La cerveza lager: una fusión en frío

Fuente de la imagen: Wikipedia.

ACTUALIZADA el 30 de septiembre de 2015 (ver abajo)

Uno de los mejores placeres del verano es tomarse una cerveza bien fresquita sentados en una terraza y disfrutando del tiempo libre. Fueron los sumerios los que hace unos 6.000 años comenzaron a fabricar el preciado líquido gracias a la inestimable colaboración de las levaduras. Desde entonces la cerveza ha ido siempre asociada a la civilización, así que si se extendía una, también lo hacia la otra. Como es lógico, a lo largo de la historia de la humanidad han ido apareciendo diferentes variantes de la cerveza.

Probablemente la variante cervecera más famosa es la lager, la típica cerveza rubia que consumimos por estas tierras. Su origen es alemán, de la zona de Baviera, y se remonta al siglo XV. Tiene ese nombre porque se producía en los lagares o bodegas. Su merecida fama comenzó a consolidarse en el siglo XIX.

Levadura de baja fermentación: homebrewtalk.

La aparición de la lager supuso una revolución en la producción de cerveza. Hasta ese momento, las cervezas europeas se producían mediante un "fermento" que se disponía en la superficie del barril y que necesitaba una temperatura templada para crecer (unos 20ºC). Pero el fermento de las lager se disponía en el fondo del barril y podía crecer a temperaturas más bajas (10º C). Por eso a las primeras se las conoce como cervezas de alta fermentación (como las altbier o las ale británicas) mientras que a las lager se las conoce como cervezas de baja fermentación. En el sabor, las lager son menos dulces que las ale. Pero eso no era todo. Una ventaja de las lager es que podían elaborarse en las bajas temperaturas de lugares fríos y húmedos como las bodegas y se estropeaban mucho menos que las ale. Una razón era la baja temperatura, pero otra era que el fermento "bajo" era capaz de acabar con todo el azúcar presente en la malta.

Hubo que esperar hasta Pasteur para comprender que la fermentación de la cerveza era un proceso microbiológico. Como es natural todos los productores de cerveza se interesaron por identificar las levaduras responsables de la elaboración de sus respectivos productos. En 1883 es cuando nuestra vieja conocida, la levadura Saccharomyces cerevisiae, fue identificada por Emil Christian Hansen que trabajaba para los laboratorios Carlsberg (aunque fue Franz Meyen en 1830 el que demostró que el "fermento" era un hongo). El propio Hansen fue el primero en observar que la levadura de las cervezas lager era criotolerante y distinta de las levaduras de las otras cervezas, por lo que propuso denominarla Saccharomyces carlsbergensis (actualmente es S. pastorianus).

Emil Christian Hansen. Fuente de la imagen: Carlsberg Group.

¿Y de dónde proceden todas estas levaduras domesticadas? Pues en principio de la Naturaleza. Por ejemplo, pueden aislarse cepas de Saccharomyces cereviseae silvestre a partir de corteza de robles (género Quercus, família Fagaceae, orden Fagales). Y lo mismo puede decirse para otras levaduras del género Sacharomyces. Pero había una excepción bastante notable: no se conseguía aislar a S. pastorianus del medio natural. Esta levadura dependía enteramente de los humanos para su propagación. Al analizar su genoma se descubrió que era un híbrido allotetrapolide producido por una fusión entre S. cereviseae y una especie de levadura desconocida.

En primer lugar se pensó que el ancestro desconocido debía de ser alguna otra levadura criotolerante. Los candidatos más probables eran S. bayanus y S. uvarum. Pero resulta que S. bayanus es un híbrido de S. uvarum con la especie desconocida. Y esa especie es la que han encontrado un grupo de científicos liderados por el investigador José Paulo Sampaio de la Universidad Nova de Lisboa.

Lo que han hecho ha sido buscar levaduras criotolerantes en otros hábitats similares a aquellos en los que crece Saccharomyces, tanto en el hemisferio norte como en el hemisferio sur. En el hemisferio sur, el árbol que ocupa el nicho ecológico del roble es el grupo de las hayas del sur pertenecientes al género Nothofagus (familia Nothofagaceae, orden Fagales). Estos árboles son muy abundantes en los bosques de la Patagonia, una región con una media de temperaturas de 6/8 ºC, con un mínimo de -1/-2 ºC y un máximo de 22/23 ºC. Una condiciones muy favorables para los criotolerantes.

Lenga, Nothofagus pumilio. Fuente de la imagen: Wikipedia.

Entre los distintos aislados se encontraron con dos nuevas especies de levaduras asociadas con distintos tipos de árboles. Una de ellas se aislaba preferentemente en el ñire (Nothofagus antarctica) y la lenga (N. pumilio). Tras ser analizada genéticamente, los investigadores encontraron que esa nueva especie era el ancestro de S. pasturianus y de S. bayanus que buscaban. Por eso la han bautizado como Saccharomyces eubayanus (el prefijo eu significa "verdadero").

Modelo de la formación de S. pastorianus y las cepas híbridas de S. bayanus. Explicación más detallada en el texto. Fuente de la imagen: Libkind et al..

