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【科学讲座】白逢彦:醉人的进化

2018年1月4日晚7点,中国科学院大学科学前沿进展名家系列讲座Ⅲ第117讲在玉泉路校区阶一五教室如期举行。主讲人是中国科学院微生物研究所研究员、中国菌物学会秘书长、国际酵母菌委员会委员白逢彦研究员。讲座的主题是“醉人的进化--酿酒酵母的起源与驯养”,白老师从何为真菌开始讲起,介绍了真菌家族成员之一--酿酒酵母菌的东亚起源学说,以及酿酒酵母菌在被驯养后的基因变异情况。

从蘑菇到啤酒、发霉的水果,随处可见真菌的身影。真菌不仅仅是初级生产力的重要贡献者、有机物质的主要降解者,在自然界中扮演着重要的分解者的角色,更对人类的健康生活作出了巨大的贡献。圆孢霉素使得器官移植手术变为可能,而青霉素的发现更是使人类的平均寿命从45岁提高到65岁。但是,白老师提到,病原菌也对人类的健康造成巨大威胁,1943年水稻胡麻叶斑病导致孟加拉饥荒,死亡人口达到三百万之多!

在讲解酿酒酵母菌起源之前,白老师先给大家介绍了人类饮酒习性的起源。从一千万年前类人猿通过取食落在地上的发酵果实而摄入乙醇,获得乙醇脱氢酶以来,乙醇代谢能力就一直延续下来并得到加强。白老师打趣道:“从进化的角度来看,能喝酒的人交际能力更强,进而能获得更多的资源,而生物的进化本质上都是为了获得更多的资源”。

“大约在两亿年前,酵母菌为了在微生物的竞争之战中获得更多的资源,开始将糖类转换为乙醇,杀死绝大多数其他微生物,方便自己独占资源。”白老师生动的小故事让同学们对酿酒酵母菌的起源有了更深刻的了解。随后,白老师以拉格啤酒酵母菌为例,着重介绍了酿酒酵母菌的东亚起源学说。科学家们在青藏高原地区发现遗传多样性很高的拉格啤酒酵母菌,其基因组序列和已知拉格酵母菌相似度极高,这有力地支持了野生亲本的东亚起源说。白老师笑着说:“下次你们再喝啤酒的时候,注意品尝里面青藏高原的味道。”

接下来,白老师从理论角度解释了东亚起源学说的合理性。欧洲和亚洲位于同一块超级大陆上且具有悠久的贸易史,贸易交流带动了微生物的交流,酿酒酵母菌很有可能通过丝绸之路传播到欧洲,在欧洲被驯养。作为东亚起源学说最有力的“竞争对手”,非洲起源学说也被不少科学家们支持。众所周知,人类是在非洲诞生,随后走向全世界的,有没有可能人类在酵母菌在非洲就被人类驯养,并伴随人类走出非洲呢?白老师给大家介绍了他们团队在非洲采样的结果--并未发现能够有力地支持非洲起源学说的野生菌株。

讲座的最后,白老师简单地介绍了人工驯养的酿酒酵母菌和野生菌的区别。人类的驯养使得酿酒酵母菌的抗逆能力大幅增加,基因组也得到了扩增。很多纯合的野生菌种在人工驯养后杂交,大大提高了物种多样性。

在讲座的提问环节,有同学问及酿酒酵母菌未来的发展方向,白老师答道,主要是研究人工合成的染色体在酵母菌内的存活,例如将能利用木糖的基因转移到酵母菌内以提高酵母菌的耐受性。还有同学问及分离酿酒酵母菌的具体步骤,白老师耐心地一一解答。在同学们热烈的掌声中,本次讲座拉下了帷幕。(文/张璐 图/孙小丁 来源 国科大记者团)

 

白逢彦研究员为同学们做精彩报告

主讲人简介

白逢彦,中国科学院微生物研究所研究员,国家杰出青年基金获得者,政府特殊津贴获得者,中国菌物学会秘书长,国际酵母菌委员会委员,国际微生物学会联盟(IUMS)真菌部执委。研究方向为酵母菌进化生物学、传统发酵微生物组,

已发表酵母菌新纲、新目、新科、新属和新种等共约170个;重建了酵母菌重要类群的分类系统;确立了酿酒酵母菌的东亚起源学说。已发表学术论文100余篇;现以共同主编身份主持国际酵母菌研究领域权威工具书《The Yeasts,a Taxonomic Study》新版的编著,并任多个国际学术期刊编辑或编委。

延伸阅读:

“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月,是中国科学院大学为本科生开设的必修课程,同时欢迎研究生与教职工参加,由中国科学院大学本科部主办,讲座召集人为徐涛院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机、天文、电子信息工程等专业,邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展,让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展,拓宽学生的学术视野,为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。