De onde vêm as principais leveduras do vinho? Dos carvalhos do Mediterrâneo

Equipa coordenada por investigador português acaba de descobrir a origem selvagem das leveduras vínicas mais utilizadas na fermentação das uvas. Este é um novo capítulo da história da domesticação do nosso melhor “microamigo”.

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A vinha e o vinho são tradicionais no Mediterrâneo Pedro Cunha/arquivo
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O biólogo José Paulo Sampaio a recolher cascas de árvores no Alentejo para o trabalho de investigação José Paulo Sampaio
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Fracos pedaços de carvalho recolhidos no campo para obter amostras de leveduras José Paulo Sampaio
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Amostras da levedura Saccharomyces cerevisiae José Paulo Sampaio

Ao longo da história, o homem tem domesticado animais, plantas e até microrganismos, através da selecção e propagação de características consideradas úteis ou interessantes. Foi o que aconteceu também com a levedura do vinho. Actualmente, as leveduras que existem nas uvas, nas vinhas, nos lagares e nas adegas — e que são responsáveis pela fermentação da uva para produzir vinho — são muito semelhantes em todo o mundo: pertencem a uma população global da espécie Saccharomyces cerevisiae. Até agora, não se sabia de onde vinham estas leveduras. Mas a equipa de José Paulo Sampaio, da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (FCT-UNL), descobriu o “parente selvagem” das principais leveduras do vinho: vive nas cascas de carvalhos da região mediterrânica.

As leveduras vínicas pertencem a um grande grupo de leveduras de cuja ecologia pouco se sabe, embora sejam muito estudadas em laboratório e com aplicações industriais. “Pasteur foi o primeiro a estudar [as leveduras do género] Saccharomyces e muitos outros lhe seguiram as pisadas. No entanto, apesar de receber tanta atenção desde os primórdios da microbiologia, ainda hoje ninguém sabe com exactidão como e onde vivem na natureza”, conta o biólogo José Paulo Sampaio.

No caso da levedura Saccharomyces cerevisiae, ela acompanha o homem há milhares de anos e é utilizada não só para a produção de vinho — há estirpes com características diferentes usadas para levedar a massa de pão e para produzir algumas cervejas e bioetanol.

Os novos resultados da equipa do investigador português foram publicados na Molecular Ecology e esta revista decidiu convidar especialistas nesta área a escrever um comentário sobre o trabalho para ser publicado em simultâneo. “Para conhecer a origem das leveduras do vinho, precisávamos de conhecer o seu parente mais próximo em condições naturais — e foi isto que este trabalho identificou”, sublinha ao PÚBLICO Christian Landry, da Universidade de Laval, no Canadá, um dos três autores do comentário. Para estes especialistas, os novos resultados científicos esclarecem o processo de domesticação “do melhor microamigo do homem”.

“Agora podemos perceber se as leveduras do vinho foram domesticadas uma ou mais vezes ao longo da história da humanidade. Permite-nos também perceber de onde vêm os genes destas leveduras que as tornam boas produtoras de vinho”, acrescenta o investigador canadiano. “A longo prazo, este estudo ajudar-nos-á a compreender a história da produção de vinho e poderá também ser útil para os produtores de vinho que se interessem em saber por que é que algumas estirpes são melhores do que outras na produção de vinho.”

O vinho é produzido através da fermentação das uvas (esmagadas) por acção das leveduras, que transformam o açúcar da fruta em álcool e dióxido de carbono. Embora a Saccharomyces cerevisiae não seja a única levedura envolvida na produção de vinho, é a mais importante. “No mosto inicial, há uma multidão de leveduras. No processo de produção do vinho, ocorre naturalmente uma sucessão de microrganismos, acabando por predominar a levedura Saccharomyces cerevisiae”, explica José Paulo Sampaio.

O processo industrial é muito semelhante, mas neste caso há a intervenção do próprio produtor de vinho — “são adicionadas leveduras seleccionadas, para que estas predominem”.

José Paulo Sampaio dedica-se ao estudo da evolução e diversidade de leveduras desde o seu doutoramento, na década de 1990, e este é o tema principal de investigação do grupo que lidera na Unidade de Ciências Biomoleculares Aplicadas na FCT-UNL. “A [nossa] investigação consiste em compreender as transformações que estão por detrás da domesticação microbiana, ou seja, as modificações genéticas que deram origem às leveduras que hoje utilizamos para produzir produtos como o vinho”, explica. “Estes assuntos têm interesse académico, porque se relacionam com a evolução. E têm interesse aplicado, porque a compreensão destes fenómenos ajuda-nos a melhorar e a diversificar os produtos industriais.”

Este grupo de investigação tem estudado a origem das leveduras responsáveis pela fermentação na produção de cerveja e cidra, além dos vinhos, recolhendo amostras destes microrganismo por todo o mundo. “Já viajei pela Patagónia argentina, pelo Cerrado brasileiro, regiões montanhosas na Nova Zelândia e florestas na Austrália e Nova Caledónia. E encontrámos leveduras selvagens da Saccharomyces que nunca ninguém tinha encontrado”, relata o cientista.

Indiana Jones da microbiologia
O projecto de investigação que esteve na base do artigo na Molecular Ecology iniciou-se em 2005, com a procura de populações selvagens de Saccharomyces cerevisiae em árvores em Portugal. E foi nas cascas de carvalhos que os cientistas as descobriram.