Los investigadores han propuesto el siguiente modelo para explicar la domesticación de la levadura cervecera S. pasteurianus. En algún momento del pasado una célula de S. cerevisiae se fusionó con otra de S. eubayanus y dio lugar al alotetraploide que conocemos como S. pasteurianus. La nueva levadura crecía mucho mejor a baja temperatura y fermentaba correctamente la malta. Los maestros cerveceros de aquella época comenzaron a domesticar el nuevo fermento buscando una mejor producción de cerveza. Pero la domesticación supuso una fuerte presión de selección. Poco a poco la nueva levadura fue cambiando y adaptándose a las nuevas condiciones. Así algunos cromosomas de S. cerevisiae se fusionaron con los de S. eubayanus (cromosomas naranjas y amarillos en la figura). La más llamativa es la fusión del brazo derecho del cromosoma VII de S. eubayanus a secuencias subteloméricas del brazo derecho del cromosoma VII de S. cerevisiae que contiene el gen IMA1. Este gen codifica para la isomaltasa, una enzima que cataliza la ruptura del disacarido isomaltosa. De esa forma, el híbrido puede procesar de manera más eficaz los azúcares presentes en la malta.

Otro cambio que sucedió durante la domesticación fue la inactivación de los genes SUL1 y la mayor expresión de los genes SUL2. Estos genes son responsables del transporte de sulfato. Y el sulfato es el precursor del sulfito, un compuesto antioxidante y estabilizante del sabor y el aroma. En las cepas cerveceras, la expresión de SUL2 aumenta la producción de sulfito.

Pero ahí no acaba la historia de aparición de nuevas especies. Antiguamente no se conocía la importancia del cultivo puro de microorganismos. La cerveza debía de contener múltiples especies de distintas levaduras. En algún momento una célula de S. eubayanus debió de adquirir mediante un proceso de transformación genética un gran fragmento de DNA de S. pasteurianus. Esta S. eubayanus transformada podría medrar como un contaminante más de la cerveza. Y esta nueva cepa debió de hibridar con la levadura S. uvarum dando lugar a la especie S. bayanus.

Ahora queda por contestar la pregunta ¿Cómo llegó S. eubayanus a Alemania?. Los autores indican dos posibilidades. O bien que esa levadura esté presente en algún nicho ecológico del hemisferio norte. Pero la creen poco probable ya que por ahora no se la ha encontrado, y eso que se llevan aislando levaduras de manera intensiva desde finales del siglo XIX. La otra posibilidad es que S. eubayanus llegara a Europa gracias al comercio transoceánico.

¿Es eso posible?. Los autores del artículo no dedican ni una línea a defender dicha posibilidad. El principal problema de dicha hipótesis es que la lager apareció en el siglo XV, no en el XVI. Un siglo antes de que hubiera presencia hispana en la Patagonia. Pero, ya que estamos en verano, yo me voy a lanzar a la piscina. La Patagonia fue descubierta por Americo Vespucio en 1502, aunque quienes realizaron una exploración algo más intensiva fue la expedición de Magallanes de 1520. Hay que esperar hasta el 9 de marzo de 1535 para que Simón de Alcazaba y Sotomayor, por mandato de Carlos I, fundara Nueva León (a 29 kilómetros al sur de la actual localidad de Camarones) que fue el primer intento de fundar una población estable en la Patagonia. Hacia 1550 podríamos decir que ya hay presencia española constante por debajo del paralelo 35º, el límite superior de la latitud Sur para los árboles pertenecientes al género Nothofagus.

Carlos I de España y V de Alemania gobernó entre 1516 y 1566. De todos es conocido que era un gran amante de la cerveza, y se la hacía traer desde Flandes y sus posesiones alemanas. 1516 también es famoso porque es el año de promulgación de la famosa Ley de la Pureza de la Cerveza en Baviera. En 1546, los bávaros se comprometieron firmemente con Carlos I en su lucha contra los protestantes. No es descabellado pensar que madera proveniente de algún ejemplar de Nothofaga fuera colectado en América del Sur, llevado hasta España para hacer barriles y que de allí acabara en Baviera almacenando cerveza. Y así tendríamos a S. cerevisiae junto a S. eubayanus.

¿Y la cerveza lager del siglo XV? Pues me apuesto pincho de tortilla y caña a que era diferente que la lager del XVI y que las levaduras de esa cerveza fueron "desplazadas" por S. pasteurianus durante el proceso de domesticación. Ya veremos que dicen los futuros artículos dedicados al tema.

ACTUALIZACION. En mayo de 2014 se publicó un artículo en el que se habían aislado cepas de S. eubayanus en la meseta tibetana. El análisis genético indicaba que esas levaduras tenían mayor relación de parentesco con la levadura de la cerveza lager. Si se confirma el resultado esto querría decir que la levadura cervecera seguramente llegó a Europa gracias a la ruta de la seda.

Esta entrada participa en el Biocarnaval de Verano que se celebra en ¡Jindetrés, sal! y en el VII carnaval de la Química que se celebra en FeelSynapsis.

Libkind, D., Hittinger, C., Valerio, E., Goncalves, C., Dover, J., Johnston, M., Goncalves, P., & Sampaio, J. (2011). Microbe domestication and the identification of the wild genetic stock of lager-brewing yeast Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1105430108