Characterization of lactic and acetic acid bacteria and their phages from a California winery
Deze studie karakteriseert persistente melkzuur- en azijnzuurbacteriën in een Californische wijnhuis en isoleert nieuwe fagen die in staat zijn deze bederforganismen te remmen, wat hun potentieel als gerichte microbiële controleagenten tijdens de wijnproductie suggereert.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van een preprint die niet peer-reviewed is. Dit is geen medisch advies. Neem geen gezondheidsbeslissingen op basis van deze inhoud. Lees de volledige disclaimer
Wijn is een levend ding, een vloeibaar ecosysteem waarin gist druivensap in alcohol transformeert. Maar deze transformatie is een delicaat evenwicht, dat gemakkelijk uit balans kan raken door onzichtbare indringers. Twee groepen bacteriën, bekend als melkzuurbacteriën en azijnzuurbacteriën, zijn de gebruikelijke verdachten wanneer een wijn bederft. De eerste groep kan een frisse rode wijn zuur maken of het een azijnachtige prik geven, terwijl de tweede groep de primaire motor is achter die scherpe, zure smaak van azijn zelf. Wijnmakers vertrouwen al lang op chemische additieven om deze bacteriën in toom te houden, maar deze methoden zijn botte instrumenten; ze kunnen de nuttige bacteriën doden die nodig zijn voor het uiteindelijke smaakprofiel van de wijn en laten vaak een chemisch residu achter dat moderne consumenten liever vermijden. Wetenschappers vermoedden al lang dat de natuur een preciezere oplossing biedt: virussen die alleen specifieke bacteriën jagen. Deze virussen, bacteriofagen genoemd, fungeren als biologische sluipschutters die slechts één bacteriesoort targeten, terwijl de rest van de microbiële gemeenschap onaangetast blijft.
In een recente studie wilden onderzoekers kijken of deze virale jagers gevonden en getraind konden worden om wijn van binnenuit te beschermen. Werkend met een wijnhuis in Livermore, Californië, verzamelde het team monsters bij elke belangrijke fase van het wijnmaakproces, van het initiële spoelen van de druiven tot de uiteindelijke fermentatie. Ze waren op zoek naar de specifieke soorten bacteriën die erin slagen te overleven in de harde, zure en alcoholische omgeving van de wijnvat. Met behulp van genetische sequencing brachten ze het bacteriële landschap in kaart en ontdekten dat, hoewel veel soorten afstierven naarmate de wijn rijpt, een paar hardnekkige stammen van melkzuur- en azijnzuurbacteriën standhielden van de allereerste druivenspoeling tot aan het eindproduct. Deze overlevers omvatten specifieke typen bacteriën die bekend staan om het veroorzaken van bederf, wat bevestigt dat de dreiging aanwezig is gedurende de gehele reis van de wijn.
Met deze hardnekkige bacteriële boosdoeners geïdentificeerd, richtten de onderzoekers hun aandacht op het vinden van hun natuurlijke roofdieren. Ze doorzochten afvalwater en gefermenteerde voedingsmiddelen, op zoek naar virussen die deze specifieke in de wijn aanwezige bacteriën zouden aanvallen. Ze isoleerden succesvol verschillende nieuwe virussen, waaronder twee die een veelvoorkomende bederfveroorzakende bacterie jagen en twee andere die azijnzuurbacteriën targeten. Een van deze ontdekkingen was bijzonder verrassend: een massief virus, zo groot dat het wordt geclassificeerd als een "jumbo" faag, die de azijnmakende bacteriën infecteert. Dit gigantische virus draagt een genoom dat bijna vier keer zo groot is als de bacterie die het infecteert en bezit een unieke genetische architectuur, inclusclusief meerdere kopieën van genen die lijken op moleculaire scharen, wat wijst op een complexe evolutionaire geschiedenis van het bevechten van de verdedigingsmechanismen van zijn gastheer. Een ander virus dat in de studie werd gevonden, droeg genen die helpen het eigen genetisch materiaal te modificeren, een truc die het virus kan helpen de immuunsystemen van de bacteriën te ontwijken.
De onderzoekers testten vervolgens of deze virussen daadwerkelijk de groei van de bacteriën konden stoppen onder omstandigheden die de echte wijnproductie nabootsen. Ze mengden de bacteriën met de virussen in druivensap en wijn, waardoor een omgeving ontstond met dezelfde zuurgraad en alcoholgehaltes als in een wijnhuis. De resultaten waren bemoedigend. In het druivensap waren de virussen in staat de groei van de bederfveroorzakende bacteriën tot een week lang te stoppen, waardoor het bacteriële populatie laag bleef terwijl het sap ongestoord stond. In de wijn zelf hadden de bacteriën grote moeite om überhaupt te groeien vanwege het hoge alcoholgehalte, maar waar ze er toch in slaagden op te duiken, hielden de virussen hun aantallen aanzienlijk lager dan in de onbehandelde monsters. De studie suggereert dat deze virussen als een precies instrument voor wijnmakers kunnen dienen, waardoor zij ongewenste bacteriën kunnen onderdrukken zonder de nuttige bacteriën te schaden of de chemie van de wijn te veranderen met harde chemicaliën. Hoewel het onderzoek nog in een vroeg stadium verkeert en een bewijs van concept vertegenwoordigt in plaats van een afgewerkt commercieel product, demonstreert het dat de natuurlijke virale jagers van de natuur wellicht de sleutel zijn om wijn schoon, helder en trouw aan de beoogde smaak te houden.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.