Mais tarde, estenderam o trabalho a ambientes naturais por outras regiões do globo — Espanha, França, Itália, Eslovénia, Grécia e Japão —, escolhendo locais de amostragem representativos da diversidade das regiões e em colaboração com cientistas de outros países. Por todo o mundo, recolheram muitas amostras em espécies de carvalhos e de outras árvores.

“O trabalho de campo tem um pouco de Indiana Jones da microbiologia. Mas é sobretudo cansativo e repetitivo. Há calor, moscas e pó”, considera José Paulo Sampaio. “Em cada saída recolhemos dezenas ou centenas de amostras de casca ou de solo debaixo da árvore. E anotamos a localização de cada colheita. As amostras são colhidas assepticamente e colocadas em sacos estéreis. A parte laboratorial começa quando colocamos as amostras em frasquinhos”, descreve ainda.

Entre as amostras de leveduras recolhidas, a equipa sequenciou o genoma de 90 delas. A comparação dos genomas dessas 90 amostras e de outras amostras de todo o mundo disponíveis em bancos de dados revelou a identidade dos parentes selvagens mais próximos das leveduras do vinho: são leveduras que existem em cascas de carvalho na bacia mediterrânica. E foi na Península Ibérica, no Sul de França, em Itália, na Grécia e Eslovénia que as encontraram.

A surpresa não foi tanto pela descoberta das leveduras selvagens no Mediterrâneo — afinal, essa é a região de origem da vinha e do vinho —, mas por ter sido nas cascas de carvalhos. Mais exactamente, encontraram-nas no carvalho-português (Quercus faginea), no carvalho-negral (Quercus pyrenaica), na azinheira (Quercus ilex) e no carvalho-alvarinho (Quercus robur). Porém, no sobreiro (Quercus suber), que é uma das espécies de carvalhos mais frequente em Portugal, não se detectaram estas leveduras.

“Parece um paradoxo termos encontrado esta levedura em carvalhos, e não onde há muita fruta. Mas, embora existam centenas de espécies de carvalho, apenas a encontrámos em espécies de carvalho que têm cascas onde há vestígios de açúcar”, refere o investigador. “As bebidas alcoólicas surgem em todas as civilizações e têm uma história muito antiga: os registos mais antigos são da China sobre a fermentação do arroz. O vinho teve origem na bacia mediterrânica e disseminou-se a partir daí. Por isso, não ficámos muito surpreendidos por termos encontrado a população selvagem aqui.”

As análises genéticas mostraram que as leveduras das cascas de carvalho são da mesma espécie do que as leveduras vínicas — a Saccharomyces cerevisiae —, mas já pertencem a populações diferentes. A separação entre elas terá ocorrido entre há 1300 e 10.300 anos. O que, de acordo com o artigo, é coincidente com os primeiros registos de produção de vinho, que remontam a 5400 a 5000 anos a.C. Ou seja, esses registos têm 7400 a 7000 anos e são relativos a vestígios químicos da presença de vinho num recipiente encontrado numa aldeia do Neolítico na região do Irão.

A análise dos genomas das leveduras trouxe outras novidades. A levedura vínica tem genes importantes para a fermentação e produção de vinho, uma vez que contêm as instruções de fabrico de moléculas que transportam açúcares e compostos azotados para dentro das células. Mas a equipa descobriu que esses genes não existem nas leveduras Saccharomyces selvagens. Em contrapartida, há leveduras de outros géneros — como a Zygossacharomyces — que têm estes genes relevantes para a fermentação.

Portanto, esses genes na estirpe domesticada da Saccharomyces cerevisiae não vieram das suas congéneres selvagens e foram assim adquiridos de outras leveduras, ao longo de milénios de selecção para a produção de vinho. O facto de não existirem nas leveduras selvagens significa que a aquisição desses genes pela levedura do vinho ocorreu após a sua separação das populações selvagens. Ainda não se sabe como é que tal aconteceu: uma possibilidade é ter sido através de cruzamentos com outras leveduras e, como estes genes tinham efeitos favoráveis para a produção de vinho, foram seleccionados e propagados.

“Fomos nós que forçámos a aquisição destas características — esta é uma característica da domesticação”, remata José Paulo Sampaio. “Acho muito engraçado começar a transpor o conhecimento da domesticação para os micróbios”, considera o investigador, sublinhando que as espécies domesticadas, sejam animais, plantas ou micróbios, têm características relevantes para o homem que não existem nos parentes selvagens. “As espécies domesticadas estão associadas a um ambiente criado pelo homem — a levedura do vinho existe nas vinhas, nos lagares e nas adegas, onde ficam todo o ano de modo dormente”, acrescenta.

“Este trabalho representa um esforço gigantesco e inclui muitas componentes: recolha de amostras no campo, trabalho laboratorial de cultura e identificação dos microrganismos, sequenciação genética e a análise bioinformática”, frisa João Paulo Sampaio, referindo-se à importância das colaborações com investigadores de Itália, França, Reino Unido, Eslovénia e Japão para o sucesso deste projecto. “Algumas etapas demoraram mais de seis anos. É um trabalho quase fora de moda nos dias que correm.”

Os resultados estão já disponíveis para investigadores no mundo inteiro: as sequências de ADN das amostras de leveduras recolhidas pela equipa estão em bancos públicos de dados (como o GenBank) e as leveduras selvagens encontram-se guardadas na FCT-UNL, numa colecção destinada a investigação científica.

Texto editado por Teresa Firmino