Baker’s Yeast

Saccharomyces cerevisiae, conocida también como levadura de cervecería o levadura de panadería, es una especie de levadura (microorganismo fúngico unicelular). Esta levadura ha sido fundamental en la elaboración de vino, la panificación y la cervecería desde tiempos antiguos. Se distribuye de manera ubicua en la naturaleza con poblaciones claramente estructuradas, siendo la diversidad genética global contribuida principalmente por cepas del Lejano Oriente Asiático, con linajes basales antiguos encontrados solo en China. Es el microorganismo responsable de muchos tipos comunes de fermentación.

Este hongo ascomiceto ha moldeado profundamente la civilización humana durante milenios, aunque su importancia científica se extiende mucho más allá de la producción de alimentos. Es uno de los organismos modelo eucariotas más intensamente estudiados en biología molecular y celular, comparable a Escherichia coli como organismo modelo bacteriano. Saccharomyces cerevisiae fue el primer eucariota cuyo genoma fue completamente secuenciado, un esfuerzo colaborativo que involucró a cientos de investigadores en todo el mundo, con resultados publicados en 1996.

Identificación y Apariencia

Las células de S. cerevisiae son redondas a ovoides, con un diámetro de 5–10 μm. Su pared celular es una estructura dinámica relativamente rígida que proporciona protección celular, soporte osmótico y determina la forma celular. Produce de uno a cuatro ascosporas elipsoidales de paredes lisas. S. cerevisiae puede diferenciarse de otras levaduras basándose en características de crecimiento y rasgos fisiológicos, principalmente la capacidad de fermentar azúcares individuales.

Bajo el microscopio, las células individuales aparecen como pequeñas estructuras redondeadas. Hay aproximadamente 15 mil millones de organismos de levadura individuales en cada gramo de levadura de panadería fresca y comprimida. Después de la gemación, las levaduras presentan cicatrices circulares donde sus descendientes se desprendieron.

Ciclo de Vida y Crecimiento

Se reproduce por gemación. El crecimiento en la levadura está sincronizado con el crecimiento de la yema, que alcanza el tamaño de la célula madura en el momento en que se separa de la célula madre. En cultivos de levadura bien alimentados y en rápido crecimiento, todas las células tienen yemas, ya que la formación de yemas ocupa todo el ciclo celular. Bajo condiciones óptimas, las células de levadura pueden duplicar su población cada 100 minutos.

La levadura tiene dos tipos de apareamiento, a y α (alfa), que muestran aspectos primitivos de diferenciación sexual. Dos células de levadura haploides de tipo de apareamiento opuesto pueden aparearse para formar células diploides que pueden esporular para formar otra generación de células haploides o continuar existiendo como células diploides. Bajo condiciones de estrés, las células diploides pueden someterse a esporulación, entrando en meiosis y produciendo cuatro esporas haploides, que posteriormente pueden aparearse. La vida replicativa media es de aproximadamente 26 divisiones celulares.

Distribución y Hábitat

Saccharomyces cerevisiae y su variante Saccharomyces boulardii, también conocida como «levadura de panadería» o «levadura de cervecería», son ubicuas en la naturaleza, cultivadas a partir de suelo, plantas y frutas, y ocasionalmente aisladas de tractos genitourinarios y gastrointestinales humanos. Se cree que fue originalmente aislada de la piel de las uvas. Los datos de iNaturalist indican que la especie ha sido registrada en múltiples continentes, con 8.551 ocurrencias totales documentadas globalmente.

La S. cerevisiae silvestre se distribuye de manera ubicua en la naturaleza, pero la tasa de éxito del aislamiento de S. cerevisiae a partir de muestras de frutas (6,5 %) fue menor que la de muestras de madera podrida (9,2 %), suelo (10,8 %) y corteza de árbol (16,5 %). El fino polvo blanco que frecuentemente cubre las uvas es una levadura, a menudo S. cerevisiae, la misma especie (pero una cepa diferente) que generalmente se usa en la cervecería y la panificación.

