How a 6.000-year-old fruit fly gave us cheese

Historici traceren vaak het begin van de menselijke beschaving terug tot 10.000 jaar geleden, toen neolithische stammen zich voor het eerst vestigden en begonnen met landbouw in de Vruchtbare Sikkel, die zich uitstrekt over een groot deel van wat wij nu het Midden-Oosten noemen. Prehistorische volkeren temden planten om de graangewassen te creëren die we vandaag de dag nog steeds verbouwen, en in de Zagros-bergen van Iran, Irak en Turkije werden schapen, geiten en koeien gefokt uit hun wilde verwanten om een constante toevoer van vlees en melk te garanderen. Maar rond dezelfde tijd dat planten en dieren werden getemd voor de landbouw, lang voordat iemand zelfs maar wist van microscopisch leven, temden vroege mensen ook microben.

In een artikel gepubliceerd in Current Biology, ontdekten we hoe de “melkgist” – het handige micro-organisme dat lactose in melk kan afbreken om zuivelproducten zoals kaas en yoghurt te maken – is ontstaan uit een toevallige ontmoeting tussen een fruitvlieg en een emmer melk ongeveer 5.500 jaar geleden. Deze gelukkige toevalligheid stelde prehistorische mensen in staat om gist te domesticeren, op vrijwel dezelfde manier als waarop ze gewasplanten en vee domesticeerden, en de kazen en yoghurt te produceren die miljarden mensen tegenwoordig consumeren.

Domesticatie is evolutie gestuurd door een menselijke hand. Nadat wilde ouders zich hebben voortgeplant, houden boeren de nakomelingen met eigenschappen die gunstig zijn voor toekomstige veredeling. Neem bijvoorbeeld gekweekt tarwe. Deze gewassoort produceert veel meer zaden dan wilde grassen, omdat deze zaden het graan zijn dat mensen oogsten. Vroege boeren kweekten doelbewust paren van tarweplanten die veel graan produceerden, zodat hun nakomelingen deze eigenschap zouden erven. Doordat deze paringen over vele generaties werden herhaald, ontstonden er geleidelijk aan nakomelingen die rijk waren aan graan.

Het is overleven van de best aangepaste, maar de best aangepaste zijn varianten die eigenschappen hebben die nuttig zijn voor mensen. De schuwe en agressieve wolf wordt de vriendelijke en gehoorzame hond.

Neolithische boeren stuitten op de praktijk van het domesticeren van microben toen ze probeerden voedsel te conserveren door het te fermenteren. Fermentatie is afhankelijk van microben, zoals bacteriën, gist en schimmels, die de zuurgraad van het voedsel verhogen om het te beschermen tegen bederf. Microben die goed waren in het maken van gefermenteerde producten die smakelijk en veilig waren, werden bewaard om de volgende partij te starten, en zo werden nuttige microben ontwikkeld en gedomesticeerd. "Bakkersgist," of Saccharomyces cerevisiae, was een microbe die uit de natuur werd geselecteerd om bier, wijn en andere gefermenteerde dranken te maken 13.000 jaar geleden.

Kluyveromyces lactis, of melkgist, wordt gevonden in Franse en Italiaanse kazen gemaakt van ongepasteuriseerde melk, en in natuurlijk gefermenteerde zuiveldranken zoals kefir. Maar de voorouder van deze microbe was oorspronkelijk geassocieerd met de fruitvlieg, dus hoe is het terechtgekomen in veel van de zuivelproducten die mensen vandaag de dag eten? Wij geloven dat melkgist zijn bestaan te danken heeft aan een vlieg die in gefermenteerde melk landde en een ongebruikelijke seksuele verbintenis aanging. De betreffende vlieg was de gewone fruitvlieg, Drosophila, en deze droeg de voorouder van K. lactis met zich mee. Hoewel de vlieg stierf, overleefde de gist, maar met een probleem – het kon de lactose in melk niet als voedselbron gebruiken. In plaats daarvan vond het een onconventionele oplossing – seks met zijn neef.

Toen K. lactis met de vlieg arriveerde, groeide zijn neef K. marxianus al vrolijk in de melk. K. marxianus kan lactose gebruiken voor groei omdat het twee extra eiwitten heeft die kunnen helpen lactose af te breken in eenvoudige suikers die het vervolgens gebruikt voor energie. De neven reproduceerden en de genen die nodig zijn om lactose te gebruiken, werden overgedragen van K. marxianus naar K. lactis. Het eindresultaat was dat K. lactis twee nieuwe genen verkreeg en vervolgens kon groeien op lactose en zelfstandig kon overleven. Het gefermenteerde product dat K. lactis maakte, moet bijzonder lekker zijn geweest, aangezien het werd gebruikt om een nieuwe fermentatie te starten – een routine die tot op de dag van vandaag is voortgezet.

Wij denken dat boeren 6.000 jaar geleden gefermenteerde geiten- en schapenmelk gebruikten om smakelijke dranken zoals yoghurt en kefir te maken. We weten dat melkproducerende dieren – koeien, schapen, geiten – allemaal tussen 8.000 en 10.000 jaar geleden zijn gedomesticeerd, en analyse van menselijk tandsteen gevonden op tanden laat zien dat mensen 5.500 jaar geleden melk consumeerden, waarschijnlijk in de vorm van kaas of andere gefermenteerde producten. De toevallige ontmoeting tussen twee gistsoorten en een beetje verboden seks maakte dit allemaal mogelijk.

Wie had kunnen denken dat zo'n willekeurige reeks gebeurtenissen zoveel van 's werelds grote culinaire lekkernijen zou voortbrengen?