Characterization of lactic and acetic acid bacteria and their phages from a California winery
Diese Studie charakterisiert persistente Milchsäure- und Essigsäurebakterien in einem kalifornischen Weingut und isoliert neuartige Phagen, die in der Lage sind, diese Verderbniserreger zu hemmen, was auf deren Potenzial als gezielte mikrobielle Kontrollmittel während der Weinproduktion hindeutet.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Wein ist ein lebendiges Wesen, ein flüssiges Ökosystem, in dem Hefe Traubensaft in Alkohol verwandelt. Doch diese Verwandlung ist ein empfindliches Gleichgewicht, das leicht durch unsichtbare Eindringlinge gestört werden kann. Zwei Gruppen von Bakterien, bekannt als Milchsäurebakterien und Essigsäurebakterien, sind die üblichen Verdächtigen, wenn ein Wein verdirbt. Die erste Gruppe kann einen spritzigen Rotwein sauer machen oder ihm einen essigartigen Stich verleihen, während die zweite Gruppe der primäre Motor hinter dem scharfen, sauren Geschmack von Essig selbst ist. Winzer verlassen sich seit langem auf chemische Zusatzstoffe, um diese Bakterien in Schach zu halten, aber diese Methoden sind stumpfe Instrumente; sie können die hilfreichen Bakterien abtöten, die für das endgültige Geschmacksprofil des Weins benötigt werden, und hinterlassen oft chemische Rückstände, die moderne Verbraucher vermeiden möchten. Wissenschaftler vermuteten schon lange, dass die Natur eine präzisere Lösung bietet: Viren, die gezielt nur bestimmte Bakterien jagen. Diese Viren, sogenannte Bakteriophagen, agieren wie biologische Scharfschützen, die eine einzelne Bakterienart ins Visier nehmen, während der Rest der mikrobiellen Gemeinschaft unberührt bleibt.
In einer aktuellen Studie untersuchten Forscher, ob diese viralen Jäger gefunden und trainiert werden könnten, um den Wein von innen heraus zu schützen. In Zusammenarbeit mit einem Weingut in Livermore, Kalifornien, sammelte das Team Proben in jeder wichtigen Phase des Weinbauprozesses, vom anfänglichen Spülen der Trauben bis zur abschließenden Fermentation. Sie suchten nach den spezifischen Arten von Bakterien, die es schaffen, die harte, saure und alkoholreiche Umgebung des Weinfasses zu überleben. Mittels Gensequenzierung kartierten sie die bakterielle Landschaft und fanden heraus, dass zwar viele Arten starben, während der Wein reifte, einige hartnäckige Stämme von Milchsäure- und Essigsäurebakterien jedoch von der allerersten Traubenwäsche bis zum fertigen Produkt bestanden. Zu diesen Überlebenden gehörten spezifische Arten von Bakterien, die für den Verderb bekannt sind, was bestätigte, dass die Bedrohung während der gesamten Reise des Weins präsent ist.
Nachdem diese hartnäckigen bakteriellen Übeltäter identifiziert worden waren, wandten sich die Forscher der Suche nach ihren natürlichen Fressfeinden zu. Sie suchten in Abwasser und fermentierten Lebensmitteln nach Viren, die genau diese weinbedingten Bakterien angreifen würden. Es gelang ihnen, mehrere neue Viren zu isolieren, darunter zwei, die ein häufiges Verderbsbakterium jagen, und zwei weitere, die Essigsäurebakterien angreifen. Eine dieser Entdeckungen war besonders überraschend: ein massives Virus, so groß, dass es als „Jumbo“-Phage klassifiziert wird und die Essig produzierenden Bakterien infiziert. Dieses riesige Virus trägt ein Genom, das fast viermal größer ist als das der Bakterien, die es infiziert, und besitzt eine einzigartige genetische Architektur, einschließlich mehrerer Kopien von Genen, die wie molekulare Scheren aussehen, was auf eine komplexe evolutionäre Geschichte im Kampf gegen die Abwehrmechanismen seines Wirts hindeutet. Ein anderes in der Studie gefundenes Virus trägt Gene, die helfen, sein eigenes genetisches Material zu modifizieren – ein Trick, der ihm helfen könnte, die Immunsysteme der Bakterien zu umgehen.
Die Forscher testeten anschließend, ob diese Viren tatsächlich den Bakterienwachstum unter Bedingungen stoppen können, die den realen Weinbau nachahmen. Sie mischten die Bakterien mit den Viren in Traubensaft und Wein und schufen so eine Umgebung mit derselben Säure und demselben Alkoholgehalt, wie sie in einem Weingut vorkommen. Die Ergebnisse waren ermutigend. Im Traubensaft konnten die Viren das Wachstum der Verderbsbakterien für bis zu einer Woche stoppen und die Bakterienpopulation niedrig halten, während der Saft ungestört ruhte. Im Wein selbst hatten die Bakterien aufgrund des hohen Alkoholgehalts Mühe, überhaupt zu wachsen, aber dort, wo sie dennoch auftauchten, hielten die Viren ihre Zahlen signifikant niedriger als in den unbehandelten Proben. Die Studie legt nahe, dass diese Viren als präzises Werkzeug für Winzer dienen könnten, indem sie unerwünschte Bakterien unterdrücken, ohne die nützlichen Bakterien zu schädigen oder die Chemie des Weins durch harte Chemikalien zu verändern. Obwohl sich die Forschung noch in einem frühen Stadium befindet und eher einen Machbarkeitsnachweis als ein fertiges kommerzielles Produkt darstellt, zeigt sie, dass die viralen Jäger der Natur selbst der Schlüssel dazu sein könnten, den Wein sauber, klar und seinem beabsichtigten Geschmack treu zu halten.
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