti in gran parte da acqua, ma dobbiamo considerare le dimensioni. Infatti, le dimensioni microscopiche della cellula di lievito non permettono alle molecole di acqua di muoversi liberamente come accade alle nostre grandezze. Le molecole d’acqua rimangono imprigionate come nei cristalli solidi. In questo piccolo mare immobile navigano i mitocondri, che si pensa siano i residui di batteri fagocitati dai lieviti in tempi remotissimi. I mitocondri conservano un patrimonio genetico fondamentale per la creazione di proteine e per il risparmio energetico; inoltre, nei mitocondri avviene la respirazione, una funzione esclusiva ad appannaggio dei soli organismi superiori. Le cellule che posseggono questa facoltà sono chiamate eucariote. Il termine eucariote è una parola che deriva dal greco e significa provviste di vero nucleo. Il nucleo è situato al centro della cellula, esattamente come il tuorlo lo è nell’uovo.
Gli organismi superiori, come i lieviti, le piante e gli animali, uomo compreso, hanno organizzato la cellula in modo che tutti i cromosomi, eccetto quelli mitocondriali, siano presenti in un unico sito, il nucleo appunto. Nel viaggio che abbiamo intrapreso dalla parete cellulare al citoplasma incontriamo tanti organelli con funzioni importanti e interessanti come l’apparato del Golgi, i lisosomi, il reticolo endoplasmatico, i vacuoli dove si svolgono tutte le operazioni per rendere disponibili le proteine sintetizzate dal lievito stesso. Nel nucleo delle cellule il DNA è organizzato in sedici coppie di cromosomi e questo è il caso delle cellule diploidi; in alcuni casi il lievito si presenta in sedici cromosomi formati da un’unica catena di DNA e questo è il caso delle cellule aploidi. Se paragoniamo il corredo cromosomico del lievito all’uomo o ai batteri scopriamo che le cellule umane sono generalmente diploidi e che le coppie di cromosomi sono 23. I batteri, invece, presentano un unico cromosoma neanche organizzato in un nucleo. Inoltre, i batteri sono anche senza mitocondri. Così ci rendiamo conto che il lievito è molto più vicino a noi nella scala evolutiva che non a microrganismi più semplici come i batteri. Quando il genoma del lievito e quello umano sono stati completamente svelati ci siamo accorti di avere molto in comune: più del 30 per cento dei geni del lievito fa parte anche del nostro patrimonio genetico. Tanto che l’Area Science Park di Padriciano (TS) ha scelto il S. Cerevisiae tra gli esseri viventi da inviare nello spazio, per studiare gli effetti di una prolungata permanenza fuori dall’ambito terrestre sui geni che il lievito condivide con gli umani. Un altro punto che ci accomuna in parte al lievito è quanto avviene nei mitocondri con la respirazione. Sia nel lievito sia nell’uomo il metabolismo degli zuccheri porta alla formazione di acqua, anidride carbonica ed energia. Questo succede solo se nelle cellule entra ossigeno, ma nell’uomo, in assenza di ossigeno, il metabolismo si ferma ad acido lattico, mentre nel lievito produce alcol. Però i lieviti ci riservano molte sorprese, per esempio possono formare degli ibridi con tre o più catene di DNA: è il caso dei lieviti triploidi, tetraploidi o più in generale poliploidi. La capacità di formare ibridi con la poliploidia è il principio che ha dato vita alla bassa fermentazione.
Rappresentazione tridimensionale di una cellula di lievito Schema semplificato della struttura cellulare del lievito