Rol Ecológico

La utilidad biotecnológica de S. cerevisiae reside en sus características biológicas únicas: su capacidad fermentativa, acompañada por la producción de alcohol y CO₂, y su resiliencia ante condiciones adversas de osmolaridad y pH bajo. La fermentación permite al microorganismo sobrevivir en condiciones anaeróbicas (sin oxígeno) y ricas en azúcar, así como en su estado más usual en la naturaleza, en el cual el oxígeno es abundante pero los azúcares no lo son. Al expulsar alcohol y ácidos que son tóxicos para la mayoría de bacterias (y muchos otros hongos), S. cerevisiae se defiende de otros microbios mientras fermenta.

Todas las cepas de S. cerevisiae pueden crecer aeróbicamente en glucosa, maltosa y trehalosa y no crecen en lactosa y celobiosa. La galactosa y la fructosa se muestran como dos de los mejores azúcares fermentables. La glucosa es el sustrato primario y en ambientes anaeróbicos los productos finales son dióxido de carbono, etanol y calor.

Comestibilidad y Usos

La especie ha sido instrumental en la elaboración de vino, la panificación y la cervecería desde tiempos antiguos. En la panificación, S. cerevisiae se utiliza principalmente para la elaboración de pan, en la cual el dióxido de carbono liberado durante la fermentación causa que la masa suba; el etanol producido se evapora cuando la masa se hornea. Saccharomyces cerevisiae se utiliza para producir bebidas alcohólicas como cerveza, vino y bebidas destiladas. La cerveza se elabora mediante la fermentación de azúcares derivados de granos malteados, mientras que el vino resulta de la fermentación de uvas u otras frutas.

Saccharomyces cerevisiae es la principal fuente de levadura nutricional, que se vende comercialmente como producto alimentario. Es popular entre veganos y vegetarianos como ingrediente en sustitutos de queso o como aditivo alimentario general como fuente de vitaminas y minerales, especialmente aminoácidos y vitaminas del complejo B. La levadura es también un buen alimento. Es rica en proteína y es una fuente inusualmente buena de vitaminas B. Saccharomyces se utiliza frecuentemente en la preparación de probióticos para tratar y prevenir una variedad de enfermedades gastrointestinales, incluyendo la infección por Clostridioides difficile.

Conservación

No se ha asignado un estado de conservación formal a Saccharomyces cerevisiae, ya que no es un organismo silvestre que requiera protección. S. cerevisiae es un organismo que tiene un historial extenso de uso seguro. A pesar del uso considerable del organismo en investigación y de la presencia de S. cerevisiae en alimentos, hay reportes limitados en la literatura de su patogenicidad en humanos o animales, y solo en aquellos casos donde el humano tenía una condición debilitante. La especie no está amenazada y sigue siendo uno de los microorganismos más abundantes en la Tierra debido a su cultivo generalizado y su distribución natural.

Datos Curiosos

• La evidencia arqueológica indica que los humanos comenzaron a usar esta levadura hace más de 5.000 años, lo que la convierte en uno de los hongos domesticados más antiguos.
• El genoma de S. cerevisiae está compuesto por aproximadamente 12.156.677 pares de bases y 6.275 genes, organizados de manera compacta en 16 cromosomas. Se cree que solo alrededor de 5.800 de estos genes son funcionales.
• Se estima que al menos el 31 % de los genes de levadura tienen homólogos en el genoma humano.
• S. cerevisiae se utiliza en la elaboración de cerveza, cuando a veces se la llama levadura de fermentación superior o de recolección superior. Se llama así porque durante el proceso de fermentación su superficie hidrofóbica causa que los flóculos se adhieran al CO₂ y suban a la parte superior del recipiente de fermentación.
• Los cerveceros, viticultores y destiladores han criado diligentemente cepas de S. cerevisiae para excretar más etanol cuando se alimentan con mezclas particulares de nutrientes. Esto produce más compuestos de sabor interesantes y menos desagradables, y mantiene la levadura fermentando por más tiempo a medida que el líquido se vuelve cada vez más alcohólico.
• Un ejemplo destacado de descubrimientos clave en el campo de la biología es el descubrimiento de reguladores clave del ciclo celular, por el cual se otorgó el Premio Nobel en 2001. Hartwell utilizó S. cerevisiae para identificar más de cien genes involucrados en el control del ciclo celular, los genes del ciclo de división celular o genes CDC.
• Ha contribuido a descubrimientos científicos importantes, incluyendo conocimientos sobre regulación del ciclo celular y expresión génica, y continúa siendo aplicada en biotecnología moderna para producir productos farmacéuticos, biocombustibles y proteínas recombinantes.